Les séismes ont des effets dévastateurs en termes de pertes humaines notamment à cause de l’effondrement des bâtiments mal préparés aux tremblements de terre. La stabilité et résistance des bâtiments au cours d’un séisme sont donc fondamentales. La construction parasismique consiste en la réalisation d‘ouvrages résistants aux séismes.   

 

• Le génie parasismique comporte trois phases primordiales: la prévision de la réaction des

bâtiments aux ondes sismiques, l’étude de l’interaction entre le sol et les bâtiments (ces deux premières phases correspondent à une préparation à la construction) et enfin la réalisation d’un bâtiment adapté à a zone et résistant aux ondes sismiques.

• Au cours de l’Histoire, l’Homme a su créer des bâtiments résistants aux aléas naturels de la

zone de façon plus ou moins intuitive. Ainsi, des églises, mosquées ou autres châteaux ont su résister aux tremblements de terres durant des siècles. Par exemple le Machu-Picchu, construit par les Incas, est un bâtiment très résistant et impressionnant du point de vue parasismique.

 

En France, les bâtiments sont soumis à L’Eurocode 8. Cela correspond à des calculs des structures pour leur résistance aux séismes. Ces normes, instaurées en 1998, permettent des constructions plus aisées des bâtiments en Europe et assurent davantage de sécurité aux populations.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En outre, la construction parasismique est basée sur 5 principes.

 

• Tout d’abord, le choix du site est une des étapes majeures du génie parasismique. En effet, le sol peut ou non conférer une stabilité accrue au bâtiment. Le sol est un élément très important qui selon sa constitution peut faire varier l’intensité des ondes sismiques. Ainsi, sur un sol meuble les mouvements dûs aux séismes seront plus importants que lorsqu’il s’agit d’un sol plus rigide. De plus, le relief est à proscrire pour une construction parasismique (puisque les risques d’effondrement sont plus importants), tout comme les zones situées entre les sols rocheux et mous (cela pourrait en effet entraîner des ondes de différentes forces, ce qui est finalement plus destructeur)

 

• L’ouvrage architectural doit s’adapter aux vibrations des tremblements de terre. C’est-à-dire qu’il faut que le bâtiment réponde à des exigences particulières comme la hauteur, la forme et l’élancement. Il faut donc adapter au mieux les bâtiments aux séismes de la zone en étudiant par exemple l’historique sismique de la zone.

 

• Il est nécessaire, en outre, de respecter les règles parasismiques qui fixent des niveaux de protection en fonction du type de bâtiment et de la région où ce bâtiment se situe, en particulier pour la construction neuve.

 

• De plus, la réalisation et la qualité de l’exécution d’un projet parasismique doivent être garanties. Un projet parasismique comporte en effet des exigences qualitatives qui reposent sur la résistance d’un bâtiment. Pour résister et limiter les dégâts, les bâtiments sont aujourd’hui équipés de structures métalliques pour rigidifier la structure ou encore de cousins élastomères pour réduire la force des ondes sismiques.

 

• Enfin, il est important que tout ouvrage parasismique soit maintenu à un niveau de résistance aux séismes. Il faut donc qu’un entretien soit réalisé pour que l’ouvrage garde ses capacités de résistance.

 

Si l’un de ces principes n’est pas respecté, le bâtiment a de fortes chances de s’effondrer, car il perd sa capacité parasismique. Certains bâtiments sont dits à “risque spécial” par exemple les barrages, les usines ou industries à risque ou des bâtiments dans des zones actives. Ils connaissent des règles plus rigoureuses pour limiter au maximum l’effondrement et/ou garantir la sécurité des populations.  

 

 

 

Il est nécessaire que le bâtiment parasismique soit rigide pour minimiser les oscillations mais aussi ductile pour pouvoir stocker l’énergie (voir III, 1, les énergies exercées sur les bâtiment).

On voit donc apparaître un problème entre la ductilité du bâtiment et sa rigidité. En effet on peut rigidifier considérablement le bâtiment de manière à réduire au maximum les mouvements. Cependant si le séisme s’avère créer des oscillations à faible amplitude avec une énergie suffisante, le bâtiment peut s’écrouler facilement. A l’inverse, s’il est trop ductile, le mouvement serait trop important et même si le bâtiment reste debout, les personnes dans le bâtiment seraient soumises à des forces bien trop importantes. Il s’agit donc de trouver l’équilibre entre rigidité et ductilité (le type de séisme, l’amplitude des oscillations est aussi un facteur à prendre en compte)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solutions favorisant le bâtiment parasismique:

 

Le principe du monolithisme est un concept architectural selon lequel on joint entre elles les différentes parties de la structure d’un bâtiment pour réduire les fractionnements. Par exemple, le plafond et le sol d’une pièce sont plus résistants s’ils sont unifiés. Pour cela on utilise des chaînages (sorte d’armature) qui unifient et consolident le bâtiment.

 

Il est important en outre de construire un bâtiment présentant une forme géométrique simple et régulière. Cela a deux avantages: un ensemble plus soudé qui résiste mieux aux secousses et une prévision plus aisée de la réaction du bâtiment au tremblement de terre. Si le bâtiment est complexe, la solution est de le séparer en différentes parties régulières et compactes. Leur jonction est réalisée par des joints parasismiques. Le joint parasismique a pour but d’éviter tout frottement entre les bâtiments qu’il sépare. C’est en fait un espace vide, sans aucun matériau.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le contreventement est une technique utilisée pour les bâtiments parasismiques qui consiste à transférer et répartir l’énergie des actions du séisme (latérales ou verticales) grâce à plusieurs éléments. Il s’agit en réalité de poutres qui réduisent les mouvements.

Il s’agit aussi d’utiliser des matériaux adéquats et de qualité. De manière générale, c’est le béton armé qui est utilisé pour les bâtiments parasismiques. En effet, le béton armé a plusieurs qualités dont le fait de pouvoir supporter une compression entre 25 et 35 MPa, Méga Pascals). Cependant sa résistance à la traction est faible, ce qui est compensé par des armatures en acier qui possèdent une bonne résistance aux forces de traction grâce à leur ductilité. Le béton armé est composé de béton dans lequel des barres d’acier permettent la consolidation de l’ensemble.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les fondations sont fondamentales pour une bonne stabilité et représentent une partie considérable du génie parasismique.

L’isolation parasismique correspond à la dissociation des mouvements du sol de ceux un bâtiment. Il s’agit de réduire les secousses provenant du sol jusqu’à la structure que l’on veut préserver. Cela consiste à mettre en place des éléments tels que des amortisseurs ayant une déformabilité horizontale très importantes et qui sont capables de supporter le poids du bâtiment.

On peut utiliser la technique efficace de l'isolement bas qui consiste en découpler les structures du bâtiment parasisque. Cela a pour avantage de répartir les secousses dans les fondations.

Les amortisseurs et les appuis (élastomères ou à frottement) sont de même beaucoup utilisés pour les fondations parasimiques. Ils possèdent la capacité de dissiper l’énergie.

Ils sont de plus en plus utilisés dans les constructions parasismiques et autres car ils assurent une grande absorption des secousses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sols et séismes:

 

Il est préférable de ne pas construire des bâtiments dans certaines zones où le sol pourrait aggraver ou causer l’effondrement de la structure lors d’un tremblement de terre.

Les zones de faille sont des zones présentant une déformation dans une zone de rupture le long de laquelle deux blocs de roche se déplacent par rapport à l’autre. Ces dernières sont très dangereuses en cas de tremblement de terre, c’est pourquoi il est parfois interdit d’y construire quoi que ce soit.

Les zones où le sol est susceptible de se tasser doivent être encore mieux étudiées. En effet, ces zones requièrent des précautions accrues et parfois même des traitements. Il est aussi conseillé de les éviter.

Les sols liquéfiables sont très dangereux. Aujourd’hui en France, ils font l’objet de nombreuses démarches comme le traitement du sol (vibroflottation) et on installe les fondations du bâtiment en dessous de la zone liquéfiable.

Il est en outre recommandé de ne rien construire sur le sommet d’une colline ou sur une épaisse couche de sol meuble. En effet, les ondes sont  piégés dans ce type d’emplacements et les dégâts en sont d’autant plus importants. Le phénomène du piégeage d’ondes se réalise lorsque les ondes passent d’un milieu rigide à un milieu qui l’est moins.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’étude du sol est fondamentale dans tout type de construction est l’est encore davantage pour le génie parasismique. Elle peut déterminer si le bâtiment s’effondre ou pas. Le choix de la zone de construction constitue une part considérable dans la réalisation d’un bâtiment..

 

 

Étude de cas: Japon

 

 

 

 

 

 

 

Pour bien comprendre les enjeux du génie parasismique, il est intéressant de réaliser une étude des bâtiments japonais, qui  subissent en moyenne 300 séismes par an. En effet, le Japon est un des pays qui résiste le mieux aux tremblements de terre et possède des méthodes de construction très résistantes. A partir du séisme de Kobé en 1995, de magnitude 7.2, avec plus de 6300 morts et ayant causé 100 milliards de dollars de dégâts.

Par exemple, les constructions japonaises connaissent une grande ductilité. Il s’agit de la capacité d’un bâtiment de s’allonger sans dégâts. Cela permet de résister aux secousses sismiques (même pour les bâtiments hauts qui ont moins d’emprise au sol). De plus, ils possèdent, pour ce qui est des bases au sol, des socles en caoutchouc et autres élastomères et amortisseurs ou même des ressorts.

En outre, les japonais prônent des bâtiments de forme géométrique simple, équilibrés (que se soit de manière générale sur l’ensemble du bâtiment ou entre les étages qui doivent être de même poids). Ils utilisent beaucoup d’acier et de métal dans leur structure. Ces matériaux pouvant se tordre ou s’allonger sans se briser. Le béton armé (béton comportant de l’acier) est très utilisé. Cela renforce considérablement la construction.

Cependant ils évitent les grandes ouvertures dans les bâtiments (surtout vers les premiers étages).

Pour prendre l’exemple d’un cas concret on peut observer la résistance des bâtiments japonais dans la région de Tohoku (Nord-Est du Japon). Le 11 Mars 2011, un séisme de magnitude 9 touche cette région nipponne. Il a fait quelques dégâts tels que la destruction de routes, de ponts et de quelques bâtiments. Mais de manière générale, les constructions ne se sont pas effondrées. A titre d’exemple, la Tokyo Sky Tree, tour haute de 634 mètres de la ville de Tokyo a résisté après avoir longuement tangué. La tour possède trois pieds qui lui permettent de résister aux tremblements de terre. Elle suit en outre la norme de l’isolement bas. Il s’agit d’une technique parasismique qui consiste à mettre en place des fondations très profondes qui permettent une stabilité accrue.

Cependant, lors de ce genre de séismes l'intérieur des bâtiments est parfois détruit et peut présenter une menace pour les personnes même si le bâtiment ne s’effondre pas. C’est pour cela que les Japonais aménagent les bâtiments de sorte qu’il n’y ai pas d’objets lourds et dangereux dans les chambres à coucher (cadre ou armoire par exemple). En outre, les moyens de transport sont conçus pour préserver les vies dans la mesure où les trains, les métros s'arrêtent lorsque la moindre secousse est détectée.