Prévention • Textes réglementaires

Un zonage sismique est l'expression d'une cartographie de l'aléa sismique et un outil réglementaire pour développer une stratégie de prévention du risque sismique. Le zonage actuel résulte du développement d'études probabilistes de l'aléa sismique au début des années 2000, les zonages précédents étant issus d'approches déterministes plus anciennes de l'aléa sismique. Du fait de ce changement de méthode scientifique, ce zonage nouveau n'identifie pas que les communes déjà connues comme très proches d'un événement sismique historique, mais aussi celles où un événement sismique analogue à ceux identifiés sur une base historique est envisageable.

Ce zonage réglementaire s'appuie sur la définition de zones géographiques réputées homogènes pour hiérarchiser des exigences proportionnées aux enjeux du territoire. Il est donc, par construction, discontinu au niveau des limites de zone, alors que l'aléa sismique est nécessairement continu à grande échelle, si l'on fait abstraction des effets de site très locaux (à l'intérieur de chaque commune). Ce choix technique est motivé par la facilité administrative qu'il procure dans la hiérarchisation des exigences et leur utilisation. Les évolutions récentes dans des pays beaucoup plus sismiques que le nôtre tendent vers des zonages continus, mais un tel choix demanderait de reformuler différemment un certain nombre de critères de hiérarchisation des enjeux. 

Le zonage sismique national aujourd'hui en vigueur résulte des décrets de 2011 relatifs à la prévention du risque sismique. Le territoire français est découpé en cinq zones de sismicité croissante de 1 à 5 (Art R563-4 du Code de l'Environnement).

Chaque commune française est ensuite rattachée à une zone de sismicité (Art D563-8-1 du Code de l'Environnement), On notera que des modifications à la marge de ce zonage sismique ont été effectuées depuis sa première parution, pour prendre en compte les évolutions de la nomenclature des communes, liées aux processus de regroupement de celles-ci qui ont abouti depuis. L'ensemble de ce dispositif définit le zonage sismique réglementaire du territoire national. On notera aussi que les Territoires d'Outre Mer (TOM) échappent à ce dispositif, car cette prérogative régalienne est du ressort de leurs autorités locales. 

Chaque zone géographique ainsi définie est ensuite associée à une valeur de référence de l'aléa sismique au rocher, pour les constructions relevant du risque normal. Par ailleurs, chaque zone est associée à des exigences différenciées en fonction de la catégorie d'importance des constructions. Ainsi pour les zones les moins exposées à un aléa sismique du territoire national, la très grande majorité des ouvrages reste non soumise à des prescriptions de prévention parasismique.

Règlementation relative aux installations ICPE à risque spécial (ICPE-Seveso)

La référence de base sur le sujet est l’arrêté du 4 octobre 2010 relatif à la prévention des risques accidentels au sein des installations classées pour la protection de l’environnement soumises à autorisation. ce texte fixe les règles parasismiques applicables aux installations classées dites « à risque spécial ». Ce texte a fait l'objet de modifications successives, et il est nécessaire d'utiliser sa version consolidée, disponible sur le site Légifrance.

Les dispositions spécifiques du texte sont applicables :

• aux établissements Seveso, c’est-à-dire aux établissements relevant de l’arrêté du 10 mai 2000 modifié ;
• aux établissements nouveaux et existants (c’est-à-dire autorisés après ou avant le 01/01/2013, avec des objectifs moindres pour les établissements existants) ;
• au sein de ces établissements, aux équipements susceptibles de générer des effets létaux impactant des zones en dehors des limites du site avec une occupation humaine permanente.
• Toutes les zones de sismicité (à savoir 1 à 5) sont concernées selon le zonage sismique national, tel que codifié à l'article D563-8-1 du Code de l'Environnement et issu du décret du 22 octobre 2010.

A la demande de la profession concernée, l'AFPS a édité de nombreux guides techniques pour aider celle-ci à décliner les exigences techniques de ce texte, notamment pour ce qui concerne : l'intégration de l'initiateur 'séisme' dans les études de dangers, les techniques de réévaluation de la performance sismique des structures et équipements les plus courants dans ces installations (réservoirs, racks,...), la réalisation d'études probabilistes d'évaluation de l'aléa sismique spécifique à un site donné.

En savoir plus sur la réglementation sismique applicable à ce type d'ouvrage, voir par exemple le site web de France Chimie (UIC)

Arrêté du 10 mai 1993 fixant les règles parasismiques applicables aux installations soumises à la législation sur les installations classées

Cet arrêté concernait les ouvrages à risque spécial. Il est rendu caduc par l'arrêté équivalent de 2011.

Ses principales prescriptions historiques étaient les suivantes : 

Les ouvrages devaient être justifiés sous l’effet de « séismes majorés de sécurité » (SMS) définis à partir des « séismes maximaux historiquement vraisemblables » (SMHV) susceptibles de se produire à l’emplacement de l’ouvrage, selon les us et coutumes des approches déterministes de cette époque. La responsabilité de la définition de l'aléa sismique incombait à l'exploitant.

Néanmoins, pour les installations situées en zone de sismicité 0 ou Ia au sens du décret 91-461 du 14 mai 1991, l’arrêté du 10 mai 1993 fournissait en annexe un spectre de réponse forfaitaire correspondant au SMS, ce qui dispensait les exploitants concernés de disposer d'une étude d'aléa sismique spécifique au site.

La justification demandée par l’arrêté consistait d’une part à identifier tous les éléments de l’installation importants pour la sûreté (équipements principaux et accessoires, éléments de supportage…), et d’autre part, à vérifier la bonne tenue de ces éléments sous l’effet du séisme (SMS).

Une installation classée dont l’étude de dangers indiquait qu’elle ne présente pas de risque pour l’environnement est une installation à risque normal et elle rentrait de ce fait dans le cadre d'application  de l’arrêté du 29 mai 1997 relatif au risque normal.
 

Les barrages sont déjà dimensionnés pour résister à des efforts horizontaux importants, du fait des pressions hydrostatiques créées par leur retenue. De ce fait, le retour d'expérience au niveau mondial sur ce type d'ouvrage est largement positif en termes de protection parasismique. Ceci a été illustré par les apports de la mission post-sismique de l'AFPS après le séisme de Kahramantharas en Turquie, mais aussi par exemple par le retour d'expérience plus ancien du séisme de Menjil en Iran (voir les rapports des missions post-sismiques de l'AFPS). Les usines hydroélectriques associées à ces barrages bénéficient aussi d'un REX positif. La protection des postes électriques et des réseaux de transport ou de distribution électriques est plus problématique : fragilité spécifique des isolateurs en porcelaine, destruction des réseaux aériens par des glissements de terrain.

Néanmoins, au niveau mondial, plusieurs ruptures significatives sont rapportées, notamment pour un ouvrage en remblais aux USA (San Fernando Dam), où la rupture du parement aval a été expliquée par une technique de compactage inadaptée, ou pour un barrage poids en béton dans l'ile de Taïwan (séisme de Chi-Chi en 1999), affecté par un déplacement relatif vertical de 9 mètres de la faille présente directement sous les fondations de l'ouvrage. 

Les barrages font l'objet d'une réglementation spécifique qui définit les règles de classement en termes d'importance de ces ouvrages, l'aléa sismique à prendre en compte ou la façon de déterminer cet aléa sismique dans les cas spécifiques prévus dans la réglementation, et des   règles techniques associées à la vérification de leur comportement parasismique.

Les références de base de cette réglementation sont les articles R214-112 et R214-116 du Code de l'Environnement (classes des ouvrages et études de danger). Un arrêté technique du 06 août 2018 vient préciser dans son chapitre IV les exigences réglementaires applicables en la matière.

 Un extrait de cet arrêté est retranscrit ci-après :

13. La situation de séisme correspondant à l'occurrence du séisme dit « séisme d'évaluation de la sécurité » (SES) est justifiée comme une situation extrême au sens du chapitre Ier. Cette justification n'est toutefois pas requise pour un barrage localisé dans une zone de sismicité 1 ou 2 ni pour un barrage de classe C localisé en zone de sismicité 3.
14. L'action sismique correspondant au séisme est évaluée au choix par une approche dite « forfaitaire » décrite au 15, ou par une étude spécifique décrite au 16, dans le respect des prescriptions mentionnées aux 17 à 19 du présent chapitre.
15. Le présent article ne s'applique que pour l'approche forfaitaire. Celle-ci consiste à fixer l'action sismique SES selon, d'une part, la classe du barrage et, d'autre part, la zone de sismicité dans laquelle est implanté le barrage, au sens du zonage réglementaire défini par les articles R. 563-4 et D. 563-8-1 du code de l'environnement.
Le mouvement dû au séisme, à partir duquel le dimensionnement est appliqué, est représenté par un spectre de réponse élastique en accélération, dénommé par la suite « spectre de réponse élastique ».
Le spectre de réponse élastique est caractérisé par les paramètres suivants :

- les accélérations de calcul horizontale, ag, et verticale, agv, au niveau d'un sol de type rocheux ;
- la nature du sol, par l'intermédiaire d'un paramètre S caractéristique de la classe de ce sol ;
- les paramètres TB et TC qui sont respectivement les limites inférieure et supérieure des périodes correspondant au palier d'accélération spectrale constante et le paramètre TD qui prend la valeur définissant le début de la branche à déplacement spectral constant.

Les accélérations de calcul horizontale ag et verticale agv au niveau d'un sol de type rocheux réputé de classe A sont fixées dans le tableau ci-après en fonction de la zone de sismicité considérée et de la classe du barrage au sens de l'article R. 214-112 du code de l'environnement :

Lorsqu'un ouvrage est situé à la frontière entre deux zones de sismicité, on retient l'accélération sismique correspondant à la zone d'accélération sismique la plus élevée, sauf étude particulière.
Le paramètre de sol S est appliqué à l'accélération horizontale ag déterminée comme il est dit dans le tableau ci-dessus en fonction de la nature du sol de fondation du barrage. Ce paramètre prend les valeurs suivantes en fonction de la classe de sol et de la gamme d'accélération horizontale considérée :

Le paramètre de sol S n'est pas pris en compte pour l'évaluation de la composante verticale de l'action sismique.
Les valeurs de TB, TC et TD à prendre en compte pour l'évaluation de la composante horizontale du mouvement sismique en fonction de la classe du sol de fondation et de la gamme d'accélération horizontale sont données dans le tableau suivant. Ces valeurs sont exprimées en secondes :

Les valeurs de TB, TC et TD à prendre en compte pour l'évaluation de la composante verticale du mouvement sismique dépendent exclusivement de la gamme d'accélération horizontale. Ces valeurs, exprimées en secondes, sont données dans le tableau suivant :

16. L'approche spécifique est fondée sur une étude déterministe ou probabiliste.
I. - Lorsque l'étude déterministe est fondée sur la définition des caractéristiques du séisme dit « Séisme maximal historique vraisemblable » (SMHV) dont la méthode d'obtention est présentée dans la Règle fondamentale de sûreté n° 2001-01 pour la détermination du risque sismique pour la sûreté des installations nucléaires de base de surface publiée par l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN), il est fait application, pour les barrages de classe A, d'une majoration d'une demi unité sur l'échelle des intensités EMS-98 lorsque l'une ou l'autre seulement des deux conditions a) et b) suivantes est satisfaite ou d'une unité sur cette même échelle lorsqu'elles sont toutes les deux satisfaites simultanément :

- condition a) : Dans la configuration tectonique locale, une faille active située à moins de 10 km du site du barrage est identifiée ou est probable ;
- condition b) : Les caractéristiques de la hauteur, H, exprimée en mètre, du barrage et du volume d'eau retenue, V, exprimé en millions de mètres cubes, sont telles que la valeur de H2 × V0,5 est supérieure ou égale à 30 000.

II. - Pour toute étude probabiliste, les périodes de retour à prendre en considération, exprimées en années, sont définies ci-dessous en fonction de la classe de l'ouvrage :

17. L'action sismique tient compte des effets propres au site du barrage. Ces effets sont liés au relief topographique ou à la nature de la fondation du barrage, ainsi qu'aux interactions entre le barrage et sa fondation.
18. Dans le cas des barrages en remblai de classe A et lorsque le risque de montée de pressions interstitielles après survenance du séisme principal ne peut être écarté, la caractérisation de la réplique du séisme correspondant au séisme dit « Séisme d'évaluation de la sécurité » (SES) fait l'objet d'une étude spécifique, déterministe ou probabiliste.
19. Dans la situation de séisme, le barrage n'est pas réputé subir une crue telle que prévue au chapitre III ni l'une quelconque des situations prévues au chapitre V. L'action sismique est combinée avec l'action de l'eau comme en situation normale d'exploitation, et aux actions permanentes et variables qui s'appliquent à l'ouvrage.