Méthodologie intégrée d'évaluation de la fonctionnalité post-sismique des hôpitaux

Résumé

Lorsque survient une catastrophe naturelle, les infrastructures critiques ou de protection civile sont appelées à jouer un rôle crucial dans la réponse en situation d’urgence. Les hôpitaux, en particulier, doivent rester opérationnels pendant et après un séisme majeur. Cette capacité à assurer la qualité des opérations tout en garantissant la sécurité des occupants pendant et après un tremblement de terre réfère à la notion de fonctionnalité postsismique. L’observation des dommages de séismes récents montre que la fonctionnalité d’un hôpital est reliée à la bonne performance de la structure et des composants fonctionnels et opérationnels (CFO) dans leur environnement fonctionnel et non de manière isolée. Les CFO regroupent l’ensemble des composants architecturaux, techniques, les équipements spécialisés, le contenu ainsi que les services d’infrastructures essentielles. Il en résulte un assemblage de systèmes et de sous-systèmes reliés par leurs interfaces et habituellement qualifiés de complexes, ce qui rend difficile la détermination de la performance sismique globale. Au Canada, les objectifs de performance de la structure et des CFO sont définis respectivement par le Code national du bâtiment dans sa version 2010 et par la norme « CSA S832-06-14, Réduction du risque sismique des CFO des bâtiments ». Pour les bâtiments de protection civile, les objectifs de performance visés sont : 1) l’occupation immédiate lorsqu’ils sont soumis aux secousses d’un séisme de conception avec une probabilité d’occurrence de 2% en 50 ans et 2) la fonctionnalité dans le cas d’un séisme occasionnel de 10% en 50 ans. Ces objectifs constituent la trame de développement de la méthodologie d’évaluation. Il s’agit alors d’évaluer les conséquences des dommages aux composants de base sur la fonctionnalité des systèmes en fonction de ces aléas sismiques. La démarche retenue dans cette thèse se base sur la définition de l’hôpital comme un système complexe dans lequel les sous-systèmes critiques et leurs interdépendances sont identifiés puis modélisés dans une phase qualitative. La thèse introduit un indice de fonctionnalité postsismique (IFP) obtenu via une analyse quantitative subséquente. Afin de dresser le cadre d’évaluation de la fonctionnalité post-sismique des hôpitaux, la phase qualitative comprend une revue de littérature détaillée de la performance sismique des hôpitaux, des méthodes existantes d’évaluation sismique et d’analyse de fiabilité, dont la méthode d’analyse par arbre de défaillance (AdD). L’évaluation de la vulnérabilité sismique des structures et des CFO de deux hôpitaux de Montréal, selon des méthodes en usage au Canada, complète cette phase qualitative. Les hôpitaux étudiés sont : l’Hôpital général de Montréal et l’Hôpital Rivière-des-Prairies pour lesquels six sous-systèmes critiques, identifiés par les gestionnaires, ont été retenus pour le développement d’une base de données globale. Les extrants principaux de cette phase est la modélisation de ces sous-systèmes sous forme d’arbre de défaillance et la caractérisation structurale des bâtiments. La phase quantitative est menée sous la forme d’une étude paramétrique combinée à une approche probabiliste. Elle repose sur la base de données globale développée et la combinaison de plusieurs outils : les méthodes indicielles d’évaluation sismique, les courbes de fragilité et les arbres de défaillance. L’étude de la fonctionnalité post-sismique par le biais des indices de risque et de probabilité de dommage est une approche logique et pratique dans un contexte de rareté des données au Québec. Elle permet d’identifier les effets des facteurs de risque et de défaillance des systèmes et aide ainsi à développer une meilleure compréhension de ces problèmes. Les indices de risque et la probabilité de dommage sont regroupés sous forme d’une matrice de risque qui facilite l’interprétation du risque et aide à la prise de décision et des actions de mitigation. La méthodologie développée s’inscrit dans une démarche globale d’évaluation à grande échelle. Enfin, un processus de validation de la méthodologie et des études de cas sont présentés dans la thèse. Bien que la comparaison avec des données externes soit limitée à cause de l’état de la recherche sur la performance des CFO, les résultats justifient le choix des paramètres d’entrée et confirment la variabilité de l’indice IFP. Les études de cas répondent à deux objectifs : l’évaluation de la fonctionnalité post-sismique des systèmes critiques des hôpitaux sous étude et l’optimisation de l’interprétation de l’indice IFP. Il apparait que la méthodologie globale donne une image fiable de la fonctionnalité post-sismique des hôpitaux de Montréal.

Date	8 oct. 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Marie-José Nollet (Directeur(-trice)) & Ghyslaine McClure (Codirecteur(-trice))