D'une manière générale, les constructions en maçonnerie traditionnelle, avec des murs de 50 cm à 1 m de large, réalisés en pierre avec éventuellement un peu de mortier, n'offrent pas une très grande résistance à une poussée latérale.
Source : Habitat traditionnel des vallées de Vanoise –Parc national de la Vanoise / CAUE 73 1995 (H.Dubois et K.Schwing)
Pour s'en rendre compte, on peut considérer une portion de mur de 1m de large, de 50 cm d'épaisseur, 2 m de haut et pesant 2 tonnes au m3 : pour une raison de pure statique (la résistance au basculement), un tel mur ne pourra guère résister à une poussée horizontale supérieure à 5 kN (500 kg), soit 2.5 kPa (250 kg/m²). En augmentant l'épaisseur, jusqu'à 1 mètre, on pourrait obtenir une résistance jusqu'à 20 kN (2 t), soit 10 kPa (1 t/m²).
Bien sûr, le raisonnement présenté est très simple : d'un côté il ne tient pas compte de l'amélioration de la résistance que peuvent apporter des murs de refends, des éléments de planchers ou de charpente, mais de l'autre, il ne se préoccupe pas trop des problèmes de la qualité de la réalisation, de la liaison des pierres entre elles ou de la cohésion de l'ensemble.
De la sorte, ce qui semble assez évident c'est que des constructions en maçonneries traditionnelles, avec des épaisseurs courantes inférieures à un mètre, ne peuvent résister à des avalanches importantes.
Ce qui explique, que d'une manière systématique, toutes les constructions traditionnelles situées dans des zones d'avalanche soient protégées par des dispositifs architecturaux spécifiques : étrave, tourne, motte, défilement. Ces dispositifs, combinés avec beaucoup d'ingéniosité, donnent souvent une orientation très marquée et un caractère affirmé aux constructions. Ils illustrent à merveille un dicton bien montagnard : "Quand on n'est pas fort, il vaut mieux être malin.".
Cette réponse traditionnelle aux avalanches se retrouve aussi bien dans les Alpes que dans les Pyrénées. Elle a souvent donné au paysage un caractère qui ne manque pas d'attrait./p>
Cette réponse, sans doute forgée par l'expérience de quelques destructions, s'est aussi bien souvent montrée très efficace : par exemple aux Lanches, à Peisey-Nancroix, un vieux bâtiment, bien protégé derrière sa tourne, a parfaitement résisté à l'avalanche de 1995, alors que les bâtiments situés à l'aval ont été détruits. Vu la hauteur de l'avalanche qui avait totalement submergé le hameau, tout le monde était persuadé que ce bâtiment avait disparu, et ce fut une grande surprise de le voir émerger intact à l'été avec la fonte des neiges.
Avec l'invention, puis la généralisation du béton armé, le paysage change. Résister à des poussées de 30 kPa (3 t/m²) sur 4 à 6 m de haut, avec un ouvrage en béton armé, est un problème assez simple :
Bien entendu, un tel ouvrage, comme d'ailleurs tous les ouvrages sérieux réalisés en béton armé, doit donner lieu à une étude de dimensionnement et à un plan de ferraillage spécifiques. Mais il n'y a là rien de bien difficile sur le plan de l'étude et de la justification.
On peut toutefois signaler que des solutions avec une ossature en béton armé et des remplissages en brique ou en blocs agglomérés seront sans doute plus difficiles à justifier : elles sont à considérer comme des cas d'espèce qui nécessiteront des précautions particulières. En général, une réalisation avec des voiles monolithiques en béton armé est le plus souvent préférable.
Le problème des
fondations
et de la liaison de la structure aux fondations sera bien sûr
pris en compte dans l'étude, mais là aussi, il
n'y a rien de bien particulier, le rapport au sol étant le B
A, BA de toute construction immobilière qui par principe se
voudrait immobile.
Contrairement à la maçonnerie traditionnelle, dont les capacités de résistance insuffisantes imposent des dispositions architecturales spécifiques, le béton armé permet donc de s'affranchir des contraintes de forme et aussi d'aspect du matériau. Les constructeurs ne s'en sont pas privés et maintenant on peut rencontrer dans des zones soumises au risque d'avalanche des murs en béton/béton, des murs en béton/pierre ou des murs en béton/bois_
Contrairement à ce que l'on pense généralement, des constructions en bois peuvent fort bien se comporter dans des zones à risque d'avalanche, et il n'y a aucune raison de prohiber ce matériaux dans ces zones.
Pour s'en convaincre, il suffit de considérer les parois en bois que l'on dispose souvent le long des routes ou des voies ferrées pour les protéger des chutes de bloc : le bois à une résistance mécanique élevée et une bonne capacité d'absorption des chocs du fait de sa souplesse.
Pour fixer les idées, on peut signaler que le bois et le béton ont des limites de résistance assez similaires (de l'ordre de 30 MPa) et qu'une paroi en béton et une paroi en bois réalisées avec la même épaisseur pourraient offrir des résistances semblables pour des efforts statiques, la paroi en bois se comportant mieux pour des efforts dynamiques avec des chocs et des impacts.
Bien entendu le raisonnement ne vaut que si on travaille avec des épaisseurs consistantes et surtout des liaisons et des assemblages sérieux entre les éléments : si on se contente d'empiler des bois sans aucune liaison et sans ancrage aux fondations, il est évident qu'en cas d'avalanche tout cela va voltiger comme un tas d'allumettes.
Mais avec des dispositions constructives adéquates, on peut obtenir des résistances très élevées. Pour fixer les idées, pour une charge de 30 kPa (3 t/m²) et pour une paroi s'appuyant sur des refends :
Si à cette charge répartie de 30 kPa (3 t/m²), on ajoute une charge ponctuelle de 100 kN (10 T) correspondant au choc d'un tronc d'arbre :
Tous ces
éléments, bien sûr, ne sont que des
ordres de grandeur : ils demandent à être
précisés, justifiés et
validés par une étude particulière, en
fonction de la qualité des bois mis en œuvre, des
conditions d'appuis, des liaisons …, mais il n'y a
là rien d'autre que les études classiques
auxquelles on doit procéder pour toute construction.
Dans le cadre des constructions en bois, il faut aussi parler des toitures et des couvertures. Pour ces éléments et pour des bâtiments bas susceptibles d'être submergés, le risque avalanche doit se traduire par deux préoccupations :
Le premier point ne modifie pas sensiblement la conception des ouvrages mais il impose des dimensionnements plus importants. A titre d'ordre de grandeur, on peut signaler que :
Le deuxième point impose une attention particulière pour tout ce qui concerne les ancrages et les fixations, avec des efforts qui ne sont en général pas pris en compte pour de la neige "normale" supposée agir verticalement.
Toujours à titre d'ordre de grandeur, si on prend en compte les paramètres suivants :
on obtient un effort tangentiel
de m x Pd
x
sin²a,
de 2.25 kPa (225 kg/m²), ce qui sur l'ensemble d'une
toiture produit des effets importants, bien supérieurs aux
effets de friction dus au vent que l'on prend habituellement en compte.
Comme pour le bois, il n'y a aucune raison d'exclure les structures en acier pour les constructions dans les zones d'avalanche.
A titre d'illustration, on peut signaler qu'un pylône de remontée mécanique résiste sans renfort particulier jusqu'à des pressions d'avalanche de 30 à 40 kPa (3 à 4 t/m²) et qu'avec des renforts appropriés on obtient des résistances jusqu'à 120 à 150 kPa (12 à 15 t/m²).
Les constructions métalliques sont d'ailleurs souvent employées pour réaliser des ouvrages liés aux remontées mécaniques, plutôt pour les structures que pour les parois ou les bardages. Mais à priori, rien n'interdit de réaliser des parois en acier dans une zone d'avalanche : on sait parfaitement réaliser des silos à parois métallique qui résistent à des pressions très élevées et on pourrait aussi citer les rideaux de palplanches qui sont des ouvrages capables de résister à des poussées importantes.[1]
Comme exemple de structure métallique, on peut citer la gare de départ du téléphérique du Pic du Midi à la Mongie dans les Pyrénées.
Cet ouvrage, calculé par l'entreprise Nestadour et vérifié par le bureau de contrôle Veritas, est pour nous intéressant car il combine plusieurs types de sollicitations :
Avec ces éléments, les valeurs obtenues pour ce qui concerne la somme des réactions d'appui sont les suivantes pour les efforts horizontaux :
De la sorte, on se rend compte que pour ce bâtiment, une avalanche "modérée" représente environ deux fois un séisme, et six fois le vent.
Du point de vue économique, cet exemple est aussi intéressant. En effet, la problématique "avalanche" ayant été soulevée après le début des études, le surcoût correspondant a pu être bien identifié : il était de l'ordre de 20% sur la structure.
Le cas "avalanche" est donc un cas qui est loin d 'être négligeable. Mais c'est un cas qui ne pose pas de problème de calcul particulier. Phénomène éminemment dynamique, il est la plupart du temps "traduit" par un effort statique équivalent pour pouvoir calculer raisonnablement une structure : une démarche qui est couramment employée pour d'autres sollicitations dynamiques, tel le choc d'un poids lourd ou d'une péniche contre une pile de pont, à la différence des cas de séisme, par exemple, qui nécessitent parfois des modélisations plus complexes et des calculs plus sophistiqués.
[1] Bien entendu avec un dimensionnement adéquat. Les bardages courants de faible épaisseur n'ont pas une résistance suffisante pour une zone d'avalanche.
Dans ce qui précède nous nous sommes rendus compte que sur le plan des structures, qu'elles soient en béton, en bois ou en acier, il n'y avait pas de problèmes constructifs insurmontables. Certes, les efforts à prendre en compte peuvent être conséquents, mais tout cela peut trouver une solution dans le cadre d'une construction courante.
Par contre, dès qu'on se préoccupe d'ouverture, les problèmes sont moins évidents et là aussi, comme pour les maçonneries traditionnelles "à défaut d'être fort, il faudra être malin".
Pour aborder le problème, on peut donner les valeurs de résistance des ouvertures standards. En effet, pour ces ouvertures, il existe un classement dit AEV, donnant l'étanchéité à l'air, A, à l'eau, E, et la résistance au vent, V. Dans le cas d'une avalanche, seule la résistance au vent, V, nous intéresse, et pour ce critère, deux éléments sont considérés.
La conservation des qualités de perméabilité à l'air sous une pression de :
La résistance à une pression brusque pour laquelle la fenêtre ne doit pas se rompre, ni s'ouvrir brusquement, sous une pression de :
Avec ces valeurs, on voit tout de suite que l'ordre de grandeur de résistance des ouvertures standards, même de classe Exceptionnelle, est assez loin des valeurs de résistance auxquelles il faut répondre sur des façades exposées à un risque d'avalanche.
Pour s'efforcer d'améliorer les résistances, en restant tout d'abord dans des panneaux vitrés, on peut considérer des vitrages fixes. Toujours à titre d'ordre de grandeur, on peut donner les éléments d'appréciation suivants pour des vitrages de 1m de large :
A l'inverse, si on part d'un vitrage spécifié, on peut donner pour des vitrages feuilletés de protection dans le tableau suivant la surface et la largeur maximum à respecter en fonction de la pression :
|
Vitrage |
5 kPa (500 kg/m²) |
10 kPa (1 t/m²) |
30 kPa (3 t/m²) |
|||
|
S maxi |
L maxi |
S maxi |
L maxi |
S maxi |
L maxi |
|
|
44.2 |
0,61 m² |
45 cm |
|
|
|
|
|
66.2 |
1.42 m² |
69 cm |
0,71 m² |
49 cm |
|
|
|
SP 722 |
2.10 m² |
84 cm |
1.05 m² |
59 cm |
0,35 m² |
34 cm |
De ces approches, on peut retenir que pour des vitrages fixes :
Mais si on rajoute à cette pression de 30 kPa (3 t/m²), la force d'impact d'un tronc, soit 100 kN (10 T) sur un diamètre de 25 cm, on ne sait plus faire avec une surface importante : c'est la raison pour laquelle, la plupart des règlements ou des recommandations limitent à 20 cm la largeur d'un élément d'ouverture vitrée dans une façade exposée (dans ce cas le GVA suisse préconise des verres renforcés, type verres de chars d'assaut…).
Si pour des ouvertures vitrées, surtout ouvrantes, il est difficile d'obtenir des valeurs de résistance élevées, c'est moins le cas pour des panneaux pleins.
Par exemple, pour des volets en bois on peut donner un ordre de grandeur des portées admissibles en fonction de l'épaisseur et de la pression :
|
Epaisseur |
10 kPa (1 t/m²) |
30 kPa (3 t/m²) |
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20 mm |
1 m |
0,50 m |
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40 mm |
2 m |
1.20 m |
|
60 mm |
3 m< |
1.75 m |
Moyennant des épaisseurs non négligeables, il est possible de réaliser des fermetures résistantes. Des solutions mixtes, bois-métal, ou tout métal peuvent aussi être réalisées, mais il faut bien garder à l'esprit que ces ouvrages auront un poids non négligeable.
A l'opposé, on peut signaler que des persiennes courantes ou des volets roulants, n'ont pas une résistance suffisante pour pouvoir être employés sur des façades exposées.
Une autre approche peut consister, au lieu d'augmenter les résistances, à s'efforcer de diminuer les sollicitations par une orientation judicieuse des ouvertures ou par la réalisation de murs d'aile.
Cette approche a été souvent pratiquée, de nombreux exemples l'attestent.
Une interrogation toutefois demeure sur le secteur protégé par ce type de disposition : si les prescriptions du GVA suisse considèrent un angle de protection de 20°, certains experts français estiment qu'un angle de 45° serait plus judicieux.
On entend par éléments secondaires tous les éléments tels que souches de cheminée, balcons, garde corps, passées de toiture, clôtures qui ne participent pas de la structure du bâtiment et qui ne contribuent pas à assurer le clos et le couvert.
Pour tous ces éléments, deux stratégies sont envisageables : une stratégie "résistante" où on dimensionne ces éléments pour résister aux efforts et sollicitations, une stratégie "fusible" où on s'assure que leur disparition n'entraîne pas en cascade des dégâts importants sur d'autres ouvrages.
En général, le choix entre ces 2 stratégies est laissé à l'appréciation du maître d'ouvrage qui arbitre entre le coût certain des renforcements à prévoir dans un cas et le coût probable des réparations à envisager dans l'autre (dans les prescriptions du GVA suisse, il est indiqué que pour ces éléments, le risque n'est pas couvert par l'assurance du bâtiment).
Pour aider à choisir une stratégie, on peut quand même donner quelques éléments d'appréciation pour chaque type d'éléments.
Les souches de toiture réalisées avec des boisseaux traditionnels n'ont aucune chance de résister à une avalanche, même très faible. Si on souhaite garantir l'intégrité du bâtiment, il peut sembler judicieux, et pas très difficile à la construction, de prévoir les renforcements nécessaires, à réaliser avec des éléments métalliques ou en béton armé. De tels renforcements permettent en outre de réduire notablement la vulnérabilité vis-à-vis des tempêtes de vent et du risque sismique : quand on sait que les chutes de cheminées sont la première cause de sinistre dans ces situations, on ne peut que préconiser le renforcement de ces éléments.
Pour un toit correctement calculé et bien conçu pour résister à un effort d'avalanche, il n'est pas très difficile de concevoir des débords qui soient eux aussi résistants. Bien entendu, on a intérêt à en limiter les dimensions pour limiter les efforts, mais cela s'oppose souvent à ce qui est la raison même d'une passée de toiture : protéger ce qui est en dessous. Sur ce point, on trouve parfois dans des règlements la recommandation de "ménager des lignes de rupture dans le solivage ou le chevronnage[1], au droit des murs exposés" mais il faut avouer que cette recommandation a très rarement été suivie d'effet.
Si pour les planchers des balcons, on peut envisager de les réaliser comme "résistant" ou "fusible", pour des garde corps, ou des clôtures, réalisés avec des matériaux légers, il semble plus difficile de les concevoir comme résistants. A titre d'élément d'appréciation, un garde corps pour des locaux recevant du public résiste à 1,5 kN/m² (150 kg/m²). Suivant les efforts d'avalanche à prendre en compte, le renforcement peut s'avérer rapidement prohibitif.
Pour ce qui concerne les clôtures, on déconseille souvent de les réaliser avec des éléments massifs et lourds : en effet, en cas d'avalanche elles sont généralement emportées par la coulée et elles deviennent des projectiles dangereux.
Pour récapituler les ordres de grandeur évoqués ci dessus, on peut indiquer que :
De tous ces éléments, on peut aussi retenir que des études particulières pour affiner les valeurs de résistance à obtenir sont sans doute très justifiées sur le plan économique. Pour cette raison, il nous semble très souhaitable que pour toute construction soumise au risque avalanche, il soit réalisé une étude spécifique prenant en compte le site et les dispositions constructives envisagées.
En dernier lieu, il nous semble que pour toute construction réalisée dans une zone soumise à un risque d'avalanche une étude de structure devrait être réalisée par des professionnels compétents, architecte, bureau d'étude ou entreprise qualifiée, étude éventuellement validée par un bureau de contrôle lorsque le type de construction l'exige.
Tous les éléments qui sont donnés dans le présent guide sont à prendre comme des ordres de grandeur pour aider à la conception et à la prise de décision : en aucun cas, ils ne peuvent remplacer les études qu'il est indispensable de réaliser pour obtenir un dimensionnement correct de tous les éléments d'une construction.
En montagne, construire un bâtiment qui se voudrait durable nécessite sans doute une démarche réfléchie et responsable. C'est encore plus vrai lorsqu'on construit dans une zone soumise à un risque d'avalanche où les efforts et les dimensionnements à prendre en compte sont bien supérieurs à ceux que l'on considère d'une manière habituelle.
Pour ce qui concerne les bâtiments existants, on peut bien sûr s'inspirer des éléments indiqués pour les bâtiments neufs. Mais obtenir le même niveau de protection n'est pas toujours possible, surtout pour des bâtiments largement ouverts à l'amont et dont les structures principales n'ont pas été dimensionnées en conséquences. En la matière, on ne peut pas fournir de recettes générales et on ne peut que donner quelques exemples à titre d'information.
Pour le problème des bâtiments exposés à des avalanches coulantes, s'il n'est pas possible, ou pas souhaité, de renforcer, et bien souvent d'occulter, les façades exposées, on peut envisager de construire un ouvrage de défense avancé comme :
En fait ces ouvrages, qui ressortent de la défense permanente passive, fondée sur une logique de la déviation, du freinage ou de l'arrêt, ne sont efficaces que s'ils sont judicieusement conçus et implantés. Ce sont des ouvrages qui imposent le recours à des spécialistes. Par ailleurs, dans la plupart des cas, ils laissent intacts le problème des aérosols.
Pour le souffle des aérosols, si on reste dans des valeurs "modérées", de l'ordre de 5 kPa (500 kg/m²), des solutions de renforcement des ouvertures peuvent s'envisager. Par exemple, on peut remplacer des vitrages, rajouter des volets, ou fermer des coursives comme cela a déjà été réalisé sur des bâtiments à Val d'Isère et à La Plagne.
Mais lors de ce type d'intervention, il faut garder à l'esprit que les travaux de renforcement contre les avalanches ne doivent pas détériorer les conditions de sécurité pour les risques d'incendie et de panique, tout particulièrement pour ce qui ressort des issues et dégagements, ainsi que des problèmes de désenfumage : il serait en effet un peu illusoire en terme de sécurité de chercher à se prémunir contre un risque d'avalanche, qui est somme toute un risque saisonnier, en aggravant le risque d'incendie et de panique qui est lui un risque permanent, "tout temps, toutes saisons".
Une autre voie, qui a été développée en France à la fin du XIX° siècle, et qui s'est généralisée depuis, consiste à s'attaquer aux avalanches directement dans la zone d'accumulation en fixant le manteau neigeux ou en modifiant la répartition des accumulations. Pour cela, on s'efforce de reboiser, de terrasser des banquettes, de mettre en place des murs, des râteliers, des claies, des filets, des barrières à neige ou des ouvrages à vent.
Mais pour ce qui concerne la défense active, on doit signaler :
En d'autres mots, "il est minuit, dormez bien bonnes gens, les paravalanches veillent" n'est sans doute pas une incantation que l'on entendra souvent en montagne par les nuits de grande neige.
La dernière des défenses contre les avalanches consiste en des mesures temporaires prises lorsqu'il y a situation de risque. Ce peut être des mesures d'interdiction, d'évacuation ou de consignation. Elles nécessitent une appréciation et une décision humaines, prise en général par le Maire pour ce qui concerne les bâtiments, après avis d'une commission de sécurité.
Pour les bâtiments existants situés dans les zones à risque, la puissance publique peut imposer des travaux de prévention qui sont mis à la charge des propriétaires, exploitants ou utilisateurs, toutefois ces travaux ne peuvent porter que sur des aménagements limités dont le coût est inférieur à 10 % de la valeur vénale du bien. Mais bien sûr, rien n'interdit à un particulier de chercher à se protéger au mieux dans la limite de ses moyens et à la condition que cette protection n'aggrave pas le risque sur autrui ni n'en génère de nouveaux.
Editorial de Bernard Bornet, Conseiller d'Etat,
Chef du département de l'environnement et de l'aménagement du territoire
…. La cosmogonie moderne a reporté sur l'Etat une partie des responsabilités matérielles qui incombaient hier au ciel. Transfert opportun, bien sûr. Mais je suis inquiet parfois de voir à quel point les citoyens s'en remettent à l'Etat pour calmer toutes leurs inquiétudes, et réaliser leurs souhaits. Comme si l'Etat devait et pouvait tout faire. Cette croyance révèle une naïveté qui ne le cède en rien à celle de la vieille femme invoquant sainte Barbe pour éloigner l'orage !
J'en viens aux avalanches. L'Etat
a
réalisé d'importants travaux destinés
à protéger les voies de communication, ainsi que
des zones d'habitat. Il s'agit d'un dispositif de base qui a pour but
d'écarter les menaces récurrentes et graves qui
pèsent sur certaines régions sensibles. Mais il
ne s'agit en aucun cas d'une assurance tous risques, et il n'est pas
question que l'Etat entreprenne des travaux dans chaque zone
exposée du territoire. Ce serait une ambition
démesurée, et d'ailleurs irréalisable.
Il faut que nous tous, qui connaissons ce pays avec ses caractères et ses accidents, soyons attentifs au danger que constituent les avalanches et au moyen d'en limiter les conséquences….
