| Le parasismique |
| LE GENIE PARASISMIQUE |
| Etude des différentes forces causées par les séismes |
| Problématique: En quoi le Génie parasismique permet-il aux bâtiments de résister aux séismes ? |
| Le parasismique |
| LE GENIE PARASISMIQUE |
| Etude des différentes forces causées par les séismes |
| Problématique: En quoi le Génie parasismique permet-il aux bâtiments de résister aux séismes ? |
La croûte terrestre est constituée de plusieurs grandes plaques qui évoluent les unes par rapport aux autres en s'écartant, en convergeant, ou encore en coulissant. Environ 90% des séismes sont localisés dans des régions proches des extrémités de ces plaques appelées des failles (zones de fractures de l’écorce terrestre). En profondeur, les plaques se déplacent de manière régulière, d’une distance allant de quelques millimètres à quelques centimètres par an. Dans la partie supérieure de la croûte terrestre comprenant les trente premiers kilomètres, le mouvement n’est pas régulier. Les failles restent parfois bloquées durant de longues périodes alors que le mouvement de la croûte terrestre continue. L’accumulation d’énergie se libère alors subitement créant des fractures et des mouvements à la surface de la terre.
Le point qui correspond au foyer du séisme, à la verticale, est appelé épicentre. La durée d’un séisme est très limitée (quelques secondes) tant que la limite de l’énergie potentielle de déformation n’est pas atteinte. Les dégâts en surface dépendent de l’amplitude, de la fréquence, de l’intensité et de la durée des vibrations. La puissance de cette énergie peut parfois dépasser dix millions de fois la puissance de la bombe lâchée sur Hiroshima. Ainsi, les séismes peuvent engendrer des dommages colossaux sur de grandes surfaces.
Schéma de l’origine d’un séisme
Il existe trois différentes formes de séismes :
L'impulsion de départ d'un séisme provoque un déplacement du sol. Cette impulsion pousse des particules élémentaires du sol qui poussent d’autres particules élémentaires et qui à leur tour poussent les suivantes pour enfin reprendre leur place. Ce phénomène se fait un grand nombre de fois. Les vibrations provoquées par la propagation d'ondes se propagent dans toutes les directions. Leur vitesse de propagation diffère selon la nature géologique du sol.
On distingue 2 principaux types d’ondes : les ondes de volume et les ondes de surface.
Les différents schémas ci-dessous montrent les déformations du sol lors du passage des ces différentes ondes.
Les Ondes de Volume naissent au niveau du foyer et se propagent à l'intérieur de la Terre. Plus le foyer est profond, plus la vitesse augmente proportionnellement à la nature du sol. Elles se propagent sous deux formes : les ondes P et les ondes S.
Les Ondes P sont aussi appelées ondes primaires, ondes de compression ou encore ondes longitudinales. Ce sont les plus rapides des ondes de volume : leur vitesse est de 6 à 8 Km/s. Elles provoquent un mouvement de dilatation et de compressions successives du sol qu'elles traversent. Elles sont parallèles à la direction de propagation de l'onde. Elles induisent un mouvement vertical sur les constructions et sont responsables du grondement sourd que l’on peut entendre au début d’un séisme.
Effet d’une onde P sur le sol
Les Ondes S sont aussi appelées ondes secondaires, ondes de cisaillement ou encore ondes transversales. Elles sont plus lentes que les ondes P, en effet, elles se déplacent de 3 à 5 Km/s. Elles sont perpendiculaires au sens de propagation de l'onde. Elles induisent un mouvement horizontal sur les constructions. Elles ne se propagent que sur une faible épaisseur, ne pouvant pas traverser les milieux liquides et étant arrêtées par le noyau de la Terre. A chaque changement de milieu, elles changent de direction car elles sont soit déviées, soit réfractées, soit réfléchies.
Effet d’une onde S sur le sol
Les Ondes de Surface sont guidées par la surface de la Terre et sont moins rapides que les ondes de Volume. On distingue aussi deux formes d'ondes de surface : les Ondes de Love et les Ondes de Rayleigh.
Les Ondes de Love ont un déplacement semblable aux ondes S sans mouvement vertical. Elles se propagent à 4km/s. Elles correspondent à des ondes de cisaillement engendrant un mouvement horizontal, perpendiculaire à sa direction de propagation. Elles causent de nombreux dégâts aux fondations des édifices.
Effet d’une onde L sur le sol
Les Ondes de Rayleigh ont un déplacement complexe un peu comme une poussière portée par une vague. Le déplacement des particules est à la fois vertical et horizontal. Elles sont rapides mais les vibrations enregistrées par cette onde durent plusieurs minutes.
Ainsi lors d’un séisme, le sol a un mouvement à la fois vertical et horizontal. Ces mouvements sont ressentis de manière très forte par les structures construites sur ces sols.
La magnitude d’un séisme nous est fournie par une échelle, instaurée en 1935, appelée échelle de Richter. Elle se calcule à partir de la quantité d’énergie délibérée au foyer du séisme. Cette magnitude se mesure sur une échelle logarithmique. Pour chaque séisme, une seule valeur ne peut être donnée. Aujourd’hui, la dimension du segment de faille, le long duquel s’est produit le séisme est désormais prise en compte dans le calcul de la magnitude (ce calcul n’est donc plus exactement le même que le calcul originel de Richter). À ce jour, le séisme de plus forte magnitude a été localisé au Chili, en 1960. En effet, il a atteint 9,5 sur l’échelle de Richter.
L’intensité sismique est la mesure des secousses du sol qui est évaluée à partir des dommages causés par les séismes sur les constructions. L’intensité prend aussi en compte toutes les autres modifications de la surface du sol.
Les mesures enregistrées durant les séismes sont classées dans différentes échelles.
L’échelle de MSK (Medvedev Sponheuer Karnik) est une échelle de mesure de l’intensité d’un séisme. Les séismes sont classés par rapport aux destructions des installations, des pertes humains et des changements de l’aspect du terrain. C’est donc une échelle macroscopique. A partir de ces observations, les séismes sont classés en douze degrés. Les dommages matériels sont présents à partir du degré VII. L’échelle MSK est l’échelle de référence en Europe.
L’échelle de Richter évalue l’énergie libérée par un séisme grâce à la magnitude. Cette échelle est dressée en fonction de l’amplitude maximale qu’un sismographe placé à cent kilomètres de l’épicentre a jamais enregistré.
Ces deux échelle existent parmi de nombreuses autres telles que l’échelle de Mercalli.
Avant de construire un bâtiment il est nécessaire d’évaluer le risque sismique de la région pour effectuer des structures adaptées. Les spécialistes cherchent donc à évaluer les dégâts pouvant être causés par les séismes sur les infrastructures. Pour cela, ils considèrent l’intensité maximale pouvant être ressentie dans chaque région en particulier. Les sismologues étudient l’accélération maximale en fonction de l’intensité que le sol peut atteindre. Toutefois, il est difficile de prévoir avec certitude le mouvement qu’aura le sol lors de prochains séismes. Les résultats des sismologues sont fondés sur des statistiques : l’occurrence et la magnitude des séismes précédents de cette région. Ce ne sont donc que des probabilités. L’accélération que peut subir le sol est donnée en pourcentage de « chance ». Par exemple, il y a 5% de chance que le sol subisse une accélération de 5m/s durant les 100 prochaines années correspondant à une intensité de IX. On peut à partir de ces prédictions, dresser une carte séparant les régions en différentes zones à risques. Une zone I est une zone de sismicité faible. Cette zone est divisée en 2 sous zones Ia et Ib. La zone II est de sismicité moyenne. Et enfin, la zone III est dite de forte sismicité. En général, ces régions sont localisées sur une frontière de plaques tectoniques. Ainsi, l’évaluation de la sismicité du sol ne permet pas de définir l’ampleur précise des dégâts.
Carte des différentes zones sismiques du monde
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