Lorsqu’ils touchent des régions densément peuplées, les séismes peuvent s’avérer très destructeurs et causer la mort de dizaines de milliers de gens, principalement suite à l’effondrement des bâtiments. Il existe cependant aujourd’hui des techniques de construction qui permettent d’éviter ces drames.
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Les séismes font partie des grands événements naturels pouvant entraîner des catastrophes humanitaires, avec de très grands nombres de morts. Or, ce ne sont pas les secousses en elles-mêmes qui tuent, mais principalement l'effondrementeffondrement des bâtiments.
Le séisme survenu en Turquie le 6 février 2023 est un nouvel exemple dramatique de la vulnérabilité des populations face à des constructionsconstructions incapables de résister à de puissants tremblements de terretremblements de terre. En s'écroulant brutalement sur elles-mêmes, les habitations ont ainsi piégé sous les décombres des dizaines de milliers de gens.
Des moyens efficaces pour protéger les populations
S'il nous est impossible de prévoir avec précision l'occurrence des tremblements de terre, il existe aujourd'hui des moyens de minimiser leur impact sur les populations, grâce à des techniques de constructions bien spécifiques. De très nombreuses villes, dont des capitales, sont en effet situées sur ou à proximité immédiate de grandes failles actives capables de produire de puissants séismes. Or, toutes ne sont pas soumises au même risque sismique. Et pour cause : la fragilité du bâti est l'un des principaux éléments considérés dans le calcul du risque sismique d'une région. Si certains pays, comme le Japon, ont fait le pari de maintenir une forte densité de population dans des zones soumises à un très fort aléa sismique grâce à la mise en œuvre de techniques de constructions adaptées, d'autres tardent dans cette voie, exposant ainsi leur population à des catastrophes humanitaires.
Les défauts des constructions en béton
Mais en quoi consistent exactement ces normes de constructions ?
Pour comprendre, il faut d'abord se rappeler qu’un séisme est le résultat d’une rupture brutale le long d’un plan de faille. Le mouvementmouvement brusque qui vise à rééquilibrer les contraintes tectoniques va générer des ondes sismiques qui vont se propager dans toutes les directions. En atteignant la surface, elles vont ainsi faire vibrer rapidement le sol... et tout ce qui se trouve posé dessus, notamment les bâtiments. Face à ces vibrationsvibrations, les différentes constructions vont être soumises à d'importantes forces d'inertiesinerties horizontales et toutes les surfaces verticales (piliers, mursmurs) vont se déformer avec un certain angle, que les matériaux pourront endurer... ou pas. Dans le cas d'un immeuble à plusieurs étages, l'étage inférieur subira alors la charge des étages supérieurs et leurs mouvements. Ces étages les plus bas seront donc soumis à des forces d'inertie encore plus importantes.
Afin d'éviter leur effondrement lors d'un séisme, les bâtiments doivent donc être capables de résister à ces forces inertielles horizontales. Cette résistancerésistance va dépendre de plusieurs facteurs, en premier lieu des matériaux utilisés. Le bétonbéton et l'acieracier sont les deux principaux matériaux généralement utilisés dans la construction des bâtiments. Or, ils présentent des comportements bien différents face aux secousses. Le béton, en raison de son moindre coût et sa disponibilité, est certainement le plus utilisé. Or, s'il présente une excellente résistance à la compression, c'est-à-dire qu'il permet de supporter un poids important, le béton assure une structure d'ensemble trop rigide, qui sera incapable d'amortir des secousses horizontales créées par un séisme. Face à ce type de contrainte, les murs peuvent se fracturer et mener à l'effondrement du bâtiment.
Plier pour ne pas rompre : l’avantage des armatures en acier
En cas de secousses, la rigiditérigidité est donc l'ennemie, car elle ne fait qu'augmenter les forces d'inertie. Pour contrer ce problème, les ingénieurs ont eu l'idée d'ajouter des barres d'armaturesarmatures en acier, un matériaumatériau bien plus flexible. L'acier possède en effet une élasticitéélasticité qui lui permet d'amortir une certaine quantité de tension sans rompre. En permettant au bâtiment d'onduler avec les vibrations du sol, l'armature en acier va ainsi diminuer les forces inertielles horizontales de la construction et lui permettre de résister. De nombreuses vidéos montrent ainsi des tours d'habitations qui se balancent au moment de puissants séismes au Japon.
Des immeubles bougent à Tokyo lors du séisme en 2011. © YouTube
En fonction de la puissance des secousses potentielles, d'autres techniques pourront être utilisées. Dans les régions où de très forts séismes sont possibles, les constructeurs isolent la base du bâtiment du sol, afin de découpler les mouvements. Le bâtiment n'est alors plus attaché de façon rigide à ses fondations, mais repose sur une structure flexible. Lors d'un séisme, le sol va alors bouger, sans affecter sévèrement le bâtiment. Ce type de système, efficace mais coûteux, est généralement réservé aux infrastructures critiques comme les hôpitaux.
Principe d'une construction parasismique. © YouTube
Estimer correctement l’aléa : une tâche compliquée mais essentielle
Les normes de constructions parasismiquesparasismiques mises en œuvre dépendent donc de l'estimation de l'aléa sismique. Les normes seront ainsi plus sévères dans le cas d'un risque de magnitudemagnitude 8 que d'un risque de magnitude 7 au maximum. Or, estimer correctement l'aléa sismique d'une région n'est pas évident et repose notamment sur l'étude de la sismicité historique d’un lieu, qui peut ou ne pas être disponible. Dans le cas de la Turquie par exemple, plusieurs études avaient signalé le risque d'un séisme de magnitude maximum de 7,4 ou 7,5 sur la faille est-anatolienne. Or, c'est finalement un tremblement de terre de magnitude bien plus importante (7,8) qui est survenu le 6 février 2023. Cet exemple montre la difficulté de prédire des événements naturels.
