Faut-il prendre en compte la sismicité dans la conception des ouvrages en Côte d’Ivoire?

Un bâtiment incliné suite à séisme

Prolégomènes

Une des opinions les mieux partagées dans la Construction en Côte d’Ivoire est qu’il n’y a pas lieu de se préoccuper de la parasismicité de nos ouvrages. Pourtant ni le passé historique récent de la région, ni l'état des connaissances de la géologie de l’Afrique de l’Ouest en général et de la Côte d’Ivoire en particulier n’autorisent une telle conclusion hâtive de la part des acteurs de la Construction. Cela nous préoccupe d’autant plus qu’il n’existe pas a notre connaissance d'études précises et documentées sur les risques de sismicité et leurs conséquences sur les ouvrages construits. Du coup qu’est ce qui nous autorise de façon rationnelle à ne pas prendre en compte dans la conception de nos ouvrages des dispositions parasismiques?

Le présent article se veut une sensibilisation sur le risque réelle de catastrophes sismiques pouvant affecter le territoire ivoirien et une contribution en prélude à des travaux plus détaillés sur cette question.

La parasismicité des ouvrages n’est pas une affaire de sismologue mais relève des problématiques d’ingénierie de la Construction. Pour rappel, la parasismicité est l'étude du comportement des bâtiments et structures sujets à un chargement dynamique de type sismique et la réalisation de bâtiments et infrastructures résistant aux séismes. Elle est une discipline qui : s’appuie sur la sismologie pour comprendre le phénomène du séisme se base sur les sciences de l’Ingénieur pour modéliser les événements et leur impact sur les constructions humaines mobilise les Technologies de la Construction pour bâtir des ouvrages résistant aux tremblements de terre et leurs effets collatéraux.

Quelques éléments de Géologie de la Côte d’Ivoire

Le socle sur lequel repose la Côte d’Ivoire appartient au craton Ouest Africain. Ce craton associé au craton du Kalahari, celui du Congo, le métacraton du Sahara et le craton de Tanzanie, forme la plaque africaine qui elle-même fait partie du Gondwana, l’Ancien Super-Continent qui réunissait l’Afrique et l'Amérique du Sud avant l’ouverture de l’Atlantique Sud par la dérive continentale.
La dérive des plaques en image GIF
La dérive des continents source: Par Rollingfrenzy — Travail personnel, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44571770

Depuis 200 Millions d’années, le socle de la Côte d’Ivoire n’a subi aucune régénération et est demeuré stable. Par contre la bordure Sud de ce socle ivoirien, reposant sur la marge continentale, là où se trouve maintenant le bassin sédimentaire, a sans cesse évolué du fait de l’ouverture de l’Atlantique Sud.

En géologie, une faille est une structure tectonique consistant en un plan ou une zone de rupture le long duquel deux blocs rocheux se déplacent l'un par rapport à l'autre. Lorsqu’il se produit un glissement rapide (quelques secondes à quelques dizaines de secondes) sur le plan d’une faille, des contraintes accumulées de façon élastique pendant une longue période intersismique sont brusquement relâchées causant les tremblements de terre. Dans la mesure où il n’est pas possible en l'état actuel de la technologie de mesurer ces déplacements, on n’arrive pas encore a predire des tremblements de terre ni leur intensité.

Les études structurales de la marge continentale ouest-africaine ont permis de constater l’existence de failles. Celles-ci sont distinguées en deux (02) deux familles distinctes de failles. D’abord, des failles de distension orientée Est-Ouest qui ont eu pour effet, l’effondrement vers le sud de la marge continentale. Une faille de ce type passe à Treichville. Elle a un rejet vertical de 3500 mètres qui a été mesuré dans les forages pétroliers effectués dans les environs d’Abidjan. Ensuite les fractures qui prolongent les failles transformantes observables dans l’Atlantique Equatorial, notamment les fractures de “la Romanche” et du “Chain” orientées EEN-WWS, entre lesquelles se situe la Côte du Golfe de Guinée. Les failles transformantes sont des failles de décrochement qui ont joué sans arrêt depuis l’ouverture de l’Atlantique.
Les failles de la marge continentale ouest-africaine.
Les failles tectoniques de l'Afrique de l'Ouest
Ainsi, le socle sur lequel repose la Côte d’Ivoire contient des failles dont le champ d’influence comprend la zone d’Abidjan et sa côte et dont l’activité est susceptible de produire des séismes de magnitude allant de faible à grande sans qu’il ne soit possible de prévoir ceux-ci.

Quelques évènements sismiques régionaux

Le foyer sismique le plus proche d’Abidjan est celui d’Accra (Ghana) sur la Côte du Golfe de Guinée où des séismes destructeurs se sont produits en 1862 - 1906 - 1939 et 1969. Ce foyer sismique est situé sur la fosse de la “Romanche”.

Le séisme du 22 juin 1939 a été ressenti à Abidjan et à Grand-Bassam au 5ème degré de l’échelle internationale. Il a été noté des fissures dans les maçonneries de certaines maisons coloniales. Une maison administrative a été entièrement fissurée suivant 3 plans verticaux distants de 1,50 m. Le mur Sud d’une maison en banco dans le quartier d’Adjamé a été complètement cisaillé à sa base sur une longueur de 3,50 m et déplacé de 15 cm vers le Nord. A cet époque, aucun immeuble de plus de 5 étages, ni aucune tour, n’avaient été construits à Abidjan. L’épicentre était situé, en mer, 55 km au Sud d’Accra où le séisme a été ressenti au 9ème degré de l’échelle internationale (désastreux).

Plusieurs séismes (l’intensité n’a pas été mesuré) ont été ressentis les 4 - 5 et 16 Avril 1950 à Toumodi et Dimbokro, en Côte d’Ivoire.

Plus récemment dans la nuit du 12 Août 2012, un séisme de faible intensité qui n’a fait aucun dégât matériel a été ressenti a Ahouanou, Irobo et dans la zone de Grand-Lahou. Le lundi 04 décembre 2017 un séisme s’est également produit dans la zone de Divo avec une faible intensité et sans dégât matériel.

Pertinence d’une réflexion analytique et prospective sur une sismicité de la Côte d’Ivoire

Les informations données plus haut emmènent les constats suivants:
  • Il est reconnu que les territoires voisins d’Accra (Ghana) présentent une sismicité non négligeable.
  • la géologie structurale du socle sur lequel repose le territoire ivoirien révèle la présence de fractures (failles transformantes et failles à rejet vertical dont il fut question plus haut) qui témoignent d’une tectonique importante sur la bordure Sud du craton Ouest-Africain, et notamment dans la région d’Abidjan.
  • des cas de séismes ont déjà été ressenti dont au moins un atteignant une magnitude de 5 sur l'échelle internationale.
Certes la présence de la station géophysique de LAMTO à Toumodi permet de suivre l’activité sismique de la région, toutefois on ne sait toujours pas prévoir l'occurrence des tremblements de terre. Aussi ne serait-il pas superflu que des études pour analyser d’une manière plus approfondie les conséquences à tirer d’une éventuelle sismicité de la Côte d’Ivoire sont plus que nécessaires pour une bonne gestion des risques. Celles-ci devront permettre de voir dans les codes actuellement en vigueur et utilisés pour la Construction s’il ne faut pas prendre des dispositions parasismiques pour nos ERP déjà construits ou à construire.

Références

  • J. Simonet (1976), le béton en Côte d’Ivoire sa composition, ses constituants, son contrôle, rapport du LBTP. 
  • Jean Mascle et al (1989), les marges continentales transformantes Ouest-Africaines, Laboratoire de Géodynamique sous-marine Villefranche-sur-mer, Université Pierre et Marie Curie, Rapport scientifique. 
  • Vassilios Mamaloukas-Frangoulis (1992), les zones de fractures océaniques, l’exemple des Z.F Vema et Romanche, UBO, these. 
  • Lubkowski, Zygmunt & Campbell, Grace & Villani, Manuela & Polidoro, Barbara. (2018). A seismic source model for West africa consulté le 23/11/2018, - url: https://www.researchgate.net/publication/325988747_A_SEISMIC_SOURCE_MODEL_FOR_WEST_AFRICA.

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Le saviez-vous #3: ICE, le plus vieux corps d'ingénieurs civils encore en activité.

Institution of Civil Engineers (ICE) est le plus vieux corps d'ingénieurs civils au monde encore en activité.
Elle a été créé dans un café à Londres en 1818 par 08 ingénieurs dont le plus jeune avait 19 ans!
En 2018, l'Institution célèbre ses 200 ans d'existence. Elle compte aujourd'hui plus de 92 000 membres répartis dans le monde entier.

Next article: 25/11/2018 - So stay tuned and enjoy your job this week!
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Le saviez-vous #2: Premiers ingénieur.e.s civil.e.s diplômé.e.s par la Côte d'Ivoire

La première promotion d'ingénieurs civils, formés et diplômés par le système éducatif ivoirien, est sortie en 1967. Elle fut composée de 04 personnes:

  • M. Bahi Kohimiré
  • M. Koffi Amani
  • M. Ibo Okou
  • Martin Serge

Il faudra attendre la 16ème promotion, sortie en 1982, pour voir la Côte d'Ivoire diplômer sa première femme avec Mme DOSSO Malonan épse FADIGA.

source de l'image: Students by Wilson Joseph from the Noun Project

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Le Saviez-vous #1: l'Ingénierie civile



L'Ingénierie civile est la seconde plus vieille discipline de l'ingénieur après l'Ingénierie militaire. Le mot «ingénieur» est dérivé du terme latin «ingenium», signifiant «talent inné» ou «habilité».
En Europe, jusqu’au 18ème siècle, l’épithète était réservée aux militaires qui confectionnaient les machines de guerre et les fortifications. En Afrique de l’Ouest, la fonction d’ingénieur a été tenu par les forgerons pendant de millénaires.


Prochain article: 12/11/2018 So stay connected and enjoy your job this week!
eljvrevrev
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Comment déterminer a posteriori le dosage dans un béton durci, présenté aux Journées Africaines de la Géotechnique, Abidjan 2018

Du 22/10/2018 au 25/10/2018,  la Côte d’Ivoire accueille les Journées Africaines de la Géotechnique au Radisson Blu (Abidjan). Organisées par l’Association Africaines des Laboratoires de Bâtiment et des Travaux Publics(ALBTP) et le Comité Transnational de la Géotechnique Africaine (CTGA), ces journées furent menées sur le thème : « Ingénierie géotechnique en Afrique intertropicale : Bilan et Perspectives. ». Dans le cadre de l’appel à candidature pour les articles scientifiques, j’ai eu à  écrire une publication avec pour thème : « Analyse de béton durci comme méthode d’investigation pour la détermination a posteriori du dosage en ciment du béton d’ouvrages. » L’enjeu de cette publication fut double : vulgariser la technique et appeler à une standardisation locale et panafricaine de son utilisation. Le résumé de mon article ci-dessous. Bonne lecture!
… … …

Des nombreux facteurs qui influencent la qualité du béton d’une construction, l’un des plus évidents est le dosage en ciment. Aussi, face à des dommages sur les constructions, est-il important pour le diagnosticien de se demander si les dosages prescrits ont été respectés ou s’ils ont été enfreints. La détermination de la quantité de ciment incorporée dans le béton en place peut alors fournir un renseignement utile et dissiper des doutes.
L’analyse de béton durci, appelée aussi analyse minéralogique allégée du béton, est une technique d’investigation permettant de répondre à cette préoccupation de façon relativement fiable. Elle consiste à identifier et doser, par des méthodes chimiques et physiques, des oxydes (SiO2 et CaO) caractéristiques du ciment incorporé dans un échantillon de béton durci. La teneur en oxydes ainsi déterminé permet de calculer le dosage en ciment qui lui est proportionnelle à un facteur près.
A l’instar de toute technique d’investigation, cette méthode a des limites qui appellent à des précautions telles que l’exécution d’un échantillonnage représentatif du béton étudié, la connaissance de la réactivité des granulats vis-à-vis des réactants, la connaissance de la composition chimique du ciment utilisé pour fabriquer le béton, la prise en compte des effets des attaques chimiques provenant de l’environnement du béton.
A l’heure actuelle, la méthode à quelques variantes près a fait l’objet de normalisation seulement en Grande Bretagne, sous la référence : BS 1884 : Part 124 : 1988  - Testing concrete part 124. Method for analysis of hardened concrete et Aux Etats-Unis sous la référence : C1084 – 02 : Standard Test Method for Portland-Cement Content of Hardened Hydraulic-Cement Concrete.

Dans l’espace francophone, les laboratoires d’analyse font usage de la méthode comme étant des modes opératoires internes à chaque laboratoire.  Les exemples de normalisations britanniques et américaines devraient stimuler des projets de normalisation à l’échelle panafricaine pour permettre une plus large vulgarisation et générer par là des expériences de la méthode utile à tous les professionnels du secteur.
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CIVIENGI a 1 an, merci à chacun de vous!



Chers tous et toutes.

C’est avec un immense plaisir que je célèbre cet 01 an d'existence de CIVIENGI.

Commencé comme une simple passe temps, cette aventure intellectuelle a fini par se trouver une vocation naturelle: combler un vide créé par l’absence d’une offre informationnelle de bonne qualité à destination des professionnels et des acteurs principaux du secteur de la construction.

Au bilan de cette année en ligne, ce sont quatorze (14) publications, lues 3570 fois et cela depuis 10 pays différents. Au top 03 des articles les plus lus ce sont : 
Merci à vous pour cette assiduité. Souhaitant de tout coeur que cette nouvelle année soit tout autant instructive à vous et moi.

Heureuses lectures, 
car l'aventure ne fait que commencer!

Jérémie NTAKPE, Animateur principal.

Image credit: Photo by Danielle MacInnes on Unsplash
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Embouteillages abidjanais vus à travers les lunettes de quelques paradoxes scientifiques


Si vous êtes un observateur comme moi, vous aurez remarqué que la diversification de l’offre routière ne rend pas forcément les temps de trajet plus courts. 

Voilà maintenant deux (02) ans que j’emprunte régulièrement quotidiennement le boulevard Latrille. Les récents travaux d’élargissement de cette infrastructure faits par Daiwo ont été suivi d’une densification de la circulation sur ce tronçon. Bien qu’il soit évident que des améliorations ont été apportées, surtout en  ce qui concerne la qualité de roulement, les bouchons ont augmenté mitigeant ainsi la performance globale de l’infrastructure. Paradoxe!!!

Tragédie des biens communs et Bouchons sur le Latrille

Ce phénomène, aussi curieux soit-il, n’est pas en réalité une singularité, il est même  connus sous le nom prosaïque de la tragédie des biens communs. La tragédie des biens communs fut formulée la première fois par le biologiste américain Garett Hardin (1968) pour décrire un phénomène collectif de surexploitation d'une ressource commune survenant dans une situation de compétition pour l'accès à une ressource limitée face à laquelle la stratégie rationnelle prise individuellement aboutit à un résultat perdant pour tous. le terme de ‘ressource commune’ désigne un système de ressource suffisamment important pour qu’il soit coûteux (mais pas impossible) d’exclure ses bénéficiaires potentiels de l’accès aux bénéfices liés à son utilisation, écrivit Elinor Olstrom, prix Nobel d’économie 2009. Le cas de l’infrastructure routière se prête bien à cette definition et cette situation dans la mesure où:

  • la route est collective car aucun particulier ne saurait s’en construire une à lui seul; 
  • la route est limitée par sa capacité qui est finie (le nombre de véhicule qu’elle peut accueillir sur ses voies par rapport à sa géométrie), c’est là le problème à l’origine de l’Economie des Transports.
  • chaque portion de route est soumise à compétition entre les automobilistes (regardez seulement comment conduisent les Gbakaman de Babi!).
  • sur la route chaque automobiliste veut minimiser son temps personnel de parcours ce qui conduit les automobilistes à des manoeuvres individuelles qui aboutissent généralement aux embouteillages d’où la perte de temps pour tous!

Pour reprendre l’exemple du Latrille, avant l’agrandissement de la route, les automobilistes voulant se rendre aux 2 Plateaux avaient deux choix de même qualité ( qualité de roulement pareil: voie avec des creux :) ; et temps de trajets similaires : des bouchons de durée quasi-équivalentes). Ainsi, les automobilistes guidés par la rationalité individuelle, se répartissaient de façon uniforme sur les deux alternatives. Mais suite à l’amélioration de la performance de la voirie du Latrille, on assiste depuis lors un basculement préférentiel des automobilistes sur celle-ci et par conséquent à plus de bouchons rendant presque obligatoire la présence des officiers de régulation de la circulation sur ce tronçon. Du coup, on comprend bien mieux cette situation dès lors qu’on appréhende la route comme un bien commun.

C’est fort de ce retour d’expérience que pour les économistes des transport sérieux, aujourd’hui les recommandations sont faites pour des solutions qualifies de report modal.

Embouteillage sur l’ « ancienne route » de Yopougon et Paradoxe de Braess


Examinons à present un autre paradoxe qui est corrélé au précédent appelé le Paradoxe de Braess. Dietrich Braess est un Mathématicien allemand qui a mis en évidence le phénomène paradoxal en examinant l’apparition d’embouteillages monstres dans la ville de Stuttgart suite à d’importants travaux d’amélioration du réseau routier de la ville.

Le paradoxe de Braess stipule que l'ajout d'une nouvelle route dans un réseau routier peut réduire la performance globale, lorsque les entités se déplaçant choisissent leur route individuellement. 

La performance vis-à-vis d’une voie correspond à la qualité de celle-ci et de la densité de flux qu’on indirectement appréhender à travers le temps de trajet.



Considérons le réseau décrit dans le diagramme ci-dessus, sur lequel 4000 conducteurs souhaitent passer du point Start au point End. Sur ce dessin quatre (04) voies considérées strictement égales en longueur, sont figurées : Start-A, A-End, Start-B et enfin B-End.

Sur les voies Start-A et B-End, le temps de trajet est égal au nombre de voyageurs (T) divisé par 100, et sur la voie Start-B et la voie A-End, il est constant à 45 minutes. Si la voie en pointillé n'existe pas (le réseau possède alors 4 voies), le temps pour effectuer Start-A-End avec a véhicules devrait être 45+a/100. Et le temps pour effectuer Start-B-End avec b véhicules devrait être 45+b/100.
Comme il y a 4000 conducteurs, le fait que a+b=4000 peut être utilisé pour en déduire que a=b=2000 quand le système est à l'équilibre. Par conséquent, chaque trajet dure 45+2000/100=65 minutes.

Maintenant, ajoutons l'axe (AB) représentée par la ligne en pointillé, avec un temps de parcours tellement court qu'il en est négligeable, c'est-à-dire qu'il compte 0. Dans cette situation, tous les conducteurs vont choisir le chemin Start-A plutôt que Start-B, car Start-A prendra seulement  T/100=4000/100= 40 minutes au pire, alors que Start-B prendra à coup sûr 45 minutes.

Une fois au point A, tout conducteur rationnel choisira la route "gratuite" vers B, et de là continuera vers End, car là encore, A-End prendra à coup sûr 45 minutes alors que A-B-End prendra au plus 0+4000/100= 40 minutes. 

Le temps de trajet de chaque conducteur est donc de 4000/100 + 4000/100 = 80 minutes, un temps supérieur aux 65 minutes requises si la ligne rapide A-B n'existait pas. 

Aucun conducteur n'a intérêt à changer, car les deux routes initiales (Start-A-End et Start-B-End) prennent maintenant toutes les deux 85 minutes. 

Si tous les conducteurs se mettaient d'accord pour ne pas utiliser la liaison A-B, chacun en bénéficierait, par une réduction de son trajet de 15 minutes.

Toutefois, parce qu'un conducteur individuel aura toujours intérêt à prendre la voie A-B, la distribution socialement optimale n'est pas stable, et le paradoxe de Braess se produit: une extension du réseau routier a entraîné une redistribution du réseau qui résulte en des temps de trajet plus longs.

Le paradoxe de Braess explique aussi pourquoi quand on est à Yopougon sable, la voie dite « ancienne route », contiguë à l’autoroute du Nord, est systématiquement bouchée par les automobilistes chaque fois que l’autoroute connaît un embouteillage prolongé. Je vous laisse déviner comment cette fois-ci.



Ici se croisent le Ingénierie civile à travers l’économie des transports, la théorie des jeux, la théorie des graphes et l’économie des transports se rejoignent.


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