Prévention contre les dangers des séismes

• Prévention contre les dangers des séismes
• Les séismes menacent environ une personne sur trois dans le monde ce qui fait de ce phénomène naturel l’un des plus coûteux tant au niveau matériel qu' humain.

Il est donc indispensable de prévenir et identifier ce phénomène. Pour cela il existe de nombreux dispositifs dont deux que nous allons étudier : la construction parasismique et la simulation numérique.

Professeur encadrant :

Ce TIPE fait l’objet d’un travail de groupe.

Liste des membres du groupe :

• Positionnement thématique :
• PHYSIQUE (Physique Ondulatoire), PHYSIQUE (Mécanique).

Mots-clés : (en français)                                        Mots-clés : (en anglais)          

Séisme                                                        Earthquake                        

Construction Parasismique                                 Aseismic structure

Onde                                                                 Wave

Amortisseur                                                         Shock Absorber

Simulation                                                        Simulation

• Bibliographie commentée :

Dans l’histoire, des séismes comme celui de Shaanxi ou d’Alep ont fait des centaines de milliers de morts. Ainsi, dès l’antiquité, des techniques visant à lutter contre les séismes ont émergées. De nos jours, face à la croissance démographique, le contrôle sismique des bâtiments est devenu un enjeu majeur.

• C'est à cause d'une libération inattendue de l'énergie accumulée suite à des contraintes appliquées sur les structures rocheuses que les séismes prennent lieu. La rupture surfacique des roches génère une ou plusieurs failles se propageant du foyer vers l’extérieur. C’est au moyen des réseaux de sismographes, [1] qui détectent les ondes sismiques à de longues distances du foyer sismique, qu’il est possible d'enregistrer des milliers de séismes annuellement et d’en extraire des informations sur les ondes produites. [2]

Pour étudier la propagation des ondes, on distingue deux modèles principaux, le modèle des ondes acoustiques qui permet de simuler les ondes dans un fluide et le modèle des ondes élastiques [3] [4],qui permet de simuler la propagation des ondes dans les solides. L'étude mécanique des roches (propriétés rhéologiques, caractéristiques physiques...) [5] et  l’étude de leur comportement élastique et acoustique permet de trouver les paramètres influents. Il faut aussi les évaluer.

• En 1935, Francis Richter a inventé une méthode d'évaluation numérique de l'intensité des tremblements de terre qui se base sur la « magnitude » liée par des équations avec « l'énergie sismique » et « le moment sismique »[6]
• La propagation des ondes sismiques ne s'effectue pas de la même manière dans le terrain. En effet, on comprend que la vitesse de propagation et la fréquence dépendent de la composition du milieu rencontré, un tel contraste de propriétés mécaniques des inégalités face à l’exposition aux dégâts, c'est ce qu'on appelle << effet de site >> [7].

C'est grâce aux simulations numériques qu'on a la possibilité de détecter les zones les moins exposées et prévoir un meilleur aménagement du territoire. Ceci est un premier moyen de lutter contre les séismes.

On peut aussi lutter contre les séismes grâce à des constructions parasismiques qui se basent sur l’incorporation de systèmes à la structure. Ainsi, la dissipation de l’énergie dynamique se fait par la structure mais aussi par les systèmes, ce qui crée plus de résistance.

Ces systèmes de contrôle de vibration peuvent être actif, passif ou semi-actif. Nous nous intéresserons uniquement au contrôle passif qui consiste à équiper la structure d'un dispositif qui dissipe l'énergie ou filtre la transmission des efforts dans la structure. Il existe deux catégories de systèmes passifs L'isolation sismique à la base et les systèmes de dissipation d'énergie.[8]

L'isolation sismique a été testée pour la première fois par l'ingénieur écossais David Stevenson en 1868 [9], c’ est une technique qui consiste à placer, entre les bases et la superstructure, des dispositifs qui ont une très grande déformabilité horizontale et très grande rigidité verticale,ce qui permet de découpler le mouvement du sol de la structure et ainsi réduire les forces transmises à cette dernière.

On peut classifier l'isolation sismiques en deux catégories: l'Isolation par appuis en élastomère et l'isolation par appuis à glissement. [10]

Les systèmes de dissipation d'énergie utilisent des dispositifs mécaniques pour dissiper une partie de l'énergie d'entrée structurelle, ils peuvent être des éléments viscoélastiques, des éléments mécaniques, tels que des amortisseurs, ou des éléments hybrides, qui combinent les deux [11].

Parmi ces dispositifs, on va s'intéresser à l'amortisseur dynamique accordé Tuned Mass Damper il s'agit d'un système d'amortissement qui comprend un poids, un ressort et un amortisseur. Il est à attacher à une structure pour réduire sa réponse dynamique face à une force latérale importante, en se déplaçant de manière contra-phase avec le mouvement du bâtiment, La fréquence de la (TMD) est réglée à une fréquence structurelle particulière coïncidant avec la fréquence de la structure primaire. L'énergie est dissipée par la force d'inertie de l'amortisseur agissant sur la structure [12].