PARTIE4

PARTIE IV :

SE PROTEGER PAR DES CONSTRUCTIONS PARASISMIQUES

 

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SOMMAIRE

 

I. Qu’est-ce ce que l’étude parasismique ?

A. Définition

B. Un peu d’histoire

II. Les bases de la construction parasismique

A. Le choix du site

B. La conception

      1) La forme du bâtiment

      2) Le choix de la technique de construction

                  a) Pour un bâtiment de petite taille

                  b) Les règles parasismiques pour un bâtiment de grande taille

C. Exécution : les matériaux

IV. Conclusion

V. Bibliographie

 

 

 

I. Qu’est-ce ce que l’étude parasismique ?

 

 

A. Définition

 

L’étude parasismique est la recherche de nouvelles techniques de construction pour mettre sur pied des bâtiments capables de rester debout lors d’un séisme et de se déformer le moins possible. De telles constructions sont appelées « constructions parasismiques ».

Elle lie mathématiques, physique et géologie pour prévoir le comportement du bâtiment étudié lors d’un séisme.

 

B. Un peu d’histoire

 

Bien avant l'apparition du génie parasismique moderne, plusieurs grandes civilisations ont su construire des monuments qui ont résisté au temps et aux séismes. Par exemple, les pagodes bouddhistes répondaient déjà globalement aux règles parasismiques et les maisons alsaciennes, situées en zone sismique, ont été conçues avec des colombages pour résister aux séismes.

Cette dimension de l’architecture est donc naît au fur et à mesure des séismes afin de « lutter » contre eux.

Mais ce n’est que depuis la fin du XIXe siècle que cette « science » a pris son essor avec les découvertes en physique et s’est structurée avec l’apparition des normes parasismiques, spécifiques à chaque pays.

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L’architecture de la grande pagode de Sian, en Chine, lui a permis de survivre à plusieurs séismes, y compris celui de 1556, qui tua plus de 800 000 personnes… et lui fit perdre son sommet.  © R.M. Hamilton

http://www.savoirs.essonne.fr/dossiers/la-terre/geophysique/article/type/0/intro/des-batiments-qui-resistent-aux-seismes/chapitre/l-histoire-du-genie-parasismique/

 

Maison à colombages

http://www.crdp-strasbourg.fr/chouette/sundgau/villages.htm

 

 

II. Les bases de la construction parasismique

 

 

En général, on parle des 5 piliers de la construction parasismique pour les cinq bases primordiales que sont le choix du site, la conception architecturale, le respect des règles parasismiques (choix de la structure et respect des calculs), la bonne exécution des travaux et la maintenance du bâtiment, qui lui permet de conserver ses qualités.

Si une seule de ces étapes n’est pas respectée, le bâtiment ne sera pas parasismique.

Les règles parasismiques sont très nombreuses et compliquées de part leur aspect très technique. Le moindre détail à son importance. Certaines précautions coûtent très peu, d’autres, plus spécifiquement les techniques modernes parasismiques, ne sont accessibles qu’aux pays industrialisés de par l’investissement élevé dont elles sont l’objet. De plus, le voisinage présente aussi un facteur comptant, puisque l’effondrement d’une maison très proche peut aller jusqu’à toucher celle de la maison parasismique et provoquer son écroulement.

Nous ne verrons donc ici que quelques bases de la construction parasismique.

 

            A. Le choix du site

 

Il faut éviter les implantations dans le voisinage des crêtes des talus, des bords des falaises ou encore les pentes en raison des risques de glissement de terrain et des chutes de pierres qui découlent des séismes, les zones de changements de sol, qui ne réagissent pas avec la même vigueur aux ondes, et à proximité immédiate des failles actives.

Des essais furent effectués en laboratoire à partir de maquettes placées sur des vérins et à la base desquelles on communiquait un mouvement. Il apparut alors que les grands bâtiments sont plus vulnérables sur d’épaisses couches de sols mous (sols argileux) tandis que les bâtiments de plus petite taille le sont plutôt sur des sols durs de type granitique par exemple.

Mais en général, on préfère les terrains aux roches dures puisqu’un sol meuble accentue l’effet d’un séisme allant parfois jusqu’à la liquéfaction du sol : dans le cas de violents séismes sur un sol saturé en fluide (terrains d’alluvions), les secousses provoquent une remontée de l’eau entraînent l’effondrement rapide ou le basculement et l'enfoncement des habitations dans le sol.

 

            B. La conception

 

1) La forme du bâtiment

 

Il est nécessaire d’éviter les formes complexes.

 

Prenons l’exemple d’un bâtiment construit en « T ».

Lors d’un séisme, la barre et la tige ne vont pas bouger de la même manière et leurs mouvements vont causer des fractures au niveau des angles de jointures puis l’effondrement de la construction. De même pour un « L ».

 

Chaque élément de dissymétrie crée donc des zones de faiblesse dans le bâtiment, qui risque d’entraîner son effondrement.

Il est donc préférable de choisir des formes simples et symétriques où la masse du bâtiment est équitablement répartie.

Si toutefois, la forme reste asymétrique, il faut alors subdiviser la construction en blocs rectangulaires réunis par des joints parasismiques, qui leur permet de bouger indépendamment les uns des autres tout en empêchant les entrechoquements par leur épaisseur.

 

EXEMPLE DE SCINDATION DE BATIMENT

 

 

http://www.structureparasismic.com/MaMaisonParasismique.htm

 

Les colonnes supportant une construction, les arcades, les balcons ou encore un trop de fenêtres affaiblissent également la résistance du bâtiment.

 

2) Le choix de la technique de construction

 

                                   a) Les règles parasismiques pour un bâtiment de petite taille

 

La technique la plus simple dans la construction d’un bâtiment de petite taille, comme une maison, est de l’unifier en un seul bloc.

Pour cela, on effectue ce que l'on appelle des "chaînages" horizontaux et verticaux. Cela consiste à installer une armature métallique de soutien et de renforcement sur les murs pour empêcher leur écartement et leur fracture.

De plus, dans le cas d'une structure "chaînée", si le mouvement est vertical, l'ensemble des murs supporte la contrainte, alors qu'autrement, chaque mur supporterait l’ensemble de cette contrainte et finirait par se briser.

 

SCHEMA D’UNE MAISON PARASISMIQUE A CHAINAGE

 

http://www.prim.net/citoyen/moi_face_au_risque/222_seisme.html#reglement

 

Une autre technique consiste à "ancrer" le bâtiment dans le sol en utilisant des pieux s'enfonçant profondément. Si le sol sous le bâtiment n'est pas suffisamment stable, il faut enfoncer les pieux jusqu’à ce qu’ils atteignent une de meilleure qualité plus en profondeur. Ainsi, la structure ne sera pas emportée par le mouvement du "mauvais sol", mobile, car elle sera fixée au "bon sol", le sol stable.

           

                             b) Les règles parasismiques pour un bâtiment de grande taille

 

Une innovation récente, différente des techniques de "solidification" qui ne sont valables que pour des petits bâtiments, concerne les grands immeubles. Elle consiste à utiliser des structures permettant aux bâtiments de bouger mais de ne pas se briser. Les immeubles vont donc pouvoir accompagner les secousses en ondulant mais sans se casser.

 

Pour cela, on ne fixe pas l'immeuble au sol mais on le construit sur des vérins, eux même bien implantés dans le sol, qui lui accordent une certaine liberté de mouvement lors des secousses.

Le comportement d’un vérin peut être assimilé à celui d’un amortisseur de voiture : quand une voiture roule sur un chemin accidenté, ses amortisseurs atténuent les secousses et permet au corps de la voiture de ne pas suivre les roues dans les bosses et donc de ne pas se casser.

 

SCHEMA SIMPLIFIE D’UN VERIN STANDARD

 

Les vérins utilisés pour protéger un immeuble parasismique s’apparentent à ce modèle simplifié mais sont, en réalité, beaucoup plus complexes. L’immeuble est fixé à la « tige » mobile, c’est pourquoi il peut aisément bouger.

 

Une autre technique, très peu connue et novatrice, a vu le jour au Japon : lors des séismes, l'immeuble, porté par des sortes de grosses boules, se déplace, droit, sur un sol en métal incurvé, telle une boîte montée sur billes dans une assiette. Ce système a été utilisé sur le siège du Parti libéral-démocrate japonais. Les simulations sont spectaculaires : tandis que tout s'effondre dans une tour normale en cas de séisme de magnitude supérieure à 7, cet immeuble ne subit pas les effets destructeurs de la secousse.

 

Mais plus couramment, on utilise des matériaux et des techniques de constructions particulières tels des joints souples permettant aux grands immeubles de ne pas casser et de ne pas s'effondrer.

 

      C. Exécution : les matériaux

 

L’utilisation de matériaux adéquats et de bonne qualité est tout aussi déterminante que la forme et la structure du bâtiment.

Lors d’un séisme, les mouvements du sol entraînent avec eux les fondations et les parties enterrées des constructions. Chaque partie de la construction est alors soumise à une force orientée dans le sens du déplacement et proportionnelle à sa masse.

Une maison va bouger en blocs tandis qu’un immeuble, plus grand, va se déformer.

 

SCHEMA DU MOUVEMENT DE BATIMENTS SUITE A UN MOUVEMENT HORIZONTAL

 

 

Il est donc nécessaire de tenir compte de la résistance des matériaux face à ces secousses ou de leur élasticité.

En effet, lorsqu on soumet un matériau à une force, il a dans un premier temps un comportement élastique : il se déforme et revient à son état d’équilibre, après quelques oscillations, une fois qu’un faible tremblement de terre s’est arrêté. En revanche, si la force qui s’exerce sur lui est de plus en plus importante, il acquiert un comportement plastique et reste déformé.

On distingue alors les matériaux dits fragiles, qui ont un petit domaine plastique et qui cassent juste après le domaine élastique (ex : le béton non armé, la fonte), et les matériaux ductiles qui ont un grand domaine plastique (ex: le cuivre, le fer, le béton armé).

Plus le domaine plastique d’un matériau est grand, plus le matériau est ductile et plus il peut se déformer sans casser.

Plus la raideur d’un matériau est faible, plus sont domaine élastique est grand.

En construction parasismique, le matériau idéal devrait donc avoir un grand domaine élastique et un grand domaine plastique (le bois a à peu près ces propriétés).

 

IV. Conclusion

 

La construction parasismique est l’un des moyens de protection les plus efficaces contre les séismes. Elle existe depuis des siècles mais n’a réellement pris de l’ampleur que depuis quelques dizaines d’années. De nouvelles techniques sont découvertes au fur et à mesure des progrès scientifiques. Mais le prix élevé de construction et d’entretien et la nécessité d’une conception impeccable l’empêchent encore de s’étendre à toutes les régions du monde entier.

 

V. Bibliographie

 

http://www.savoirs.essonne.fr/dossiers/la-terre/geophysique/article/type/0/intro/des-batiments-qui-resistent-aux-seismes/chapitre/l-histoire-du-genie-parasismique/

http://www.adil.org/972/docadil/Text%20officiels/D140591.PDF

http://www.prim.net/citoyen/moi_face_au_risque/222_seisme.html#reglement 

http://tpeseismes.joueb.com/

http://www.paris-normandie.fr/dossiers/marnieres    

http://www.bertiliconstruction.com/htm/dossiers_janvier.htm

http://www.prim.net/citoyen/definition_risque_majeur/dossier_risque_sismique/aleasismique.htm

http://eost.u-strasbg.fr/pedago/fiche2/parasismique2.html

http://www.ooblog.com/idd.paraseisme/construction.html

http://mpsijeanbart.site.voila.fr/tipe/tipe_exemples/tipe05/rapport.pdf

http://www.risquesmajeurs-hautes-pyrenees.pref.gouv.fr/upload/site/MAITRES_OEUVRE.pdf

http://www.prim.net/citoyen/definition_risque_majeur/zonage_sismique_france/home.htm

http://www.batiactu.com/edito/technologies-parasismiques---l-exemple-des-gratte--2841.php

 

 

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