L'amélioration de la résistance sismique des canalisations d'eau potable poursuit deux objectifs principaux : d'une part, garantir la capacité de transport d'eau et prévenir les importantes chutes de pression, afin d'assurer l'approvisionnement en eau des services d'incendie et des infrastructures critiques en cas d'urgence ; d'autre part, minimiser les dommages causés aux canalisations pour faciliter leur réparation rapide. En d'autres termes, face aux séismes, un réseau d'adduction d'eau potable doit présenter une plus grande capacité d'adaptation.
La prévention des ruptures de canalisations est essentielle au bon fonctionnement du réseau d'adduction d'eau. Le système de tuyauterie PE4710 (équivalent au PE100) présente le risque de rupture et de fuite le plus faible de tous les systèmes de tuyauterie, contribuant ainsi à atteindre tous les objectifs mentionnés ci-dessus.
La propagation des ondes et la déformation permanente du sol sont les principales causes de dommages aux canalisations enterrées. Sous l'effet des forces axiales et des contraintes de flexion, les mouvements du sol engendrent des déformations axiales et de flexion dans la canalisation. Les matériaux à haute rigidité (contrainte admissible élevée) présentent généralement une faible capacité de déformation. Les matériaux ductiles, comme le polyéthylène (PE) (faible contrainte admissible), offrent une bonne capacité de déformation et une grande ténacité.
La résistance sismique d'un réseau de canalisations se mesure à sa capacité d'adaptation aux déformations de surface. Les secousses sismiques ou la propagation des ondes sismiques peuvent engendrer des déformations du sol suffisantes pour endommager même les canalisations les plus fragiles. La fissuration des failles, les glissements de terrain, la transformation des sols en boue et les tassements et/ou étalements latéraux qui en résultent, ainsi que l'affaissement et le soulèvement du sol peuvent accroître les déformations et endommager de vastes zones de canalisations enterrées. Le tableau B-1 présente les données relatives aux déformations du sol observées dans le monde entier en raison de la déformation permanente du sol.
Tableau B-1 Déformation du sol observée due à la déformation permanente du sol
La plage de déformation du sol requise pour les canalisations se situe entre 0,05 % et 4,5 %. Un rapport de 2008 de l'American Electric Power Research Institute a fourni les mesures de capacité de déformation du matériau PE4710. À une température de 10 °C (50 °F), la limite élastique moyenne du tuyau PE4710 est de 9,9 %, tandis que sa déformation à la rupture moyenne est de 206 %. Le tuyau en polyéthylène se déforme en réponse aux mouvements du sol, contrairement aux tuyaux rigides ou cassants qui pourraient se rompre. Lors de la plupart des séismes, le tuyau en polyéthylène haute densité (PEHD) soudé se plie, mais ne se rompt pas (raccord non étanche), assurant ainsi une alimentation en eau normale. Il convient de noter que tous les raccordements de tuyaux en PE avec d'autres structures, installations auxiliaires et composants peuvent être soumis à des charges différentielles plus élevées. Le raccordement de ces éléments doit être soigneusement planifié et conçu afin de réduire le risque de rupture.
La limite élastique de la conduite en PE4710 est environ deux fois supérieure à la déformation du sol induite par la magnitude maximale observée, et sa déformation ultime est plus de 40 fois supérieure à cette déformation maximale. Les performances obtenues par calcul théorique sont cohérentes avec l'utilisation de canalisations en polyéthylène lors de séismes. La conduite d'eau en PEHD soudée a bien résisté au séisme. Le tableau B-2 présente des observations partielles de séismes passés au Japon (Omuro et Himono, 2018).
Tableau B-2 Données observées lors des séismes passés au Japon
Il convient d'évaluer la performance sismique des canalisations, notamment leur ténacité, leur capacité de déformation axiale, leur rayon de courbure admissible, la résistance des joints, leur stabilité et l'état de la canalisation existante. De nombreuses études sismiques ont démontré que les conduites principales d'adduction d'eau en PEHD, conformes aux normes ASTM, peuvent fonctionner normalement dans la plupart des conditions de charge sismique. Lorsque les exigences de performance sismique des conduites principales d'adduction d'eau sont élevées, l'utilisation de conduites en PEHD soudées doit être envisagée, car leur performance sismique est plus fiable et elles peuvent s'adapter aux différentes déformations du sol générées par les séismes, garantissant ainsi un fonctionnement normal.
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Date de publication : 6 mars 2025
