Cienciaes.com : Bâtiments résistants aux tremblements de terre. Nous avons parlé avec Jesús Donaire Ávila

Lorsqu’un grand tremblement de terre frappe une région de la Terre, les images montrent, outre les multiples drames personnels, une énorme variété de dégâts matériels : bâtiments effondrés, structures endommagées, murs fissurés, etc. Lorsque nous nous remettons de l’état de choc, notre attention est toujours attirée sur la façon dont les différents bâtiments ont réagi à la secousse. Si certaines semblent intactes ou ne présentent que quelques fissures, mais restent debout, d’autres se sont complètement effondrées, emportant parfois la vie de personnes qui ont eu la malchance de se trouver sous leur toit. Notre invité d’aujourd’hui dans Parlons avec des scientifiques, Jesús Donaire Ávila, ingénieur civil, canaux et ports et chercheur en génie des structures dans la spécialité de génie sismique, explique dans ce programme certaines des multiples causes qui peuvent précipiter l’effondrement d’un bâtiment et les différentes propositions techniques qui existent pour rendre un bâtiment parasismique.

Jesús Donaire commente les causes pour lesquelles certains bâtiments s’effondrent et d’autres non, lors d’un mouvement sismique. Ceux d’entre nous qui ne connaissent pas le sujet expriment généralement leurs soupçons sur les constructeurs ou les architectes qui ont conçu les bâtiments effondrés, mais il existe d’autres causes qui ne dépendent pas entièrement de facteurs humains. L’un d’eux concerne la conjonction entre les fréquences de vibration propres au bâtiment et celles produites par le mouvement sismique. Pour comprendre la signification de « propre fréquence », nous pouvons imaginer ce qui se passe lorsque nous frappons un tambour, pinçons une corde de guitare ou forçons une barre flexible et la relâchons, pour donner quelques exemples. Tous ces corps ont tendance à vibrer à une fréquence caractéristique, c’est-à-dire leur propre fréquence de vibration. Pratiquement tout corps rigide a une fréquence à laquelle il « aime » vibrer, tout comme un bâtiment.

Le problème se pose lorsque les vibrations du sol produites par un mouvement sismique ont une fréquence similaire à celle d’un bâtiment situé au-dessus, ce qui, malheureusement, se produit généralement, car la gamme de fréquences des bâtiments et des ondes sismiques est très similaire. Logiquement, chaque bâtiment est différent et sa propre fréquence de vibration change. La même chose se produit avec les tremblements de terre, qui génèrent des ondes sismiques de caractéristiques différentes selon la distance, la profondeur à laquelle se situe la faille, etc. Ainsi, en cas de mouvement sismique, si les ondes générées coïncident avec la fréquence propre d’un bâtiment, les effets sont amplifiés et peuvent causer des dommages irréparables à la structure, au point de provoquer son effondrement. En revanche, d’autres constructions, dont la fréquence de vibration propre est différente, résisteront mieux aux attaques du séisme.

Avec les prémisses ci-dessus, concevoir des bâtiments qui résistent à tous les chocs sismiques possibles est pratiquement impossible. Cependant, de nombreuses choses peuvent être faites. Depuis le début du siècle dernier, tant l’étude des mouvements sismiques, dont l’origine et la transmission font l’objet d’études des sismologues, généralement géophysiciens, que les progrès des techniques de construction parasismique ont permis aux ingénieurs et architectes de développer des techniques offrant un degré croissant de protection contre les phénomènes sismiques.

Au cours de l’interview, Jesús Donaire décrit l’étonnement sur les visages de ses étudiants lorsqu’il leur explique que les experts en ingénierie sismique « conçoivent des bâtiments pour qu’ils se brisent lors d’un tremblement de terre ». Cette apparente incohérence a son explication. Puisque la construction d’un bâtiment résistant à tous les événements sismiques possibles est irréalisable, les concepteurs optent pour une solution moins coûteuse qui permet au moins de protéger les personnes à l’intérieur du bâtiment. Pour ce faire, ils étudient dans un premier temps les caractéristiques sismiques du lieu afin de déterminer quels sont les risques les plus probables pour les bâtiments de la zone concernée. Si le lieu présente une activité sismique peu élevée, bien qu’historiquement il y ait eu des mouvements sporadiques de plus grande ampleur, le bâtiment est construit de manière à résister aux tremblements de terre d’intensité moyenne et, pour garantir la sécurité des habitants en cas de plus grande intensité. certains éléments de construction expressément conçus pour dissiper une partie de l’énergie lors du mouvement sismique sont ajoutés. Ces éléments peuvent être de diverses natures et pourraient se briser lors de l’événement, protégeant ainsi l’intégrité du bâtiment et la sécurité des personnes qui s’y trouvent.

Jesús Donaire explique en détail les problèmes et certaines des solutions que propose l’ingénierie sismique pour la construction de bâtiments parasismiques. Quelques solutions obtenues grâce à la recherche en ingénierie sismique, comme celles réalisées par le « Groupe de Mécanique des Solides de l’Université de Grenade » :
je vous invite à écouter Jésus Donaire Avila Il est Docteur en Génie Civil, Canaux et Ports et Professeur au Département de Génie Mécanique et Minier de la École Polytechnique Supérieure de Linares, Université de Jaén.

Les références:

Donaire-Ávila et al. Mesures d’intensité pour la prédiction de la réponse sismique de bâtiments de hauteur moyenne équipés d’amortisseurs hystérétiques. Ouvrages d’ingénierie 102 (2015) 278-295

Amadeo Benavent-Climent, Jesús Donaire-Avila et Elena Oliver-Saiz. « Tests sur table vibrante d’une structure gaufrée-plaque plate en béton armé conçue selon les codes modernes : performances sismiques et évaluation des dommages » Earthquake Engng Struct. Dynam. 2016 ; 45 : 315-336