Période 1971-1994 : dommages enregistrés et évolution des normes parasismiques

Au cours de la période 1971-1994, les normes parasismiques californiennes ont évolué de manière significative en réponse à l’ampleur des dommages enregistrés sur les hôpitaux lors de trois séismes¹ : 1) San Fernando (9 février 1971, Mw6,6), 2) Loma Prieta (18 octobre 1989, Mw6,9) et 3) Northridge (17 janvier 1994, Mw6,7). En 1971, le constat est sévère, l’agence fédérale Occupational Safety & Health Administration (OSHA) souligne que les

1 Durant cette même période, 10 autres séismes de magnitude comprise entre Mw5,6 et 7,2 ont aussi frappé l’état mais causant principalement d’important phénomènes géotechniques avec les conséquences sur les infrastructures routières et les services d’infrastructures essentielles.

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prescriptions des codes en vigueur se sont révélées particulièrement inadéquates dans le cas des hôpitaux (OSHA 2006). Les dommages structuraux sont importants et le cas le plus notable cité dans la littérature est celui de l’hôpital Olive View Medical Center construit en 1970 qui a dû être évacué lors du séisme du 9 février 1971. En 1989 et en 1994, on constate un meilleur comportement global des structures reconstruites ou réhabilitées après 1971 avec en revanche un mauvais comportement des éléments non-structuraux (Davidovici 2007;

Holmes 2002). Le Tableau 1.1 résume les principaux dommages observés lors des trois séismes avec les caractéristiques : magnitude (Mw), accélération horizontale (Hg) et verticale (Vg) lorsque disponibles.

Tableau 1.1 Comportement des hôpitaux californiens lors des trois séismes considérés Adapté de Davidovici (2007, p. 2.15)

Date déclarés hors d’usage :

- effondrement d’un bâtiment administratif construit avant 1933 et autres dommages;

- perte d’étage faible, effondrement de 3 cages d’escaliers, poste de répartition d’énergie électrique et génératrice de secours hors usage;

- évacuation de patients.

17 octobre 1989 Loma Prieta, Californie

M_w = 6,9 - 1 hôpital a été affecté;

- aucun bâtiment hospitalier renforcé ou construit après le séisme de 1971, en appliquant des règles plus contraignantes, n’a été endommagé.

17 janvier 1994

L’endommagement des éléments non-structuraux a entrainé la perte temporaire de la fonction

hospitalière nécessitant l’évacuation et le transfert des patients :

- rupture des gicleurs et des tuyauteries d’eau;

- dommage aux refroidisseurs sur le toit, décrochage des luminaires, effondrement de plafonds suspendus et diffuseurs d’air climatisé;

- arrêt de certains services relié au manque de carburant pour la génératrice ou capacité insuffisante de celle-ci;

- endommagement important du réservoir d’oxygène.

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Des réponses légales visant l’adaptation des normes existantes ont été proposées immédiatement après chacun des événements sismiques. En 1972, le projet de loi 519 appelé

« The Hospital Safety Act of 1972 » est le résultat d’une conjoncture favorable. En effet, la fin des années 1960 correspond à une période de réflexion et de mise à jour de la législation relative à la conception sismique des écoles, votée suite au séisme de Long Beach (11 mars 1933, Mw 6,4). L’objectif était alors d’en améliorer les conditions d’application. De manière générale, le contexte entre 1970 et 1994 est marqué par une remise en question des normes existantes et leur adaptation progressive grâce aux données recueillies lors des séismes successifs et des inventaires exhaustifs réalisés après chacun des séismes. Les principales dispositions légales sont présentées dans les paragraphes suivants ainsi que les défis reliés à leur application.

1.2.1 La loi de 1972 « The Hospital Safety Act of 1972 – Senate Bill 519 »

Cette loi établit deux objectifs de performance sismique touchant tout nouveau bâtiment qui pourrait potentiellement être requis dans une situation post-désastre : la protection des vies et la continuité raisonnable des opérations. Elle renforce les niveaux de conception et de suivi avec: 1) l’obligation d’une étude géologique des sites, 2) l’introduction d’un facteur d’importance de 1,5 pour la conception des structures d’hôpitaux, 3) des spécifications pour la conception des composants non-structuraux, et 4) la revue stricte de la conception et de l’inspection lors de la construction. Des considérations particulières aux bâtiments existants classés pré-codes ont été ajoutées au début des années 80 et touchaient l’évaluation des systèmes critiques comme les services de chirurgie, le nombre de lits critiques et les composants non-structuraux.

Un indice de priorité et de conformité P (Compliance Priority Rate) a été établi selon l’équation (1.1) dans laquelle D représente un indice de déficience structurale et E l’exposition au danger du composant/système critique dont les gammes de valeurs sont présentées au Tableau-A I-1, ANNEXE I, p.207. L’indice P est relié à une période maximale (en années) de mise en conformité, Y selon l’équation (1.2).

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= ∗ (1.1)

= 440 (1.2)

Plus l’indice P est élevé, plus courte est la période de conformité accordée. Ceci permet d’éviter par exemple, que de nouvelles fonctions ou de nouveaux systèmes critiques soient ajoutés aux bâtiments non conformes; augmentant la valeur de E (exposition) et conséquemment l’indice P. La relation est montrée à la Figure 1.1.

Figure 1.1 Relation entre l'indice de risque et la période de mise en conformité

Adaptée de Holmes (2002, p. 5)

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Plus spécifiquement, la période Y est fixée à : 1) 10 ans pour les bâtiments dont la structure est jugée critique ou susceptible à l’effondrement, 2) 20 ans pour ceux possédant un système structural marginal et 3) 30 ans pour ceux n’atteignant pas les objectifs d’opérationnalité mais jugés adéquat du point de vue structural. Cette loi atteint rapidement ses limites avec les coûts élevés des nouvelles constructions et des difficultés à renouveler le parc des bâtiments classés pré-code. L’absence de volonté politique à l’époque et la confusion sur la responsabilité respective des différents organismes en charge n’ont pas permis de mettre en place les ressources et outils requis pour que ce projet ait force de loi. En 1983, le Senate Bill 961 y apporte les accommodements techniques requis et les éclaircissements nécessaires sur l’autorité responsable qui devient the California Office of Statewide Health Planning and Development (OSHPD). Une nouvelle loi globale est alors votée sous le nom de « Alfred E.

Alquist Hospital Seismic Safety Act (HSSA) ».

1.2.2 The Milestone 4 Report, (Building Safety Board, 1990)

Ce rapport tire les leçons apprises de l’application de la loi précédente et propose des recommandations jugées essentielles: 1) l’ajout d’une phase d’évaluation et de planification de 5 ans, suivie d’une phase d’implantation de 35 ans, et 2) l’offre d’incitatifs financiers adéquats aux gestionnaires d’hôpitaux. C’est aussi un document technique qui reprend les résultats des inventaires exhaustifs réalisés après le séisme de San Fernando de 1971 (ATC 23) et prescrit le renforcement des composants structuraux et non-structuraux des hôpitaux.

L’inventaire ATC 23 regroupe les hôpitaux de la Californie en cinq classes de « survivance » aux séismes définies selon les années de construction des bâtiments. Alors que les bâtiments des classes A et B ont un comportement espéré bon, le Tableau 1.2 montre que la grande majorité des hôpitaux répertoriés appartiennent aux classes C à F (68%) qui regroupent les hôpitaux conçus selon des normes pour les bâtiments d’usage normal ou classés pré-code.

Lors d’un tremblement de terre, ils peuvent alors subir des dommages modérés ou représenter potentiellement un risque élevé d’effondrement. Ce classement amena la fermeture ou la désaffectation de nombreux centres hospitaliers.

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Tableau 1.2 Sommaire des résultats de l’inventaire ATC 23 Adapté de Holmes (2002, p. 6)

Classe de survivance

Inventaire des hôpitaux Nombre et %

Normes de conception et construction

Comportement espéré A 854 (32%) Conformité substantielle à la loi

« Hospital Act (HSSA)»

Bon

identifiée due à l’évolution des codes

Hautement variable,

potentiellement à haut risque E 125 (5%) Construits sans considération

des forces latérales (pré-code)

Potentiellement à haut risque

F 146 (5%)

Total 2673 (100%)

1.2.3 The Senate Bill 1953

Cette loi, amendement de la loi HSSA, est signée en septembre 1994 en réponse au séisme de Northridge marqué par l’évacuation des hôpitaux, principalement à cause de dommages au niveau des composants non-structuraux. Un point essentiel du projet de loi est la définition de cinq catégories de performance structurale (SPC-1 à 5) et non-structurales (NPC-1 à 5) regroupant les 2662 hôpitaux californiens existants (Voir Figure 1.2 a et b). Ce classement fait mieux ressortir l’obligation d’une mise en conformité des composants non-structuraux; la quasi-totalité de ces composants démontrant un niveau significatif de vulnérabilité sismique Ceux à haut risque (NPC-1) représentent près de 73% de l’inventaire alors que la classe NPC-5 en regroupe moins de quatre millièmes..

La catégorie 1 (NPC-1) regroupe les composants à risque élevé pour lesquels la mise en conformité immédiate est exigée et la catégorie 5 (NPC-5), ceux à risque faible et construits après 1988, ces derniers devraient pouvoir, de manière raisonnable, continuer à être fonctionnels. Cette cinquième catégorie doit satisfaire les normes au 1^er janvier 2030.

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a) b)

Figure 1.2 Classification des 2662 hôpitaux répertoriés selon la vulnérabilité de: a) leur structure (SPC) et b) leur composants non-structuraux

Tirée de Tokas (2007, pp. 11, 12)

La Figure 1.3 illustre les principales cibles du Senate Bill 1953 tel qu’évalué en 2007 par Tokas (2007). On note la progression des niveaux de performance à atteindre: l’évacuation sécuritaire en 2002 (comme mesure assurant la sécurité des vies), la prévention de l’effondrement, la sécurité des vies en 2008 et la fonctionnalité complète en 2030.

Figure 1.3 Principales cibles du Senate Bill 1953 Adaptée de Tokas (2007, p. 9)

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Toutefois, les évaluations réalisées montrent que la classe structurale 2 (SPC-2, regroupant des bâtiments pré-code mais sans danger pour la sécurité des vies) présente une vulnérabilité sismique supérieure au niveau anticipé (Holmes 2002). En conséquence, le défi est de trouver le juste équilibre entre les coûts et les bénéfices reliés aux interventions sur les structures existantes et la construction de nouvelles installations. Dans son rapport d’évaluation, Tokas (2007) note le besoin critique de solutions innovantes afin de rendre les installations hospitalières résilientes.