Le génie parasismique est une discipline qui est constituée de deux domaines :

• étude du comportement des bâtiments et des structures face aux séismes ;

• réalisation de bâtiments résistants aux séismes.

Les grands principes du parasismiques sont :

• le choix du terrain ;

• la conception architecturale ;

• le choix des matériaux et de la structure interne ;

• la réalisation.

 

Ainsi on peut trouver des différences entre les matériaux : c'est ce que l'on appelle la ductilité : c'est la capacité à s'allonger sans se rompre. Il existe donc des matières élastiques appelées élastomères souvent utilisées à la base des structures en tant qu'amortisseurs (ressort). Il faut privilégier les structures compactes équilibrées entre longueur et largeur afin que la charge totale repose équitablement sur tous les étages. De plus, l'usage des structures métalliques est conseillé : en effet, elles se tordent plus facilement mais ne se brisent pas. Enfin, le béton armé limite les incendies pouvant être provoqués par de trop nombreux frottements durant les séismes.
Il existe des normes qui reposent sur le calcul de la résistance de la structure en fonction de la nature du site ; en effet, il faut prendre en compte la classe dans laquelle se trouve le sol étudié par rapport à sa sismicité (échelle de A à F ). Il existe par exemple des règles parasismiques applicables aux bâtiments telles que l'Eurocode 8, le PSMI,...
Jusque dans les années 1960, le calcul de structure était établi à partir de l'effort horizontal statique c'est à dire que le phénomène de résonance n'était pas pris en compte contrairement à aujourd'hui. Il existe une relation entre les vecteurs équivalents aux forces et ceux équivalents aux déplacements ; il faut alors utiliser une matrice de rigidité qui sert de constante dans les calculs. On trouve en général deux méthodes de calcul :

• le calcul par la méthode de l'accélérogramme qui permet de calculer à chaque instant le déplacements de nœuds (points choisis) et donc d'en tirer les efforts dans la structure. C'est ce que l'on appelle la méthode d'analyse dynamique ;

• le calcul par la méthode des spectres de réponses, c'est à dire le calcul des réponses maximales pour chaque mode de déplacement de la structure séparément pour finalement les combiner et trouver les efforts maximums dans la structure.

 

Le système parasismique repose sur trois grandes bases : l'isolation sismique à la base, l'isolation à masses
accordées et le système d'amortisseurs.

• L'isolation sismique à la base :

  • système d'appuis à déformements avec élasticité des matériaux (élastomères) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma d'un système d'appuis à déformements

 

• • système d'appuis à glissements en utilisant les forces horizontales avec des pivots de glissement et de retenue ;

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma d'un système d'appuis à glissements

 

• • système d'appuis à roulement afin d'isoler les forces horizontales grâce à une bille centrale ; ce système est peu utilisé.

• Les masses accordées : masse qui oscille et joue le rôle de pendule accordé aux mouvements de l'oscillation de la structure. Les bâtiments jouent donc le rôle d'oscillateurs lors d'un séisme. Une oscillation est le mouvement répétitif d'une pièce mobile autour d'un point fixe d'équilibre. Elle est mesurée par cycles avec la seconde comme unité. Il existe plusieurs types d'oscillations :

  • les oscillations dites libres correspondent aux oscillations à la suite d'un déplacement en l'occurrence ici un séisme ; le mouvement à ce moment-là est donc nul ;

  • les oscillations dites forcées correspondent elles aux oscillations pendant le déplacement (séisme) composées de forces de ressort et d'amortissement.

Quand la fréquence d'excitation et la fréquence naturelle sont proches ou même presque confondues
on obtient le phénomène de résonance qu'il faut absolument éviter : pour cela il faut réduire au
maximum la fréquence d'excitation.

• Les amortisseurs :

  • hystériques, c'est à dire qui utilisent l'élasticité des matériaux avec des alliages ductiles afin de dissiper l'énergie ;

  • frottements visqueux avec des tiges solidaires à la structure plongées dans un matériau dense mais fluide ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma d'un amortisseur à frottements visqueux

 

• • frottements secs, c'est à dire un mécanisme coulissant par frottement et qui reprend sa place après chaque mouvement.

Un bâtiment bas s'effondre plus vite qu'un bâtiment haut quand la magnitude (fréquence) est élevée.
Un bâtiment haut s'effondre plus vite qu'un bâtiment bas quand la magnitude est faible.