SÉISMES ET SISMOLOGIELe génie parasismique

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Les tremblements de terre sont brusques et soudains, et les victimes qu'ils causent en quelques instants peuvent se compter par milliers. Le génie parasismique consiste à adapter les constructions à l'environnement naturel afin de réduire certains impacts de ce dernier sur l'existence humaine. Quand une structure est soumise à un mouvement sismique, ses fondations bougent avec le sol. Comme le mouvement est généralement rapide, il cause des efforts et des déformations dans les éléments constitutifs de la structure. Si ces éléments sont rigides, ils bougent de la même façon que le sol et les forces sont alors associées directement à l'accélération du sol selon la deuxième relation fondamentale de la dynamique de Newton, c'est-à-dire F = m est la masse, ü l'accélération qu'elle subit et F les forces générées. Si les éléments de la structure sont souples ou flexibles, des déformations importantes peuvent se créer à l'intérieur de la structure, provoquées par des mouvements différentiels entre les éléments. Il faut donc concevoir ces éléments suffisamment résistants ou suffisamment déformables, sans que leurs efforts internes n'augmentent, pour résister aux sollicitations sismiques. Les efforts générés par un séisme viennent alors s'ajouter à ceux habituellement pris en compte dans la conception des ouvrages de génie civil comme le poids propre, les charges d'exploitation, le vent ou la neige. Ainsi, la réponse d'une structure, et donc sa résistance à une sollicitation sismique, vont dépendre des propriétés de ses éléments. Ce sont par exemple leur période de vibration, leurs modes de déformation, leur résistance à des déformations importantes et enfin leur capacité à absorber l'énergie sismique, comme au niveau des liaisons entre éléments. Malheureusement, le mouvement sismique dont il faut se protéger ne peut pas être défini que par une seule valeur : ses grandeurs physiques caractéristiques présentent une très forte variabilité. C'est pour cela qu'on parle d'aléa sismique, indiquant la nature aléatoire du phénomène.

Le risque sismique

Il existe une relation classique entre les notions de risque, d'aléa et de vulnérabilité : le risque est défini par la réunion d'un aléa, d'une vulnérabilité à cet aléa et de la valeur de l'élément exposé. On pourrait débattre longtemps de la définition et des limites de ces notions, selon que l'on se place du côté du sismologue, de l'ingénieur ou du sociologue. Le coût des séismes augmente régulièrement, essentiellement à cause de l'augmentation et de la concentration des populations dans des grands centres urbains exposés à un aléa sismique fort.

Pourtant, l'aléa, ou encore le nombre de séismes par an, n'a ni augmenté ni diminué : seule la vulnérabilité des milieux a évolué. En effet, quelque 50 000 tremblements de terre se produisent en moyenne chaque année, résultat du mouvement des plaques lithosphériques. Parmi ces événements, quelques-uns sont d'une magnitude potentiellement dévastatrice. Comme il est encore impossible de connaître exactement où et quand se produiront les prochains grands tremblements de terre, c'est dans la prévention que doit être porté l'effort pour se protéger de telles menaces. Car, en analysant simplement la relation de cause à effet, ce ne sont pas les tremblements de terre qui provoquent les pertes et les victimes, c'est le manque de résistance des constructions qui, sous l'effet des vibrations sismiques, s'endommagent jusqu'à s'écrouler. D'autant que l'énorme croissance de la population urbaine située le long des lignes de faille sismiques connues rend plus que probable le fait que les futures catastrophes surpasseront celles du passé, comme à San Francisco (1906) ou dans la région de Kantō (Japon, 1923). Non seulement le nombre de personnes exposées au risque sismique est plus élevé que jamais, mais la concentration des richesses et des infrastructures modernes dans les mégapoles aura comme conséquence des dégâts sismiques en zone urbaine de plus en plus dévastateurs en termes économiques. Les séismes récents de Haïti et du Chili (2010) ou encore de Sendai au Japon (2011) sont les témoins évidents de catastrophes à venir.

Table vibrante Azalée

Photographie : Table vibrante Azalée

De dimensions 6 mètres × 6 mètres, cette table vibrante, la plus grande actuellement en Europe, mise en service en 1990, est utilisée pour tester des maquettes de grandes dimensions et de masse importante (jusqu'à 100 t). Huit vérins hydrauliques, pouvant développer chacun une force... 

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Magnitudes sismiques et accélération du sol

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Pour citer l’article

Philippe GUÉGUEN, « SÉISMES ET SISMOLOGIE - Le génie parasismique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 30 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/seismes-et-sismologie-le-genie-parasismique/