Par Emily Newton

Lorsque les professionnels conçoivent et construisent des bâtiments, ils évaluent comment réduire les risques. Suivre les codes applicables est une façon de le faire. Outre les codes internationaux du bâtiment qui régissent la conception, la construction, la modification et l’entretien des nouveaux bâtiments commerciaux et résidentiels, il existe des codes sismiques. Ce sont des dispositions qui garantissent que les structures peuvent résister aux forces sismiques.

Les bâtiments conçus pour résister aux tremblements de terre peuvent ne pas paraître remarquables de l’extérieur. Cependant, de nombreux aspects les rendent plus résilients lors de ces catastrophes. En voici cinq :

1. Une fondation appropriée

Créer une fondation flexible pour un bâtiment pourrait l’aider à rester debout pendant un tremblement de terre. Une option consiste à construire la structure sur des coussinets qui séparent le bâtiment du sol. Ensuite, les coussinets bougent, mais le bâtiment reste immobile.

Une autre possibilité similaire, décrite dans un article de recherche de 2019, consiste à placer une dalle de fondation solide en béton armé et en bandes entrecroisées au sommet d’un coussin intermédiaire de sable.

Cette approche comprenait également une tranchée autour de la fondation pour une protection supplémentaire. Comme cette conception de fondation éloignait la base du bâtiment du sol, elle était plus résistante aux forces sismiques.

2. Amortisseurs sismiques

Les bâtiments antisismiques ont également besoin de caractéristiques pour aider à absorber les chocs. Les gens les appellent plus communément amortisseurs sismiques. Les ingénieurs ont travaillé avec la NASA pour développer des systèmes d’amortisseurs pour les bras oscillants de ses fusées dans les années 1960. Elle a d’abord choisi un système d’isolation des chocs à gaz, puis a finalement évolué vers un système basé sur la fluidique qui est toujours utilisé aujourd’hui lors des lancements de stations spatiales et pour les bâtiments antisismiques.

Les amortisseurs sismiques absorbent l’énergie destructrice, protégeant le bâtiment de son entretien. Généralement, plus le diamètre de l’amortisseur est grand, plus il peut supporter de force. Un fabricant de ces amortisseurs vend des produits pouvant supporter de 25 à 1 100 tonnes et vend également des options personnalisées.

Une autre approche consiste à placer une fine couche de graphène sur un tampon en caoutchouc naturel. Les chercheurs pensent que ce sera une option d’amortissement à faible coût pour les bâtiments commerciaux et résidentiels.

3. Un mécanisme de drainage

De l’eau en piscine peut créer des complications structurelles. C’est pourquoi les garages de stationnement ont souvent des structures porteuses à double té avec une torsion qui abaisse un coin – une caractéristique appelée déformation. Les ingénieurs réalisent un drainage positif avec des pentes minimales de 1,5% sur la diagonale vers les drains de sol. Le drainage est également crucial pour aider les structures à tolérer les tremblements de terre.

Lorsque les catastrophes se produisent dans des endroits avec des sols meubles et sablonneux, les secousses peuvent entraîner un phénomène appelé liquéfaction. Cela fait couler ou déplacer les bâtiments d’un côté et les tuyaux d’égout peuvent remonter à la surface. Lorsque le sol se solidifie à nouveau après un tremblement de terre, les bâtiments restent dans leurs positions enfoncées et inclinées.

Cependant, les drains sismiques aident l’eau recueillie à s’échapper, empêchant la liquéfaction. Ce sont des pièces préfabriquées enveloppées dans un tissu filtrant. Chaque drain mesure entre 3 et 8 pouces de diamètre. Une installation réussie nécessite un placement de type grille. Selon la taille de la zone sujette à la liquéfaction, un bâtiment peut avoir besoin de centaines ou de milliers de drains.

4. Renforcement structurel

Les ingénieurs et les concepteurs ont différentes méthodes pour renforcer la structure d’un bâtiment contre les tremblements de terre potentiels. Beaucoup d’entre eux redirigent les forces sismiques. Par exemple, les murs de cisaillement et les cadres contreventés transfèrent les forces latérales des planchers et du toit à la fondation.

Ensuite, les diaphragmes sont des plans horizontaux rigides qui déplacent les forces latérales vers des parties résistantes à la verticale du bâtiment, telles que les murs ou la charpente d’un bâtiment. Il existe également des cadres résistants au mouvement. Ces possibilités rendent les joints d’un cadre de construction rigides tout en laissant les autres pièces bouger.

Les bâtiments plus courts ont moins de flexibilité que les plus grands. Ainsi, les ingénieurs réalisent généralement qu’ils doivent fournir plus de renforcement structurel pour les structures de seulement quelques étages par rapport aux gratte-ciel.

5. Matériau Avec une ductilité adéquate

La ductilité décrit dans quelle mesure un matériau peut tolérer la déformation plastique avant de tomber en panne. Ainsi, les matériaux à ductilité élevée peuvent absorber de grandes quantités d’énergie sans se casser. L’acier de construction est l’un des matériaux les plus ductiles, tandis que la brique et le béton sont des matériaux à faible ductilité.

Les chercheurs ont également développé des solutions créatives qui montrent à quel point l’acier de construction n’est pas le seul matériau résistant aux tremblements de terre à considérer. Par exemple, les scientifiques ont conçu un béton armé de fibres aux propriétés similaires à celles de l’acier. Ils ont appelé le matériau composite cimentaire ductile écologique. Des expériences ont montré que l’application d’une couche de 10 millimètres d’épaisseur sur les murs intérieurs les protégeait des dommages lors d’un séisme simulé de magnitude 9.0.

Des projets sont également en cours pour construire des résidences antisismiques dans des pays qui n’ont pas les ressources nécessaires pour construire en toute sécurité des maisons fabriquées à partir de matériaux que les gens pourraient avoir besoin d’importer ou qui n’ont pas les compétences nécessaires pour les utiliser correctement — comme le béton et les briques. Une société de génie civil a montré comment les Indonésiens pouvaient construire des maisons antisismiques presque entièrement en bambou. Les toits sont en tôle ondulée fabriquée à partir de Tetra Pak recyclé, un matériau léger qui réfléchit la chaleur.

Des décisions réfléchies Peuvent Sauver des vies

Des dizaines de milliers de tremblements de terre se produisent chaque année dans le monde. Bien que certains causent des dommages mineurs ou nuls, d’autres entraînent des effondrements de bâtiments, des pertes en vies humaines et d’énormes perturbations pour les économies locales.

La liste ci-dessus n’est pas exhaustive, mais elle comprend cinq éléments qui devraient figurer dans chaque conversation sur l’aide à un bâtiment à résister aux tremblements de terre. Lorsque les architectes, les travailleurs de la construction et d’autres professionnels protègent une structure contre l’activité sismique dès le départ, ils contribuent à des communautés plus sûres, plus durables et plus productives.

Emily Newton est rédactrice en chef du magazine Revolutionized. Elle a plus de trois ans d’expérience dans la rédaction d’articles dans le secteur industriel.