casser les murs pour mieux les connaître

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Labo story
Laboratoire de génie
parasismique et dynamique
des structures
Collaborateurs : 8
Site internet: ∂ http://eesd.epfl.ch
Cécilia Carron
Médiacom
Photos : Alain Herzog
Les tremblements de terre sont
vieux comme le monde, mais leur
impact sur les constructions est
encore mal connu. Les premières
normes de constructions parasismiques modernes ne sont entrées
en vigueur en Suisse que dans les
années 1990 et donnent des lignes
directives globales. Par manque
d’études précises sur les différentes parties des édifices, elles
sont très contraignantes. Des
recherches complémentaires, telles
que celles menées au Laboratoire
du génie parasismique et dynamique des structures (EESD), dirigé
par Katrin Beyer, pourraient permettre de préciser les failles des
structures et proposer des critères
moins généraux et mieux adaptés. Cela permettrait également de
mieux se rendre compte de la «fragilité» des bâtiments déjà existants
et de trouver de nouveaux moyens
de les renforcer sur certaines
zones.
Katrin Beyer
Campus
FLASH
28.03.12
Casser les murs
pour mieux les connaître
↳construction : Etudier plus précisément les problèmes rencontrés par
différents types de constructions pendant un séisme pourrait permettre
d’élaborer des normes plus pointues et donc mieux adaptées. Le Laboratoire
du génie parasismique et dynamique des structures y travaille.
D’après l’Office fédéral de
l’environnement, les dispositions
parasismiques des normes SIA
sont souvent ignorées ou partiellement respectées. Plus de 90 % des
ouvrages suisses ont été construits
avant l’introduction des normes et
présentent une sécurité parasismique inconnue. Or, bien qu’ils soient
rares, de violents séismes peuvent
toucher la Suisse. Le dernier séisme
qui a causé des dégâts sévères a eu
lieu à Viège (VS) en 1855.
L’équipe de l’EESD élabore des
modèles réels et numériques, afin
de tester la résistance de différents matériaux et structures, dont
les résultats sont applicables partout dans le monde pour les mêmes
types de construction.
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Murs en «U»
Du point de vue de l’ingénieur civil,
le tremblement de terre est perçu
comme une accélération du terrain. Cette dernière est traduite
en forces et en déplacements horizontaux, auxquels les bâtiments
doivent faire face.
La plupart des normes en
vigueur s’appliquent aux murs en
béton armé rectangulaires. Ces
derniers ne résistent aux forces
horizontales que dans une direction. «Or dans la pratique, on
construit surtout des murs avec
des géométries plus complexes –
par exemple, des parois en forme
de U autour des escaliers ou des
ascenseurs. Ces murs reprennent
des forces horizontales dans les
Campus
deux directions et peuvent aussi
résister à un certain degré de torsion. Le comportement sismique de
ces murs non-rectangulaires est
donc beaucoup plus complexe. On
ne le comprend pas encore très
bien», explique Raluca Constantin,
doctorante.
Dans un premier temps, cette
jeune chercheuse réalise une
modélisation numérique détaillée
et des études paramétriques, par
exemple en changeant la distribution des armatures ou la direction
de la résultante sismique. Elle passera ensuite à des essais en grandeur quasi réelle.
FLASH
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Entre les fenêtres
La plupart des bâtiments résidentiels construits au cours du
siècle dernier en Suisse sont en
briques de terre cuite et leurs
dalles sont en bois ou en béton
armé. Une meilleure connaissance de ces constructions est
nécessaire afin de comprendre le
risque encouru en cas de séisme.
Des analyses numériques ont
montré que la partie située entre
une fenêtre et celle de l’étage du
dessous ou du dessus pouvait
avoir une influence significative
sur la résistance de la structure.
Or, jusqu’à maintenant, ces éléments ne sont souvent pas consi-
← Simuler un tremblement de terre
L’installation élaborée dans une
des halles de génie civil intrigue. Un
mur en brique d’un peu plus de deux
mètres de haut est chapeauté d’un
système de vérins hydrauliques, qui
permettent d’appliquer une charge
sur le mur pour simuler la pression
de trois étages. Alternativement
ils appliquent également une force
d’un côté et de l’autre afin de
reproduire un tremblement de terre
au ralenti. Au fur et à mesure, le mur
se craquelle formant des fissures
toujours plus évidentes. Sarah
Petry, doctorante, et un collègue
notent patiemment, au feutre, les
rainures apparues. L’opération sera
répétée durant deux ou trois jours
en augmentant les charges, jusqu’à
ce que le mur s’effondre.
Des LEDs fixées de manière
régulière sur la structure enregistrent les déplacements des
briques et des joints. Un appareil
photo prend des clichés chaque
minute. L’analyse de toutes les
données permettra de déterminer
la capacité de déformation du mur,
dérés lors de la modélisation de
ces anciennes structures, parce
que les informations sur leurs
caractéristiques de déformation
et de résistance sont lacunaires.
Sujith Mangalathu a élaboré des
modèles numériques pour tester
les charges qui se développent
sur ces éléments horizontaux
lorsqu’un tremblement de terre
induit des déplacements différents aux murs reliés par cette
partie. Le but est d’arriver à un
outil que les ingénieurs civils
pourraient utiliser pour évaluer
la résistance d’un bâtiment à une
secousse.
la manière dont il bouge et la définition de ses limites, en force et en
déplacement. La doctorante tente
également de produire une modélisation numérique et de comprendre
pourquoi de tels essais à une
échelle plus petite ne donnent pas
un résultat similaire à ceux obtenus
par des tests à échelle réelle. 
Silos d’un moulin à Talca (Chile) après
le séisme en 2010.