Construire parasismique
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Le but de la construction parasismique consiste à trouver des techniques de génie civil permettant aux habitations de résister à toutes les secousses d'intensités inférieures ou égales à l'intensité nominale fixée par la loi.
Beaucoup de progrès dans ce domaine ont été faits depuis les années 1960 et différentes techniques de conception parasismique d'ensemble ont été élaborées :
- implantation judicieuse des constructions, hors des zones instables,
- adaptation des fondations au type de sol,
- utilisation de matériaux de qualité adéquate,
- utilisation de dispositions constructives énoncées dans les guides techniques de construction parasismique (distribution des masses, chaînages horizontaux et verticaux, etc...),
- prise en compte de « l'agression sismique » sur le site considéré (ce qui signifie établir des plans de construction en sachant qu'il peut se produire des séismes et donc éviter toutes les architectures permettant des effondrements).
Ainsi la construction parasismique ne consiste pas uniquement en l'élaboration de techniques de construction mais en un ensemble de méthodes permettant aux bâtiments de résister aux secousses des séismes.
Les trois grandes activités de la construction parasismique sont : l'étude des sols, la construction de bâtiments neufs parasismiques, ainsi que le renforcement des bâtiments déjà construits.
L'étude des sols
Pour mesurer l'influence des sols en matière de construction parasismique, on commence par étudier un facteur important qui est la façon dont les bâtiments « bougent » lorsqu'ils subissent les mouvements du sol. En effet, les grands et les petits ouvrages ne se comportent pas de la même façon. Ce qui intéresse les spécialistes ce sont les périodes de ces mouvements. Si ces périodes sont du même ordre que les périodes de vibration des sols sur lesquels ces bâtiments sont construits il peut se produire des phénomènes de résonance, ce qui augmente considérablement l'amplitude des mouvements et donc les contraintes qu'ils subissent.
Pour étudier ce problème, on effectue des tests en laboratoire en utilisant des reconstitutions d'immeubles en modèles réduits (mais ces modèles ont tout de même des hauteurs de l'ordre de 10 mètres). On place ces maquettes sur des verrins et on crée artificiellement des mouvements à leur base. Ainsi on peut savoir parfaitement comment se comporte les bâtiments selon leur taille par rapport à un type de sol donné.
On en a déduit que beaucoup de grands immeubles étaient plus vulnérables s'ils étaient construits sur des couches plutôt « molles » de grandes épaisseurs (comme les sols argileux), et que les petits immeubles étaient en général très endommagés lorsqu'ils étaient construits sur des sols durs et de faibles épaisseurs (comme des sols granitiques).
Un autre problème du même type est le phénomène de liquéfaction des sols. C'est l'un des effets secondaires des séismes avec les feux, les glissements de terrains et les raz-de-marées. Ces effets secondaires sont parfois plus destructeurs que les séismes eux-même.
Si les sols sont saturés en fluides (sols contenant de fortes proportions de sable), les fortes secousses provoquées par les séismes créent des surpressions dans ces fluides et provoquent des effondrements locaux de terrains. Ceci entraîne dans le sol les bâtiments construits sur ce type de terrain.
Construire des bâtiments neufs
Il existe plusieurs techniques simples pour construire des bâtiments parasismiques.
- éviter tout type d'asymétrie dans la géométrie du plan du bâtiment. En effet chaque élément de dissymétrie crée des zones de faiblesses dans le bâtiment.
- utiliser des matériaux de qualité adéquate. Les matériaux de construction, tels que le béton, doivent être de bonne qualité mais aussi les matériaux pour renforcer la structure, comme les barres métalliques qui renforcent les dalles de béton. Cela ne sert à rien d'utiliser un bon béton si les structures de renforcement sont victimes de corrosion et se brisent au moindre choc.
Ces règles peuvent s'appliquer à tous les types de bâtiments. Cependant, comme les petites et les grandes constructions ne se comportent pas de la même façon lorsqu'elles subissent des secousses sismiques, on a élaboré des techniques de construction différentes pour les bâtiments de petite taille et les immeubles de grandes tailles.
Pour les bâtiments de petite taille, on peut « unifier » le bâtiment en un seul bloc. Pour cela on effectue ce qu'on appelle des « chaînages » horizontaux et verticaux. Cela signifie qu'on relie entre eux les différents pans de murs afin de former un « caisson » plus difficile à briser que six murs indépendant (par exemple 4 murs, un plancher et un plafond). Dans le cas d'une structure « chaînée », c'est l'ensemble des murs qui supporte la contrainte, alors qu'autrement chaque mur supporte toute la contrainte si le mouvement du sol est perpendiculaire à ce mur.
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 installer des pieux qui atteignent une couche de bonne qualité plus en profondeur pour qu'ainsi la structure ne soit pas emportée par le mouvement du « mauvais sol » mais fixée au « bon sol ».
pour les bâtiments de grande taille, on utilise des structures permettant aux bâtiments de bouger mais de ne pas se briser. Les immeubles accompagnent les secousses en ondulant sans se casser. Pour cela, on ne fixe pas l'immeuble au sol, on le construit sur des verrins, eux-même bien implantés dans le sol, qui lui accordent une certaine liberté de mouvement lors des secousses. De même, on utilise des matériaux et des techniques de constructions particulières tels que des joints souples permettant aux grands immeubles de ne pas casser et de ne pas s'effondrer. Ainsi tel le roseau de la fable, ces constructions plient mais ne rompent pas.
Renforcer les bâtiments anciens
La construction parasismique présentée ci-dessus représente un surcoût de 5 à 10% environ dans le prix de construction des bâtiments neufs. Le renforcement des bâtiments déjà construits coûte beaucoup plus cher, et ne concerne que les petites constructions. Ce renforcement consiste à chaîner les bâtiments en construisant des « joints » pour relier les murs entre eux. Comme cela n'a pas été prévu lors de la conception du bâtiment, c'est une opération difficile et délicate.
Il faut aussi renforcer toutes les zones de faiblesses en rajoutant des structures appelées « longrines » qui solidifient les zones de discontinuités. Dans la plupart des pays, aucune construction de plus de 10 ans n'a été faite selon les normes parasismiques. Le travail de la construction parasismique dans le futur sera donc le renforcement de toutes ces constructions exposées. C'est un défi important et urgent comme on l'a vu lors des derniers tremblements de terre.