Faculté de l'environnement naturel, architectural et construit ENAC, Section de génie civil, Laboratoire de construction en béton IS-BETON (Laboratoire de construction en béton IS-BETON)

Evaluation de stratégies pour la gestion du risque sismique du bâtiment

Pellissier, Vincent ; Badoux, Marc (Dir.)

Thèse sciences Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL : 2004 ; no 3074.

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    Summary
    This document presents the results of a research on seismic risk management. It echoes the worldwide trend of increasing awareness of the importance of this risk and represents a contribution to the effort of research. In order to manage risk in a rational way, it is necessary to quantify it. The first part of this research consists in evaluating the seismic risk of a portfolio of buildings. The selected portfolio is the city of Aigle located in the center of the Swiss Alps. The evaluation was based on a seismic inventory of the city, enabling, through a global approach, to consider the behavior of the buildings. Different losses (life, building, furniture) could be estimated for several scenarii of seismic hazards intensities. Knowing the probability of occurency of these intensities, as well as the uncertainties of the constitutive parameters, it was then possible to quantify the risk affecting the selected portfolio of buildings. The maximum potential loss for the studied area was also estimated. As a result, a reproducible risk estimation model was developed with its constitutive parameters. The obtained results provide information on potential losses, on the level of insurance premium as well as on elements of reinsurance. Seismic risk management, because of its complexity and the extent of the consequences ensuing from major events, requires a different approach from other natural risks. In the second part of this research, management tools are therefore developed in order for decision makers to face these particularities. A comprehensive management framework is elaborated. This framework makes it possible to deal with the complexity of seismic risk, which not only stems from its inherent specificities but also from the multiplicity of decision criteria as well as the variety of actors within the system. The definition of protection objectives receives special attention in this research. Construction codes usually fix safety levels for new constructions. For existing buildings on the other hand, there are no such provisions. The present research proposes a method for fixing this protection level. This method also considers the often contradictory principles of precaution and proportionality. An innovative catalogue of mitigation measures are then proposed, classified according to their influence on the components of risk. These measures can be focused on prevention, protection or intervention. They have an impact on the hazard, the vulnerability or on the exposed value at the considered risk. Consequently, different strategies are built to be later evaluated and compared. For this work, a strategy is considered to be a panel of measures that have an impact on the constitutive elements of risk. The decision-making process is regarded as a systemic approach considering the multiplicity of decision criteria and actors. A multicriteria analysis method based on an outranking philosophy is adopted for the comparison. Criteria are proposed for individual buildings as well for a portfolio of buildings. Applications of the decision-making process on pilot projects illustrate the methodology and provide practical recommendations. The pilot project of the city of Aigle was the guideline for the presented research, which aimed to deal with the complexity of seismic risk management in the most comprehensive way possible.
    Résumé
    Ce document présente les résultats d’un travail de recherche portant sur la gestion du risque sismique. Cette recherche s’inscrit dans le contexte d’une prise de conscience croissante au niveau mondial de l’importance de ce risque et représente une contribution à l’effort de recherche. Afin de pouvoir gérer le risque d’une manière rationnelle, il faut pouvoir le quantifier. Le projet consiste dans un premier temps à évaluer le risque sismique d’un portefeuille de bâtiments. Le portefeuille choisi est la ville d’Aigle située au cœur des Alpes helvétiques. L’évaluation a été menée sur la base d’un inventaire sismique de la ville qui a permis au travers d’une approche globale de considérer le comportement des bâtiments. Les pertes humaines, immobilières et mobilières ont ensuite pu être déterminées pour plusieurs scenarii d’aléa sismique d’intensités différentes. Dès lors, connaissant les probabilités de survenance de ces intensités ainsi que les incertitudes sur les paramètres, il a été possible de quantifier le risque affectant le portefeuille de bâtiments étudié. Le sinistre maximum potentiel pour la région a également été déterminé. Le modèle d’estimation du risque a donc été fixé ainsi que ses paramètres constitutifs. Il est dès lors reproductible. Les résultats obtenus renseignent sur les pertes potentielles, sur le niveau de prime d’assurance et sur les éléments de réassurance. La gestion du risque sismique, de par sa complexité et par l’ampleur des conséquences consécutives à un événement majeur, nécessite une appréhension différente des autres risques naturels. Dans un deuxième temps, des outils de gestion sont donc fournis aux décideurs pour faire face à ces particularités. Un cadre de gestion est ici formalisé. Il permet d’affronter la complexité liée aux spécificités du risque sismique mais également liée à la multiplicité des critères de décision ainsi que des acteurs du système étudié. La fixation des objectifs de protection a fait l’objet d’un développement particulier. Les normes de construction fixent cet objectif lors de la réalisation de nouveaux ouvrages. Par contre, cela fait défaut pour les bâtiments existants. Cette recherche propose une méthode qui permet de fixer ce niveau de protection et de combler cette lacune. Cette méthode soupèse également les principes souvent contradictoires de précaution et de proportionnalité. Les différentes mesures de gestion ont ensuite été cataloguées de manière originale en fonction de leur influence sur les éléments constitutifs du risque. Ces mesures sont dites de prévention, de protection ou d’intervention. Elles agissent sur l’aléa, la vulnérabilité ou encore sur la valeur exposée au risque considéré. Enfin, des stratégies ont été élaborées pour être par la suite évaluées et comparées. Une stratégie est un ensemble de mesures ayant un impact sur les différents éléments du risque. Le processus décisionnel est inspecté selon une approche systémique considérant la multiplicité des critères de décision et des acteurs à l’aide d’une méthode d’analyse multicritère par surclassement. Des critères sont proposés pour des bâtiments individuels ainsi que pour un portefeuille de bâtiments. La mise en œuvre du processus décisionnel à des projets-pilotes permet d’illustrer la démarche et, dès à présent, de fournir des recommandations. Le projet-pilote de la ville d’Aigle a constitué le fil conducteur de la recherche présentée dans ce document et qui tente d’aborder dans sa complétude le domaine large de la gestion du risque sismique.