Avalanches

Bâtiment détruit par une avalanche avec toit partiellement effondré

Les avalanches peuvent emporter ou endommager des forêts entières ou des infrastructures massives. Même dans la zone de dépôt et avec une hauteur d’écoulement de quelques mètres à peine, les avalanches ont un immense pouvoir de destruction, surtout si elles charrient des matières solides comme des troncs d'arbres. Il est possible de délimiter la zone effective des avalanches : au niveau spatial, grâce au terrain et aux ouvrages de protection, et au niveau temporel, grâce à la situation en matière de neige et en matière météorologique (bulletins d'avalanches). Pour protéger les personnes, les voies de circulation et les bâtiments, il est donc particulièrement efficace d’opter pour une combinaison de mesures d’aménagement du territoire (cartes des dangers), de mesures techniques et de mesures organisationnelles.

Bases

Objectif de protection

Les objectifs de protection nationaux pour les nouveaux bâtiments se réfèrent à la norme SIA 261/1. Cette norme définit l’événement tricentennal comme objectif de protection contre les dangers naturels gravitationnels (crues, glissements de terrain, laves torrentielles, chutes de pierres, avalanches) pour les bâtiments résidentiels et commerciaux standard (CO I). Il convient également de respecter les directives cantonales et communales, ces dernières n’excédant toutefois pas en général les exigences de la norme SIA 261/1. Concrètement, le bâtiment doit rester intact et protéger des personnes se trouvant à l’intérieur même en cas d’événement tricentennal.

À partir de la classe d’ouvrage CO II, les exigences à respecter sont plus sévères (facteurs d’importance et majorations de la hauteur selon SIA 261/1).

Termes techniques

Les avalanches peuvent être classées selon divers critères. La distinction entre avalanches coulantes et avalanches de poudreuse est essentielle pour définir les mesures de protection des bâtiments. Toute avalanche de grande ampleur peut charrier des matières solides, souvent du bois, des éboulis ou d’autres objets emportés.

Les avalanches coulantes coulent ou glissent sur le sol et atteignent des vitesses maximales allant jusqu’à 145 km/h pour une densité typique de 200‑300 kg/m3. Les avalanches de neige mouillée se déplacent plus lentement et ont une densité plus élevée (300-500 kg/m3). Dans la zone de dépôt, les avalanches coulantes ont une hauteur d’écoulement typique de 2-10 m et des vitesses inférieures à 40 km/h. Leur effet de pression peut détruire des bâtiments.

Les avalanches poudreuses sont constituées d'un nuage de neige sec et tourbillonnant (densité typique 5-10 kg/m3) qui jaillit dans les airs à la vitesse de 70 à 300 km/h. Les avalanches poudreuses atteignent souvent des hauteurs d’écoulement de plus de 50 m dans la zone de dépôt. Dans les 5 mètres les plus profonds, elles charrient souvent des blocs de neige. Même en cas de contre-pente, les avalanches poudreuses peuvent causer des dégâts sur de longues distances. Leur pression est capable de renverser des arbres et des pylônes ou d’endommager fortement des fenêtres et des toits de bâtiments. La poussière de neige comprimée contre les façades reste visible un certain temps.

Le glissement de neige est un phénomène similaire aux avalanches. Toute la couche neigeuse glisse et rampe lentement et de manière continue sur la base du terrain en aval. Le glissement de la neige peut déjà survenir à partir d’une inclinaison de 15°, surtout dans les talus fortement ensoleillés avec une faible rugosité du sol. Une forte pente, un terrain à la base humide, des hauteurs de neige importantes et des périodes de chaleur durables renforcent les mouvements de reptation et de glissement. Une couche de neige en glissement peut exercer des forces de pression et de cisaillement importantes sur les obstacles.

Autres termes techniques :

La hauteur de neige décrit la hauteur de la couche de neige.

La hauteur d’écoulement correspond à la hauteur atteinte par l'avalanche en mouvement.

La hauteur de retenue indique quelle est la hauteur de la neige lors de l’impact de l’avalanche (accumulation contre l’obstacle).

La densité (masse volumique) varie au sein de la couche de neige et augmente généralement avec son ancienneté (l’ancienne neige a une densité 2 à 5 fois supérieure à celle de la neige fraîche sèche).

La pression dynamique correspond à l’augmentation de la pression à la surface d’un obstacle touché par l’avalanche.

On nomme toit-terrain une construction dont le toit est raccordé sans discontinuité au terrain naturel ou à un remblai du côté amont.

toit-terrain
Bâtiment aménagé sous forme de toit-terrain (source : GVG)

Paramètres d’intensité pour le dimensionnement des mesures

Les avalanches coulantes et les avalanches poudreuses peuvent être simulées au moyen de modèles d'avalanches. Pour dimensionner les mesures de protection des bâtiments, il faut connaître la hauteur d’écoulement, la direction d’écoulement, la vitesse, la densité et les charges individuelles de l’avalanche. Au lieu de la vitesse et de la densité, il est aussi possible de se baser sur la pression et la hauteur d’écoulement agissant sur un grand obstacle plan et disposé perpendiculairement à la direction d’écoulement.

Pour les avalanches poudreuses, le dimensionnement ne nécessite qu’une valeur indicative sur le souffle auquel il faut s’attendre. Ces données peuvent être tirées des cartes d’intensité et du rapport technique. S’il n’existe aucune donnée concernant l’intensité, elle doit être déterminée par un spécialiste.

Situations de danger

Situation de danger 1 : une avalanche coulante contourne un bâtiment

L’avalanche coulante heurte frontalement un bâtiment (accumulation) et le contourne. Si l'avalanche n'atteint pas la hauteur du bâtiment, elle n'a pas d'effet sur l'ensemble du toit. La pression de l’avalanche, les matériaux solides charriés sur les faces extérieures concernées du bâtiment ainsi que les forces de frottement exercées sur ces parois sont déterminants. En cas d’incidence oblique, la pression sur les faces extérieurs du bâtiment diminue.

Situation de danger 2 : une avalanche coulante submerge un bâtiment

Si la hauteur d’incidence de l’avalanche (hauteur de neige + hauteur d’écoulement + hauteur d’accumulation) est supérieure à la hauteur du bâtiment, les éléments de toit en saillie sont aussi menacés, en plus des éléments de la situation de danger 1. Il se produit une charge verticale sur le toit, qui doit être prise en compte en plus de la charge de neige naturellement accumulée. Les parois et le toit sont en outre exposés à des forces de frottement.

Situation de danger 3 : une avalanche coulante contourne un bâtiment précédé d’une étrave

Ce cas particulier de la situation de danger 1 est comparable à l'effet d'une avalanche sur des parapets ou des jetées. La pression sur l’étrave se réduit au niveau de l’angle de déviation, car l'avalanche contourne l'obstacle. Mais l'angle de déviation peut se monter à 30° au maximum, sans quoi l'avalanche atteint le bâtiment comme en cas d’impact (situation de danger 1). L’étrave doit en outre être suffisamment haute, car elle ne doit pas être submergée (situation de danger 2).

Situation de danger 4 : une avalanche coulante submerge un bâtiment équipé d’un toit-terrain

C'est un cas particulier de la situation de danger 2, transposable aux galeries d'avalanches (OFROU/CFF, 2007). Sur le toit de plain-pied s'appliquent la charge verticale de l'avalanche coulante ou arrêtée et de la neige accumulée naturellement, ainsi que des forces de frottement.

Situation de danger 5 : une avalanche poudreuse atteint un bâtiment.

L’action exercée par une avalanche poudreuse sur un bâtiment est comparable à l’action due au vent. On appliquera donc la même approche que celle décrite dans la norme SIA 261, chiffre 6 (vent).

Situation de danger 6 : la pression de la neige agit sur un bâtiment

Le glissement et la reptation de la neige exercent une pression sur les faces extérieures concernées du bâtiment. La hauteur et la densité du manteau neigeux, la déclivité de la pente et l’exposition, de même que la couverture du sol, sont des facteurs d’influence importants.

Types et causes de dommages

Défaillance du système porteur :

La plupart des dommages surviennent parce que les systèmes sont trop faiblement dimensionnés et ne peuvent pas suffisamment absorber les forces qui agissent.

Rupture de certains éléments de construction comme les fenêtres, les portes et les portails :

Souvent, une avalanche fait sortir les fenêtres, les portes et les portails de leurs gonds, car les charnières sont trop peu stables, ou des murs entiers sont enfoncés.

Dommages à la toiture et aux éléments en saillie :

Lorsqu’ils submergent le toit, l’avalanche et les matériaux solides qu’elle charrie peuvent emporter la toiture et les éléments en saillie.

Mesures de protection

Des mesures en termes de conception et de renforcement permettent de réduire considérablement le danger pour les personnes et les biens, par exemple si le bâtiment est intégré au terrain pour être protégé de manière optimale ou si l'on a choisi une forme et une orientation adaptées pour le bâtiment. Pour obtenir une protection supplémentaire, il faut adopter des mesures de protection suffisamment dimensionnées et placées en amont du bâtiment, comme des digues ou des étraves. Évitez de créer des ouvertures dans la paroi extérieure côté avalanche et ne prévoyez, dans le secteur exposé aux avalanches, que des locaux où les personnes séjournent peu de temps. Les parois extérieures et les ouvertures doivent être construites de manière renforcée.

Propositions de concepts et de mesures de protection pour les différentes parties du bâtiment : Check-up des dangers naturels

Littérature

Littérature générale

Egli, Th. (2005): Recommandations - Protection des objets contre les dangers naturels gravitationnels. Association des établissements cantonaux d'assurance incendie, Berne.

Fondation de prévention des établissements cantonaux d'assurance (2014): Prevent-Building – une méthode et un outil d’évaluation de l’efficacité, de la rentabilité et de l’acceptabilité des mesures de protection des bâtiments, destinés à parer aux risques naturels gravitationnels et météorologiques. Rapport concernant la phase 1 incluant les adaptations de la phase 2. Groupe de travail Prevent-Building: WSL-Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF, Egli Engineering AG, Geotest SA, B,S,S. Volkswirtschaftliche Beratung, Version 12.05.2014. (Download)

Suda J. und Rudolf-Miklau F. (Hrsg.) (2012): Bauen und Naturgefahren, Handbuch für konstruktiven Gebäudeschutz. Springer, Wien.

Avalanches

OFROU (2007): Directive Actions d'avalanches sur les galeries de protection. Office fédéral des routes OFROU en collaboration avec CFF SA, Berne.

BFF (1984): Richtlinien zur Berücksichtigung der Lawinengefahr bei raumwirksamen Tätigkeiten. Bundesamt für Forstwesen / Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung, EDMZ, Bern.

GVA (1994): Vorschriften für bauliche Massnahmen an Bauten in der blauen Lawinenzone. Gebäudeversicherungsanstalt des Kantons Graubünden.

Leuenberger, F. (2003): Bauanleitung Gleitschneeschutz und temporärer Stützverbau, Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Davos.

Margreth, S. (2007): Construction d’ouvrages paravalanches dans la zone de décrochement. Aide à l’exécution: directive technique. L’environnement pratique no 0704. Office fédéral de l’environnement Berne, WSL Institut Fédéral pour l’Étude de la Neige et des Avalanches ENA, Davos.

Margreth, S. (2016): Ausscheiden von Schneegleiten und Schneedruck in Gefahrenkarten. WSL Berichte, Heft 47.

Rudolf-Miklau, F. und Sauermoser, S. (Hrsg.), 2011: Handbuch Technischer Lawinenschutz. Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Berlin. 464 S.

Salm, B et al. (1990): Berechnung von Fliesslawinen. Eine Anleitung für Praktiker mit Beispielen, Mitteilung Nr. 47, Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung, Davos.

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