En février 2010, un tremblement de terre de magnitude 8,8 – si puissant qu'il a modifié l'axe de la Terre et raccourci la durée d'une seule journée – a causé la mort de plus de 700 personnes au Chili [source :Than].
Aussi tragique que cela puisse être, un mois plus tôt, un séisme de magnitude 7,0 frappait Haïti et faisait plus de 200 000 morts. Comment un tremblement de terre moins puissant pourrait-il tuer davantage de personnes ?
Bâtiments.
Le Chili a des codes de construction plus stricts qu'Haïti, ainsi que les moyens financiers pour les respecter. Le résultat? Le Chili compte un plus grand nombre de bâtiments parasismiques, dont moins sont susceptibles de s'effondrer sur leurs habitants [source :Sutter].
Il existe cependant une grande différence entre un résistant aux tremblements de terre bâtiment construit pour rester debout, même s'il est endommagé et résistant aux tremblements de terre bâtiment conçu pour survivre indemne à des événements bouleversants. Un bâtiment parasismique est renforcé pour ne pas s'effondrer en décombres (ce qui permet aux personnes de s'échapper); une structure antisismique possède des caractéristiques supplémentaires conçues pour la protéger lors des déplacements latéraux. Ce déplacement est courant lors des tremblements de terre, car les ondes sismiques et les vibrations font osciller les bâtiments selon des angles croissants jusqu'à ce qu'ils s'effondrent. Plus le bâtiment est haut, plus ses étages supérieurs subiront de mouvements lors d'un tremblement de terre. Si le bâtiment commence à osciller dans un mouvement si extrême qu'il se plie au-delà de son élasticité, il se brisera [sources :Reid Steel, Structural Engineers Association of Northern California].
Le principe des bâtiments antisismiques est similaire à celui du saule, une variété connue pour sa résilience. Des vents forts peuvent secouer l'arbre, le faisant se plier, mais il se brise rarement. Les bâtiments conçus et construits pour résister aux tremblements de terre suivent l'exemple de la nature.
Le succès des bâtiments parasismiques réside dans leur résilience. C’est là aussi que réside le défi. Même si nous pouvons nous inspirer de la nature, les matériaux de construction fabriqués par l’homme se comportent différemment. Les arbres se plient, pas les briques.
Alors, qu’est-ce qui rendrait exactement un bâtiment résistant aux tremblements de terre ? Des matières premières dotées de la capacité de se dilater et de se contracter, aux fondations absorbant les vibrations et aux toiles d'araignées de l'ère spatiale, les idées conçues pour empêcher les bâtiments de s'effondrer lors des tremblements de terre ont afflué.
Mais leur mise en œuvre est souvent une question d'argent.
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De nombreuses structures existantes situées le long de lignes de faille sujettes aux tremblements de terre ne sont pas conçues pour résister à des secousses importantes du sol. Même si quelques-uns ont été étayés par des coques renforcées ou des cadres internes renforcés, la plupart n'ont pas été réalisés simplement à cause du coût.
Toutefois, cela pourrait changer. À San Francisco, par exemple, une loi de 2013 oblige les propriétaires fonciers à rénover les bâtiments à ossature de bois et à étages d'au moins trois étages construits avant 1978. La ville estime que la rénovation d'un bâtiment pourrait coûter entre 60 000 et 130 000 dollars. Les propriétaires d'immeubles se plaignent du prix, tout comme certains groupes de défense des droits des locataires qui craignent que les loyers augmentent à mesure que les coûts sont répercutés [sources :Lin, City and County of San Francisco].
Les méthodes traditionnelles de renforcement d'un bâtiment reposaient sur le renforcement des poutres et des colonnes et sur la construction des murs avec des cadres contreventés. Mais les méthodes plus récentes se concentrent sur les fondations. Prenons par exemple le plus grand bâtiment antisismique au monde. À l'aéroport Sabiha Gökçen d'Istanbul, un terminal de 185 806 mètres carrés fonctionne un peu comme un patin à roulettes géant. Au lieu d'être relié au sol par une fondation traditionnelle, le terminal repose sur plus de 300 appuis, appelés isolateurs. , sur lequel il roulera lors d'un tremblement de terre. Cela permet au bâtiment massif de se déplacer dans son ensemble lors d'un événement de tremblement de terre, plutôt que d'onduler de manière inégale – et destructrice. Essentiellement, les isolateurs agissent comme des amortisseurs tandis que la structure roule lentement d'avant en arrière, évitant ainsi les dommages lors de tremblements de terre jusqu'à une magnitude estimée à 8,0 [source :Madrigal].
Isoler la base d'un bâtiment, puis dissiper l'énergie d'un tremblement de terre lorsqu'elle se propage sous le bâtiment, est essentiel pour créer des bâtiments parasismiques. En plus des roulements, comme ceux utilisés sous l'aéroport d'Istanbul, il existe d'autres systèmes d'isolation. Un de ces systèmes repose sur quelques roulements qui se déplacent le long de patins en caoutchouc incurvés entre une structure et ses fondations, permettant à la base de se déplacer lors d'un tremblement de terre tout en minimisant le mouvement de la structure elle-même. D'autres dispositifs se concentrent sur la dissipation de l'énergie causée par le mouvement du sol, agissant comme des amortisseurs géants entre la fondation et le bâtiment [source :MC EER].
Bien que cette technologie soit de plus en plus courante, elle contribue néanmoins considérablement au résultat net du bâtiment. Un site Web d'architecture a estimé qu'il en coûterait 781 000 $ pour rénover une école secondaire et 17 000 $ pour une maison de 2 300 pieds carrés (213 mètres carrés) [source :Kuang]. Si les propriétaires et les entrepreneurs d'immeubles aux États-Unis estiment que les dépenses liées à la protection antisismique d'un bâtiment sont élevées, imaginez ce que cela peut signifier dans les pays en développement.
Il existe cependant des moyens d’appliquer ces principes à peu de frais. Des structures plus sûres peuvent être construites en utilisant des matériaux récupérés comme des pneus remplis de pierres et placés entre le sol et les fondations. Les murs peuvent être renforcés avec des matériaux naturels et flexibles comme le bambou ou l'eucalyptus. Et les lourds toits en béton peuvent être remplacés par des tôles flexibles sur des fermes en bois [source :National Geographic].
Même si l'on ne peut pas garantir qu'un bâtiment résistera à un tremblement de terre – cela dépendra de l'ampleur de la catastrophe – il existe certainement des pratiques de construction qui augmentent les chances qu'un bâtiment survive intact. Nous en avons déjà mentionné certains, mais il y en a d'autres.
En raison de leur hauteur, les bâtiments les plus hauts du monde sont parmi ceux qui risquent le plus de tomber en panne lors de tremblements de terre. Heureusement, ils arborent également certaines des technologies antisismiques les plus innovantes.
Taipei 101, une structure de 101 étages à Taiwan, a été construite près d'une immense ligne de faille. Il est conçu pour résister non seulement aux tremblements de terre, mais également aux vents fréquents de type typhon qui soufflent sur le pays. La solution? Un énorme pendule interne. À l'intérieur de Taipei 101, une bille d'acier suspendue de 730 tonnes (662 tonnes) commence à se balancer lorsque le bâtiment oscille, neutralisant son mouvement [source :Tech News].
Ou encore, considérons une idée remarquablement simple en cours de développement pour protéger les habitations contre la destruction due aux tremblements de terre. Air Danshin, une entreprise japonaise, teste les avantages d'une maison posée sur un airbag dégonflé. Lorsque les capteurs de l'airbag détectent un mouvement du sol, un compresseur d'air remplit le sac et soulève la maison de ses fondations en quelques secondes. Bien que le concept ait bien fonctionné lors de tests simulés et soit considéré comme efficace lors d'un tremblement de terre mineur à secousses latérales, les critiques doutent que l'airbag coûteux protégerait une structure lors d'un tremblement de terre majeur [source :Abrams].
De plus en plus de chercheurs pensent que la construction de bâtiments durables pourrait provenir d’un mélange de nature et de science. Des substances naturelles extrêmement résistantes, telles que des toiles d'araignées ou des fibres de moules, pourraient inspirer la prochaine génération de bâtiments antisismiques.
Les toiles d’araignées sont, livre pour livre, plus résistantes que l’acier; De plus, ils peuvent se plier et s'étirer sans se casser. Les fibres en forme de câble des moules bleues trouvées le long des côtes de la Nouvelle-Angleterre, par exemple, ancrent les créatures aux rochers sous-marins malgré des vagues parfois violentes.
La combinaison de résistance et de flexibilité des toiles d’araignées et des fibres de moules est également ce dont les ingénieurs ont besoin pour construire des bâtiments résilients. L'avènement de l'impression 3D , une méthode qui consiste à pulvériser un matériau sur une surface en couches pour créer un objet tridimensionnel, pourrait conduire à la fabrication de matériaux de construction à la fois fermes et flexibles – et parfaits pour résister aux tremblements de terre [sources :Chandler, Subbaraman].
Nous n'avons pas beaucoup de tremblements de terre dans le Midwest, mais j'en ai ressenti au moins un. Un été vers 21 heures. alors que je traversais la chambre, le cadre de lit en bois a commencé à trembler. J'étais sur le point de reprocher au chien d'avoir sauté en territoire interdit et d'avoir fait trembler le lit, quand j'ai remarqué qu'il était toujours sur le tapis. Et j’avais l’air aussi surpris que moi. À peu près au moment où je me suis rendu compte qu’il s’agissait en effet d’un très petit tremblement de terre, c’était fini. Même si mon expérience a été brève, elle m’a marqué. Et m'a donné un avant-goût de la destruction qui pourrait facilement se produire.
