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Construction parasismique

Constructions parasismique : technologies et techniques pour la sécurité

Découvrez l’importance des constructions parasismiques avec des technologies et des techniques pour garantir la résistance sismique et protéger les structures contre les tremblements de terre


Dans un pays exposé à un risque sismique constant, l’importance d’avoir des bâtiments capables de résister à cet événement est cruciale et indiscutable.

Cet article approfondit le thème de la conception parasismique qui ne se limite pas uniquement à la résistance aux événements sismiques. En effet, cela comprend également l’adaptation des constructions aux variations des normes de sécurité parasismique au fil du temps. Cet effort vise à garantir la protection de la vie humaine et à préserver les biens et l’identité culturelle, réduisant au minimum les dommages structurels résultant des tremblements de terre.

De plus, nous verrons comment cela est rendu possible grâce à l’aide technologique de logiciels d’analyse structurelle sans lesquels il serait très difficile, voire impossible, de maintenir la sécurité des bâtiments.

Constructions parasismique : analyses graphiques et représentations en couleurs pour le contrôle et la vérification des résultats de calcul

Analyses graphiques et représentations en couleurs pour le contrôle et la vérification des résultats de calcul issu du logiciel EdiLus

Comprendre et faire face aux menaces sismiques

Le concept de risque sismique est fondamental lorsqu’il s’agit de conception. En particulier, le risque sismique fait référence à l’évaluation des menaces, des conséquences et de la probabilité d’un tremblement de terre dans une région géographique donnée. Cette évaluation est souvent réalisée selon une approche probabiliste, basée sur l’analyse des données historiques et géologiques, aidant à comprendre la sismicité d’une région donnée et à gérer les conséquences potentielles de futurs tremblements de terre.

Approche probabiliste et paramètres de conception des constructions parasismiques

L’approche probabiliste est un outil vital pour déterminer les paramètres de conception et garantir la sécurité des constructions. Cela repose sur des données statistiques, car il existe une grande incertitude à la fois sur le moment où se produit un événement sismique et sur son intensité. À travers cette méthode, on cherche à définir les niveaux de résistance et de protection nécessaires pour faire face aux différentes possibilités de tremblements de terre qu’une région peut rencontrer au fil du temps.

La compréhension du risque sismique permet d’évaluer les effets pouvant découler de ces événements. Cela inclut la prise en compte des dommages potentiels aux structures, de la vulnérabilité des personnes et des biens, ainsi que des méthodes pour minimiser les impacts négatifs.

Innovation et adaptation de constructions parasismique

Les bâtiments antisismiques évoluent constamment grâce aux innovations technologiques et à la recherche. Ils s’adaptent aux nouvelles informations et découvertes sur le comportement sismique, aux lignes directrices et aux normes visant à garantir la sécurité des constructions. L’objectif principal est de réduire au minimum les risques pour la vie humaine et les biens, en concevant des bâtiments capables de résister aux tremblements de terre et de préserver la sécurité des personnes.

La conception prenant en compte le risque sismique n’est pas seulement un concept théorique, mais se traduit par des applications pratiques. Les ingénieurs et les architectes, soutenus par des informations géologiques et des normes de sécurité, conçoivent des bâtiments qui, à travers des matériaux, des fondations et des méthodes de construction spécifiques, font face aux menaces sismiques potentielles de manière efficace et efficiente.

Résistance et contrôle des secousses sismiques des constructions parasismique

Les techniques de conception de construction antisismique tournent autour de concepts cruciaux de résistance aux secousses sismiques. La base de cette approche est la considération des actions sismiques de conception, c’est-à-dire des forces des événements sismiques auxquelles une construction devrait résister. La structure, conçue pour réagir élastiquement aux événements sismiques, est capable de subir des dommages contrôlés et limités, garantissant la sécurité des occupants et la stabilité structurelle.

Le concept de réponse ductile joue un rôle essentiel, permettant à la construction de se déformer de manière contrôlée, tout en maintenant sa stabilité globale sans céder brusquement. Cette perspective est vitale pour garantir la sécurité des occupants et la robustesse du bâtiment lors d’un tremblement de terre.

Cela nécessite l’utilisation de matériaux et de structures capables de supporter ces forces et de minimiser les dommages structurels résultant des secousses sismiques.

constructions parasismique Modèle MEF (FEM) à éléments coque (shell) issu automatiquement du logiciel Edilus

Modèle MEF (FEM) à éléments coque (shell) issu automatiquement du logiciel Edilus

Systèmes de contrôle passif et dissipation d’énergie des constructions parasismiques

Les systèmes de contrôle passif de la dissipation d’énergie sont au cœur de la conception antisismique. Ils se concentrent sur la dissipation de l’énergie sismique. Ces systèmes visent à retarder ou à minimiser les dommages structurels, offrant une réponse ductile en cas de tremblement de terre. La fonction principale de ces systèmes est de limiter l’ampleur des dommages et de préserver l’intégrité structurelle, garantissant la sécurité des bâtiments et des personnes à l’intérieur.

De plus, il est possible de considérer d’autres systèmes pour le contrôle des structures en collectant des informations et en assurant une surveillance efficace et précise. Ces outils de surveillance de la santé des structures vous permettent de prendre des décisions rapides basées sur des données détaillées.

L’acquisition des données se fait par l’utilisation de capteurs mesurant des variables telles que la pression du vent, la pluie, la température, etc. Les données sont : 

  • acquises à une fréquence d’échantillonnage de 200 Hz ;
  • soumises à un prétraitement (élimination des effets du bruit, détection et élimination des « spikes », etc.) ;
  • transformées en grandeurs liées aux variables identifiées comme objectif de la surveillance ;
  • analysées pour déterminer l’état de la structure et identifier d’éventuels problèmes ;
  • utilisées pour développer des solutions de maintenance préventive.

Rôle des systèmes de contrôle passif des constructions parasismiques

Les systèmes de contrôle passif de la dissipation énergétique exploitent une série de stratégies. Par exemple, l’utilisation d’amortisseurs visqueux, d’isolateurs sismiques ou de dispositifs absorbant l’énergie peut contribuer à limiter les forces sismiques. Ces systèmes permettent à la structure de dissiper l’énergie sismique excessive et de fournir une élasticité contrôlée, réduisant ainsi le risque de dommages irréversibles. La capacité à absorber l’énergie sismique aide à protéger le bâtiment et à assurer une réponse flexible et ductile aux forces sismiques.

Avantages et applications des constructions parasismiques

Les systèmes de contrôle passif tels que les dispositifs absorbant l’énergie offrent des avantages significatifs dans les construction antisismiques. Ces solutions peuvent non seulement réduire les dommages aux structures, mais garantissent également une plus grande sécurité pour les occupants, permettant aux structures de conserver leur intégrité et leur fonctionnalité même après un tremblement de terre. L’application de ces systèmes nécessite une conception et une installation précises, mais les avantages en termes de résistance et de sécurité sismique sont essentiels pour la durabilité des constructions.

Les techniques de conception antisismique tournent autour de concepts fondamentaux de résistance aux forces sismiques, déterminant l’efficacité avec laquelle une construction peut faire face aux événements sismiques. L’utilisation de matériaux et de structures capables de supporter de telles forces est essentielle pour réduire les dommages structurels résultant des secousses sismiques.

Renforcement structurel pour les constructions parasismique existantes

Beaucoup des structures actuelles ont été construites à une époque où les normes techniques ne considéraient pas suffisamment les forces sismiques. Bien qu’elles étaient conformes aux réglementations de l’époque, ces structures ont subi des dommages significatifs lors d’événements sismiques ultérieurs. Le thème du renforcement des structures existantes n’est pas strictement lié uniquement aux événements sismiques, mais est causé par divers problèmes : 

  • détérioration des matériaux : corrosion des armatures, détérioration du béton et dégradation de la maçonnerie ;
  • changements structurels : modifications de la configuration ou des charges ;
  • augmentation des charges : augmentation des forces agissant ;
  • événements imprévus : tels que les incendies, les désastres hydrologiques ou les affaissements du sol.

Renforcement des bâtiments en béton armé

Les événements sismiques ont mis en évidence des modèles d’effondrement typiques dans les structures en béton armé. Pour atténuer ou éliminer de tels dommages, différentes techniques de renforcement peuvent être adoptées : 

  • l’augmentation de la résistance et/ou de la rigidité en ajoutant un cadre externe, des systèmes de contreventement ou des parois en béton armé ;
  • l’augmentation de la résistance et/ou de la rigidité par le renforcement des piliers avec du béton armé ou des enveloppes métalliques ;
  • l’augmentation de la capacité de déformation et de la ductilité par l’enveloppement en PRF ou l’enrobage avec du béton fibré à haute performance.

Cette dernière intervention est plus avantageuse que les autres car elle permet d’agir localement pour obtenir des résultats positifs au niveau global de la structure. En effet, elle améliore la capacité de déformation des éléments individuels, conférant une plus grande ductilité ou corrigeant la hiérarchie des résistances.

Les systèmes PRF et HPC permettent d’atteindre ces objectifs avec d’énormes avantages par rapport aux techniques traditionnelles en termes de coûts et de délais de réalisation, facilité de mise en œuvre, réduction de l’espace intérieur utilisable, durabilité et surtout une réduction de l’influence sur l’augmentation des masses et rigidités globales d’origine.

Renforcement d'un pilier détérioré

Renforcement d’un pilier détérioré

Renforcement des bâtiments en maçonnerie et en bois

Les structures en maçonnerie et en bois, souvent présentes dans le patrimoine du bâtiment historique, sont particulièrement vulnérables aux contraintes sismiques. Les matériaux composites tels que les systèmes PRF et FRCM ont démontré leur efficacité dans la réduction du risque sismique, tout en maintenant une approche de compatibilité structurelle et de durabilité économique.

Systèmes PRF et avantages d’un matériau innovant pours les constructions parasismique

Les polymères renforcés de fibres (PRF) représentent une technologie innovante largement utilisée dans le domaine de la construction pour le renforcement des structures. Ces matériaux composites, composés d’une matrice polymérique renforcée de fibres, sont issus du domaine aéronautique pour s’étendre avec succès au secteur de la construction. Leur flexibilité et leur légèreté permettent une large gamme d’applications, notamment dans le renforcement des éléments structurels existants.

Avantages des Systèmes PRF

Les PRF, contrairement aux techniques traditionnelles, offrent de nombreux avantages pour la construction parasismique, tels que : 

  • augmentation des résistances et de la ductilité structurelle – parmi les principaux avantages offerts par les systèmes PRF, on observe une augmentation significative de la résistance des structures sans imposer de modifications structurelles visibles. Les matériaux PRF permettent une amélioration des capacités de charge et des propriétés mécaniques des éléments renforcés, garantissant une excellente adaptabilité. De plus, ils confèrent une plus grande ductilité à la structure, permettant de mieux gérer les déformations et d’absorber les efforts sismiques ;
  • exécution rapide et impact réduit – un autre avantage crucial est la rapidité d’exécution des applications de renforcement avec les systèmes PRF. Ces interventions nécessitent des délais réduits par rapport aux techniques traditionnelles et n’influencent pas de manière significative l’aspect esthétique du bâtiment. L’installation est plus rapide et ne nécessite pas de longues périodes d’inactivité de la structure, garantissant un retour rapide à l’utilisation régulière du bâtiment ;
  • soutenabilité économique et résistance chimique – les matériaux PRF présentent une soutenabilité économique remarquable. La mise en œuvre de ces systèmes nécessite moins d’équipements spéciaux, réduisant les coûts et les délais d’intervention. De plus, ils offrent une résistance chimique, réduisant l’effet de corrosion et augmentant la durabilité des structures ;
  • innovation et efficacité – les systèmes PRF sont devenus un choix privilégié dans le secteur du renforcement structurel. Leurs multiples qualités, notamment la résistance, la flexibilité, la rapidité d’exécution et la soutenabilité économique, en font une solution efficace et fiable.

augmentation des résistances et de la ductilité structurelle

 

Vidéo de l’application des renforts aux structures murales

Dans la vidéo suivante, je vous montre un exemple de comment vous pouvez utiliser un logiciel de calcul de structure pour garantir la sécurité de la construction parasismique.

 

 

edilus
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