Les tremblements de terre sont l'une des forces les plus destructrices de la Terre - les ondes sismiques à travers le sol peuvent détruire des bâtiments, prendre des vies et coûter d'énormes sommes d'argent pour la perte et la réparation. Toutefois, dans la plupart des cas, les dommages n'ont pas été causés par le séisme lui-même mais par l'effondrement des bâtiments. Au cours des dernières décennies, les ingénieurs ont introduit de nouvelles conceptions et de nouveaux matériaux de construction pour mieux équiper les bâtiments pour résister aux tremblements de terre.
Impact des tremblements de terre sur les bâtiments
Avant d'examiner les caractéristiques, il est important de comprendre l'impact des tremblements de terre sur les bâtiments. Lorsqu'un tremblement de terre se produit, il envoie des ondes de choc à travers le sol à de courts intervalles rapides dans toutes les directions. Alors que les bâtiments sont généralement équipés pour gérer les forces verticales de leur poids et de leur gravité, ils ne peuvent pas gérer les forces latérales émises par les tremblements de terre. Cette charge horizontale fait vibrer les murs, les sols, les colonnes et les poutres qui les maintiennent ensemble. La différence de mouvement entre le bas et le haut des bâtiments exerce une contrainte extrême, provoquant la rupture du cadre de support et l'effondrement de l'ensemble de la structure.
Comment rendre un bâtiment résistant à l'épreuve des tremblements de terre ?
Pour concevoir un bâtiment antisismique, les bureaux d’études doivent renforcer la structure et contrecarrer les forces d'un tremblement de terre. Étant donné que les séismes libèrent de l'énergie qui pousse un bâtiment dans une direction, la stratégie consiste à faire pousser le bâtiment dans le sens opposé. Voici quelques-unes des méthodes utilisées pour aider les bâtiments à résister aux tremblements de terre.
Créer une fondation flexible
Une façon de résister aux forces terrestres est de « soulever » les fondations du bâtiment au-dessus de la terre. L'isolation de la base consiste à construire un bâtiment sur des patins flexibles en acier, en caoutchouc et en plomb. Lorsque la base bouge pendant le tremblement de terre, les isolants vibrent tandis que la structure elle-même reste stable. Cela aide efficacement à absorber les ondes sismiques et à les empêcher de traverser un bâtiment.
Protéger les bâtiments contre les vibrations
Au lieu de simplement contrer les forces, les chercheurs expérimentent des moyens par lesquels les bâtiments peuvent dévier et rediriger complètement l'énergie des tremblements de terre. Cette innovation consiste à créer une cape d’anneaux concentriques en plastique et en béton et à l'enterrer sous les fondations du bâtiment. Lorsque les ondes sismiques pénètrent dans les anneaux, elles sont forcées de se déplacer jusqu'aux anneaux extérieurs pour faciliter leur déplacement. En conséquence, elles sont évacuées du bâtiment et dissipées dans les plaques du sol.
Renforcer la structure du bâtiment
Pour résister à l'effondrement, les bâtiments doivent redistribuer les forces qui les traversent lors d'un événement sismique. Les murs de cisaillement et les diaphragmes sont essentiels pour renforcer un bâtiment.
Les murs de cisaillement
Les murs de cisaillement sont une technologie de construction utile qui aide à transférer les forces sismiques. Constitués de panneaux, ces murs aident un bâtiment à conserver sa forme pendant le mouvement. Les murs de cisaillement sont souvent soutenus par des entretoises diagonales. Ces poutres en acier ont la capacité de supporter la compression et la tension, ce qui aide à contrer la pression et à repousser les forces vers la fondation.
Les diaphragmes
Les diaphragmes sont une partie centrale de la structure d'un bâtiment. Composés des planchers du bâtiment, du toit et des ponts placés sur eux, les diaphragmes aident à éliminer la tension du plancher et à pousser la force sur les structures verticales du bâtiment.