Construction parasismique

Les normes de construction parasismique sont un ensemble de règles de construction à appliquer aux bâtiments pour qu'ils résistent le mieux possible à un séisme.

Lors d'un tremblement de terre, le sol ondule selon des mouvements verticaux et latéraux. La construction parasismique a pour principal objectif de prévenir l'effondrement des bâtiments, notamment en y intégrant un ou des dispositifs destinés à limiter la réponse du bâtiment à l'oscillation du sol (appuis antisismiques...). La protection des infrastructures peut aussi faire appel à leur renforcement.

La réduction de l'effet des mouvements du sol sur le bâtiment peut être obtenue de plusieurs manières :

• rendre le bâtiment assez « souple » pour que l'énergie des mouvements du sol ne le brise pas sous sa propre inertie ;
• monter le bâtiment sur des amortisseurs qui vont absorber une partie de l'énergie du mouvement du sol.

Une troisième technique est aussi employée depuis peu : il s'agit de mettre en place un contrepoids au sommet du bâtiment, qui va se déplacer en réponse aux mouvements du sol de sorte que le centre d'inertie du couple (bâtiment, contrepoids) ne bouge pas lorsque le sol tremble.

Le site est important : la présence de sédiments lâches peut amplifier localement les ondes sismiques.

Avant les années 1960, les structures étaient parfois calculées simplement en ajoutant un effort horizontal statique. Cela ignorait totalement les phénomènes de résonance liés au contenu fréquentiel des mouvements du sol et aux modes propres de vibration des structures.

Les premiers enregistrements de l'accélération du sol en fonction du temps datent des années 1930 (notamment l'accélérogramme de El Centro du 18 mai 1940). Le contenu fréquentiel de ces enregistrements peut être présenté simplement en appliquant une transformée de Fourier.

Classiquement, les bâtiments sont considérés comme des oscillateurs multiples : plusieurs masses reliées entre elles et au sol par des ressorts et des amortisseurs, modélisés par des barres ou par éléments finis. Dans l'espace, un nœud possède six degrés de liberté ; certaines modélisations réduisent ce nombre.

Si l'on reste dans le domaine élastique et linéaire, la relation entre le vecteur des forces et celui des déplacements fait intervenir une matrice de rigidité constante dans le temps.

Dans ce domaine, on dispose de deux grandes méthodes de calcul, basées sur le principe de la décomposition modale :

• La première a recours à un accélérogramme et permet de calculer à chaque instant le déplacement des nœuds et d'en tirer les efforts dans la structure.

• La seconde fait usage des spectres de réponse : elle calcule les réponses maximales pour chaque mode propre pris séparément et elle les combine pour trouver les efforts maximaux.