Constructions antisismiques

Les bâtiments sont conçus pour rester debout même pendant un séisme. Même en sachant qu'un bâtiment bien construit ne s'effondrera pas sur vous, vous devez tout de même vous protéger des objets qui tombent et des autres éléments non structurels du bâtiment. La conception parasismique des bâtiments exige que l'énergie que le bâtiment accumule à cause des secousses du sol soit dissipée sans effondrement structurel. Mais au final, le bâtiment peut devenir inutilisable. Les hôpitaux et autres installations critiques sont soumis à des réglementations plus strictes et doivent rester sûrs et utilisables en toutes circonstances. D'un point de vue de la résistance sismique, un bâtiment est conçu selon de nombreux facteurs, notamment le type de sol sur lequel il est construit, sa hauteur et les matériaux utilisés.

Chaque bâtiment possède une période de résonance dominante. La période de résonance est le temps que met un bâtiment à accomplir naturellement un cycle de mouvement de va-et-vient. Plus le bâtiment est haut, plus sa période de résonance sera longue et plus il oscillera lentement. Les bâtiments bas résonneront à un rythme plus rapide que les bâtiments hauts. Les bâtiments complexes, comme les gratte-ciel, possèdent plusieurs périodes de résonance et modes de vibration, et la conception parasismique doit tous les prendre en compte.

La technologie la plus efficace pour protéger un bâtiment de fortes secousses du sol est l'isolation à la base. Les isolations à la base sont réalisées à l'aide d'amortisseurs ou de paliers. Lorsque le sol tremble sous l'effet des ondes sismiques, l'isolation à la base déconnecte le bâtiment du mouvement du sol, de sorte que peu ou pas de secousses ne sont transmises du sol au bâtiment. Dans les hôpitaux équipés d'une isolation à la base, une opération chirurgicale critique peut se poursuivre même pendant un séisme.

Certaines structures, comme les ponts ou les bâtiments très hauts, peuvent entrer en résonance sous l'effet de forces modérées, comme des piétons qui marchent ou un vent léger, ce qui peut rendre la structure dangereuse ou désagréable à fréquenter. Dans ces cas, les ingénieurs peuvent utiliser un amortisseur à masse accordée pour éliminer ce comportement indésirable. L'amortisseur à masse accordée dissipe sans danger l'énergie qui, autrement, se propagerait dans la structure.

Les isolations à la base sont réalisées à l'aide d'amortisseurs ou de paliers. Lorsque le sol tremble sous l'effet des ondes sismiques, l'isolation à la base déconnecte le bâtiment du mouvement du sol, de sorte que peu ou pas de secousses ne sont transmises du sol au bâtiment. Cette image montre les isolateurs de base sous le Capitole de l'État de l'Utah, aux États-Unis.

Cette vidéo montre le comportement de deux maquettes de bâtiments testées sur une table vibrante. Le bâtiment de droite est équipé d'une isolation sismique à la base et oscille donc beaucoup moins.

Certains bâtiments sont protégés des secousses sismiques par un amortisseur à masse accordée, qui ressemble à un pendule. Ce système limite l'amplitude de résonance car le pendule dissipe une partie de l'énergie accumulée par le bâtiment lorsqu'il tremble. Ces images montrent l'emplacement du plus grand amortisseur à masse accordée de la tour Taipei 101, à l'intérieur du bâtiment, ainsi que la masse elle-même.

Les bâtiments complexes, comme les gratte-ciel, possèdent plusieurs modes et périodes de résonance.

La résonance d'un bâtiment sous l'effet des secousses du sol est comparable au fait de pousser une personne sur une balançoire. Si elle est appliquée au bon moment, chaque poussée augmente l'amplitude et l'énergie de chaque oscillation, jusqu'à ce que cela devienne dangereux, voire destructeur pour un bâtiment.