Avalanches

Digues d’interception et de déviation à Galtür (source : Stefan Margreth)

Bases

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.

Objectif de protection recommandé : le bâtiment reste intact jusqu’à un événement tricentennal et protège les personnes se trouvant à l’intérieur.

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.

Pressions exercées par l’avalanche et répartition de ces pressions en fonction des zones de danger rouges, bleues et jaunes
Pressions exercées par l’avalanche et répartition de ces pressions en fonction des zones de danger rouges, bleues et jaunes.
Pressions exercées par l’avalanche et répartition de ces pressions en fonction des zones de danger rouges, bleues et jaunes
Pressions exercées par l’avalanche et répartition de ces pressions en fonction des zones de danger rouges, bleues et jaunes

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 : Protection des bâtiments.

Normes et directives

Normes de construction générales et relatives aux structures porteuses

Normes générales

SIA 480 (2016) : Calcul de rentabilité pour les investissements dans le bâtiment. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

 

Normes sur les structures porteuses

SIA 260 (2013) : Bases pour l'élaboration des projets de structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 261 (2014) : Actions sur les structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 261/1 (2003) : Actions sur les structures porteuses – Spécifications complémentaires. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA D 0188 (2006) : Wind – Kommentar zum Kapitel 6 der Normen SIA 261 und 261/1 (2003) Einwirkungen auf Tragwerke. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich.

SIA 269 (2011) : Bases pour la maintenance des structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 269/1 (2011) : Maintenance des structures porteuses - Actions. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich

SIA 465 (1998) : Sécurité des ouvrages et des installations. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 469 (1997) : Conservation des ouvrages. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

ISO 4354 (2009) : Actions du vent sur les structures.

 

Normes des produits de construction avec des exigences concernant la neige (sélection)

Systèmes de murs extérieurs

EN 12865 (2001) : Performance hygrothermique des composants et parois de bâtiments - Détermination de la résistance à la pluie battante des systèmes de murs extérieurs sous pression d'air pulsatoire.

EN ISO 15927-3 (2009) : Performance hygrothermique des bâtiments - Calcul et présentation des données climatiques - Partie 3: Calcul d'un indice de pluie battante pour surfaces verticales à partir de données horaires de vent et de pluie (ISO 15927-3:2009).

ÖNORM B 1300 (2012) : Objektsicherheitsprüfungen für Wohngebäude – Regelmässige Prüfroutinen im Rahmen von Sichtkontrollen und zerstörungsfreien Begutachtungen, Grundlagen und Checklisten.

 

Portes, fenêtres, fermetures extérieures

SIA 329 (2012) : Façades rideaux. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 329.005 (2000) : Façades rideaux - Résistance à la pression du vent - Méthode d'essai (SN EN 12179). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 329.008 (2001) : Façades rideaux -  Résistance structurelle au vent - Prescriptions de performance (SN EN 13116). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 329.011 (2016) : Façade rideaux - Résistance au choc - Prescriptions de performance (SN EN 14019). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 331 (2012) : Fenêtres et portes-fenêtres. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 331.051 (2016) : Fenêtres et portes - Résistance au vent - Méthode d'essai (SN EN 12211). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 331.054 (1980) : Méthodes d'essais des fenêtres - Essais mécaniques (SN EN 107). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 331.181 (2002) :Verre dans la construction - Essai au pendule - Méthode d'essai d'impact et classification du verre plat (SN EN 12600). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 331.303 (2016) : Fenêtres et portes - Résistance au vent - Classification (SN EN 12210). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 331.308 (2002) : Fenêtres et portes - Durabilité mécanique - Prescriptions et classification (SN EN 12400). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

Ift – Richtlinie FE-05/2 (2005) : Einsatzempfehlungen für Fenster und Aussentüren; Richtlinie zur Ermittlung der Mindestklassifizierung in Abhängigkeit der Beanspruchung; Teil 1 Windwiderstand, Schlagregendichtheit und Luftdurchlässigkeit.

Ift – Richtlinie AB-01/1 (2006): Widerstand gegen Windlasten. Einsatzempfehlung für äussere Abschlüsse. Richtlinien zur Auwahl geeigneter Windklassen nach EN 13659.

ISO 15821 (2007) : Türen, Türelemente und Fenster – Prüfung der Schlagregendichtheit unter dynamischem Druck – unter Zyklonbedingungen.

ISO 16932 (2016): Glas im Bauwesen – Sturmwindhemmende Sicherheitsverglasung – Prüfverfahren und Klassifizierung.

SIA 342 (2009) : Protection des baies contre le soleil et les intempéries. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 342.003 (2013) : Fermetures pour baies équipées de fenêtres et stores extérieurs - Résistance aux charges de vent - Méthodes d'essai et critères de performance (SN EN 1932). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 342.016 (2015) : Stores extérieurs - Exigences de performance, y compris la sécurité (SN EN 13561). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 342.017 (2015) : Fermetures et stores vénitiens extérieurs - Exigences de performance y compris la sécurité (SN EN 13659). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 343 (2014) : Portes. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 343.061 (1999) :Vantaux de portes - Détermination de la résistance au choc de corps dur (SN EN 950). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 343.101 (2000) : Portes équipant les locaux industriels, commerciaux et les garages - Résistance à la charge de vent - Classification (SN EN 12424). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 343.108 (2000) : Portes équipant les locaux industriels, commerciaux et de garage - Résistance à la charge de vent - Essais et calculs (SN EN 12444). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

 

Revêtement de toits et de façades

SIA 232/1 (2011) : Toitures inclinées. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232/2 (2011) : Bardages. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 118/232 (2011) : Conditions générales relatives aux toitures inclinées et aux bardages - Dispositions contractuelles spécifiques aux normes SIA 232/1:2011 et SIA 232/2:2011. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232.301+A1 (2014) : Plaques d'éclairement profilées, simple paroi, en matière plastique, pour toitures, bardages et plafonds intérieurs et extérieurs - Exigences et méthodes d'essai (SN EN 1013+A1). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232.601+A1 (2016) : Ardoises en fibres-ciment et leurs accessoires en fibres-ciment - Spécification du produit et méthodes d'essai (SN EN 492+A1). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232.602+A1 (2015) : Plaques profilées en fibres-ciment et accessoires - Spécifications du produit et méthodes d'essai (SN EN 494+A1). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232.603+A1 (2016) : Plaques planes en fibres-ciment - Spécifications du produit et méthodes d'essai (SN EN 12467+A1). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232.105 (2013) : Tuiles et accessoires en terre cuite - Définitions et spécifications des produits (SN EN 1304). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232.701 (2004) : Détermination de la résistance au soulèvement des tuiles en terre cuite ou béton mises en béton mises en oeuvre sur la toiture - Methode d'essai par système de toiture (SN EN 14437). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 243 (2008) : Isolations thermiques extérieures crépiesIsolations thermiques extérieures crépies. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 232.353 (2006) : Éléments de couverture - Lanterneaux continus en matière plastique avec et sans costière - Classification, spécifications et méthodes d'essais (SN EN 14963).

SIA 271 (2007) : L'étanchéité des bâtiments. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 270 (2014) : Etanchéité et évacuations des eaux - Bases générales et délimitations. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 281 (2013) : Lés d'étanchéité - Lés d'étanchéité en matière synthétique, bitumineux ou à base d’argile - Essais des produits et des matériaux, désignations de produit. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

 

Feuilles souples d'étanchéité

SIA 289.307 (2012) : Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Widerstandes gegen Hagelschlag. (SN EN 13583). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 281.001 (2013) : Feuilles souples d'étanchéité - Feuilles bitumineuses armées pour l'étanchéité de toiture - Définitions et caractéristiques (EN 13707). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 280.101 (2012) : Abdichtungsbahnen – Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtung – Definitionen und Eigenschaften (EN 13956). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

 

Etanchéité des joints

SIA V118/274 (2010) : Conditions générales relatives à l’étanchéité des joints dans la construction - Dispositions contractuelles spécifiques à la norme SIA 274:2010. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

SIA 274 (2010) : Etanchéité des joints dans la construction - Conception et exécution. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

 

Capteurs solaires

EN 12975-1+A1 (2011) : Installations solaires thermiques et leurs composants - Capteurs solaires - Partie 1: Exigences générales.

EN 12975-2 (2006) : Installations solaires thermiques et leurs composants - Capteurs solaires - Partie 2: Méthode d'essai.

EN 12976-2 (2017) : Installations solaires thermiques et leurs composants - Installations préfabriquées en usine - Partie 2: Méthodes d'essais.

EN 61215 (2006) : Modules photovoltaïques (PV) pour applications terrestres - Qualification de la conception et homologation (CEI 61215:2005).

EN 62108 (2008) : Modules et ensembles photovoltaïques à concentration - Qualification de la conception et homologation (CEI 62108:2007); Version allemande EN 62108:2008.

 

Serres

SIA 328.001 (2001) : Serres - Calcul et construction - Partie 1: Serres de production (SN EN 13031-1). Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.

 

Directives techniques (sélection)

Directives générales

HEV (2016) : Paritätische Lebensdauertabelle. Hauseigentümerverband Schweiz / Schweizerischer Mieterinnen und Mieterverband. (Online-Tool)

 

Toiture

Fibrecem (2000) : Richtlinien zur Planung und Ausführung von geneigten Dächern mit Faserzementprodukten. Schweizerischer Faserzement-Verband, Niederurnen.

Suissetec (2003) : Wegleitung für die Bemessung der Befestigung von Bekleidungen und Deckungen aus Dünnblech. Schweizerisches Spenglereigewerbe, Suissetec.

VSZ (2002, 2. Auflage) : Das Tonziegeldach. Verband Schweizerische Ziegelindustrie, Zürich (www.swissbrick.ch).

 

Évacuation des eaux

Suissetec (2016) : Directive „Evacuation des eaux de toiture“. Association suisse et liechtensteinoise de la technique du bâtiment, Suissetec. (aussi disponible comme Application Web)

 

Verre

SIGaB (2007): Le verre et la sécurité. Documentation, Institut Suisse du verre dans le bâtiment, Schlieren.

 

Protection contre le soleil et les intempéries

VSR (2010): VSR Merkblatt über den Einfluss der Windgeschwindigkeiten auf Sonnen- und Wetterschutz-Systeme. Verband Schweiz. Anbieter von Sonnen- und Wetterschutz-Systemen, Zürich. (www.storen-vsr.ch)

 

Serres

Deutsche Hagel (1984): Schadenerfahrungen mit Eindeckungsmaterialien von Gewächshäusern. Deutsche Hagel-Versicherungs-Gesellschaft, Nr. 12, Wiesbaden

 

Bois

Lignum (2012): Holzbautabellen – Handbuch für die Bemessung. Lignum, Zürich. (TCB2 en ligne - Produits destinés aux structures bois)

Lignum (1999): Revêtements de façade en bois non traité. Lignatec Nr. 8, ISSN 1421-0320, Zürich.

 

Echafaudages / Grues

SUVA (2011): Liste de contrôle - Echafaudages de façade. Numéro de commande: 67038.F, Suva, Lucerne.

SUVA (2007): Liste de contrôle - Grues de chantier. Numéro de commande: 67116.F, SUVA, Lucerne.

SUVA (2014): Liste de contrôle pour les conducteurs de grues à tour pivotante. Numéro de commande: 88179.F, SUVA, Lucerne.

 

Littérature

Littérature générale

Egli, Th. (2007): Recommandations - Protection des objets contre les dangers naturels météorologiques. 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.

Pression et glissement de la neige

Auer, M., R. Meister, A. Stoffel und R. Weingartner (2004): Analyse und Darstellung der mittleren monatlichen Schneehöhen in der Schweiz. Wasser Energie Luft 96. Jahrgang, Heft 7/8.

Enveloppe des édifices Suisse (2006): Tableau de calcul pour les stop-neige. Technische Kommission Steildach, Verband Schweizerische Gebäudehüllen Unternehmungen, Uzwil (www.gh-schweiz.ch)

Lawinenwarnzentrale Bayern (2006): Anleitung zum Abschätzen einer aktuellen Schneelast. Bayerisches Landesamt für Umwelt.

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

Meister, R. (1986): Density of New Snow and its dependency on Air temperature and Wind. Zürcher Geographische Schriften 23, S 73-79.

Seierstad J.-K. (2006). Snow measurements in Norway using snow pillows. Hydrological Department, Norwegian Water Resources and Energy Directorate.

Stiefel, U., D. Ulrich-Weibel, R. Meister and S. Margreth (2004). Improving Codes for Snow Loads in Switzerland. 5th International Conference on Snow Engineering, July 5 – 7, 2004, Davos, Switzerland.