INCENDIES, SÉISMES, INONDATIONS
La construction à l’épreuve des risques
Grâce à ses propriétés naturelles, à ses performances et à ses traitements, l’acier, matériau de la résilience, s’impose comme un allié sûr dédié à la protection vis-à-vis du feu, du séisme et des inondations.
INCENDIE : PROTECTION ET AVANCE TECHNOLOGIQUE
Dans l’urgence du sinistre, permettre l’évacuation et rendre possible l’intervention des secours constituent des exigences essentielles fondant toute réglementation de sécurité. Répondant à ces priorités, l’acier se décline en solutions techniques constructives, issues du travail de toute la filière acier, du sidérurgiste au constructeur. Aucune autre industrie du secteur de la construction n’a autant investi pour analyser, connaître, comprendre, améliorer en continu et maîtriser le comportement au feu des composants, solutions et systèmes de construction.
Performances du matériau
De nombreuses possibilités s’offrent au concepteur grâce aux qualités du matériau. Incombustible, il ne participe pas au développement du feu. Étanche aux gaz et aux flammes, il contribue à la retenue des fumées mortelles. Résistant, homogène, ses performances peuvent être garanties à haute ou très haute température moyennant une protection adéquate. Réversible, il est le seul matériau structurel à pouvoir retrouver ses capacités d’origine en phase de refroidissement. Cette exception permet aux pompiers et aux experts de travailler en toute sécurité.
Des mesures de protection éprouvées
Pour assurer la sécurité face au risque incendie, l’acier est partout présent. Extincteurs, réseaux de sprinklers, détecteurs de fumée et alarmes, portes coupe-feu, moyens d’alertes des centres de secours sont autant de mesures actives destinées à avertir ou à circonscrire un début d’incendie. Le cantonnement, le compartimentage, et tous les moyens de protection des structures (encoffrement, flocage, peinture intumescente ou mixité des matériaux), tout comme l’acier galvanisé permettent, à leur tour, de retarder échauffement et propagation du feu.
Hyperstaticité, compression, traction
La capacité des structures en acier et mixtes sans protection au feu rapportée (flocage, plâtre…) à résister à un incendie dans un bâtiment à étages – si, toutefois, les poteaux sont protégés contre le feu – a été largement démontrée. Les structures métalliques, notamment pour les bâtiments à étages, sont généralement conçues avec un fort degré d’hyperstaticité. La ruine d’un poteau dans un compartiment en feu n’entraîne pas celle de la structure, du fait d’une nouvelle répartition des efforts, l’acier ayant des qualités de résistance identiques en compression et en traction. Une capacité fondamentale pour assurer la sécurité des personnes et l’intervention des personnels de secours. Les structures métalliques peuvent également être conçues, en particulier dans les entrepôts, afin d’éviter l’effondrement en chaîne et pour s’affaisser vers l’intérieur dans le compartiment en feu. Il s’agit de concevoir les ossatures de telle sorte qu’un incendie dans un compartiment n’entraîne pas la ruine totale de l’ouvrage. Le non-effondrement en chaîne de la structure, quelle qu’elle soit, contribue largement à assurer l’intégrité des éléments de compartimentage comme les murs coupe-feu.
Ingénierie de Sécurité Incendie : une authentique mise en sécurité
Depuis près de 60 ans, la filière acier se mobilise pour connaître, analyser et comprendre les effets de l’incendie sur le comportement des bâtiments. L’avance technologique acquise lui permet aujourd’hui de proposer, en accord avec la réglementation de sécurité, des méthodes innovantes de modélisation et de calcul aboutissant à une meilleure appréhension des risques réels. S’appuyant sur des obligations de résultats, Ingénierie de Sécurité Incendie (ISI) permet de définir les mesures de prévention à adapter en fonction de l’ouvrage à construire et des scénarios d’incendies plausibles. Appliquée à la structure de l’ouvrage, l’ingénierie incendie identifie ainsi le scénario le plus défavorable en cas de sinistre. À partir de celui-ci, elle permet d’optimiser la conception structurelle du bâti et de définir les mesures qui répondent aux objectifs de sécurité réglementaire. Cette approche réaliste offre au concepteur la possibilité de réaliser son projet en acier en conjuguant sécurité, respect du parti architectural et économie globale. Aujourd’hui, dans le même esprit, la loi Essoc autorise un maître d’ouvrage à innover et à déroger à une réglementation moyennant la mise en oeuvre d’une solution à effet équivalent.
SÉISME : PERFORMANCES ET SOLUTIONS CONSTRUCTIVES
Les retours d’expériences de séismes récents montrent que les ouvrages à ossature métallique se comportent bien et résistent mieux que d’autres types de constructions. Dans les régions à fort risque sismique, comme le Japon ou la côte ouest des États-Unis, de nombreux bâtiments sont réalisés en acier, et, tout particulièrement, les immeubles de grande hauteur. Un choix qui s’explique par les qualités intrinsèques du matériau acier et ses spécificités de mise en oeuvre dans la construction.
Des propriétés mécaniques hors du commun pour combiner résistance et flexibilité
La ductilité de l’acier est un facteur essentiel du bon comportement des ouvrages sous séisme. Les éléments qui constituent la structure métallique ont la capacité de se déformer et de s’étirer, sans rupture ou sans ruine prématurée. Cette qualité physique du matériau est primordiale car elle constitue une réelle réserve de résistance et participe à la dissipation de l’énergie sismique sous forme d’énergie de déformation plastique dans les liaisons surabondantes des structures hyperstatiques. Très résistant, l’acier permet de créer des structures fines et légères (5 à 6 fois moins lourdes qu’en béton par exemple). Réduire les masses mises en mouvement en cas de séisme, c’est réduire en proportion l’inertie du bâtiment et donc les sollicitations qu’il subit. La finesse des éléments rend possible aussi de conférer à l’ouvrage une grande flexibilité et une grande capacité de déformation. Le séisme agissant comme un déplacement imposé, les efforts sollicitant l’ouvrage sont moindres qu’avec un bâtiment rigide. Enfin, matériau homogène et isotrope, l’acier résiste aussi bien en traction qu’en compression. Un atout majeur face aux sollicitations alternées spécifiques aux séismes.
Des réponses constructives variées pour une vraie liberté créative
Du point de vue structurel, il existe de multiples solutions constructives métalliques qui, dotées d’assemblages et de pièces de contreventement, favorisent la résistance d’un ouvrage au séisme tout en laissant une grande latitude au concepteur dans l’expression architecturale. À la structure primaire verticale, conçue pour reprendre les sollicitations sismiques, peut être adjointe une ossature secondaire qui suivra les déformations de la structure primaire tout en portant les charges verticales.
Des solutions faciles à mettre en oeuvre pour un comportement optimal et maîtrisé
Pour préserver les éléments assurant la stabilité générale de l’ouvrage, il faut préférer les conceptions où la dissipation d’énergie se produit en partie courante des éléments et non au droit des assemblages. C’est le dimensionnement en capacité qui vise à affaiblir la poutre pour qu’elle serve de fusible. La construction métallique assure aisément ce type de mécanisme. Il suffit, par exemple, d’amincir les ailes d’une poutre à une certaine distance de la liaison au poteau, attirant les déformations plastiques à cet endroit. À noter : une conception parasismique adaptée à chaque projet est fondamentale, puisqu’elle garantit les trois quarts de la sécurité parasismique d’un ouvrage.
INONDATIONS : RÉSILIENCE ET ADAPTATION DES TERRITOIRES
Phénomène d’origine naturelle, l’inondation se définit comme « la submersion temporaire par l’eau de terres qui ne sont pas submergées en temps normal. Cette notion recouvre les inondations dues aux crues des rivières, des torrents de montagne et des cours d’eau intermittents méditerranéens ainsi que les inondations dues à la mer dans les zones côtières, et elle peut exclure les inondations dues aux réseaux d’égouts ». Elle constitue ainsi le premier risque naturel en France et concerne plusieurs millions de bâtiments. Qui plus est – constat inquiétant –, la majorité des ouvrages, logements individuels, collectifs, bâtiments publics, entreprises et commerces, présente des systèmes constructifs inadaptés au risque d’inondation. Afin de pallier ce risque majeur aux conséquences dramatiques (mise en péril des personnes, des biens, des activités), différentes stratégies et solutions constructives sont mises en oeuvre dans lesquelles l’acier multiplie les atouts. L’approche traditionnelle du « tout-protection » tend, aujourd’hui, à se modifier pour laisser place à une volonté de réduire la vulnérabilité du bâtiment qui s’accompagne de plusieurs démarches d’évaluation, comme la constitution d’un référentiel national de vulnérabilité. La gestion des risques d’inondation met ainsi en place deux stratégies principales : résister et céder.
Éviter, résister…
Qu’il s’agisse de barrages, d’écluses ou de digues, les ouvrages métalliques de génie civil permettent de canaliser le flot des rivières et d’anticiper d’éventuelles crues. En étanchéité, soutènement et stabilisation, les rideaux de palplanches viennent également renforcer les digues existantes pour former des parois autonomes de protection contre les risques de crues. Les profilés de palplanche sont ainsi employés dans les constructions de soutènement, telles que les murs de quai, travaux portuaires, écluses, estacades de guidage et protections des berges de rivières et de canaux.
Ils sont également largement mis en oeuvre dans les puits de fondation, tant sur la terre ferme que dans l’eau, en batardeaux et pour les constructions souterraines en général. Véritable barrière anti-inondations, les batardeaux de rétention en acier sont généralement installés en bord de berge ou en périphérie d’un site industriel ou d’un quartier. Autre stratégie d’évitement : le portail ou la porte anti-inondation évite la submersion complète d’un local situé sous le nive au des inondations.
… céder
Réduire le risque de vulnérabilité peut aussi consister à y céder – seconde stratégie majeure –, c’est-à-dire, en l’occurence, à vivre avec les inondations. C’est le cas avec les bassins de rétention en inox fermés par une vanne. Sitôt que les conditions sont réunies, la vanne se ferme pour créer un bassin de rétention limitant l’afflux d’eau dans les villes situées le long du fleuve. Les risques d’inondation sont alors considérablement limités dans ces zones urbaines. La construction sur pilotis qui consiste à maintenir à l’aide de pieux ou de piliers, l’arête inférieure du bâtiment au-dessus de la zone dangereuse permet ainsi à l’eau de s’épandre librement comme cela était le cas avant la construction. La surélévation, l’habitat flottant ou encore le bâtiment amphibie apparaissent aujourd’hui comme d’authentiques moyens de résilience urbaine et d’adaptation des territoires.
