L’avènement des ordinateurs performants dans le domaine de l’architecture et de la construction a permis d’effectuer des calculs qui, dans le passé, auraient été pratiquement impossibles. C’est le cas du calcul et de la conception des structures pour les zones exposées aux tremblements de terre. L’application de ces puissants ordinateurs à la réalisation de ces calculs accélère le processus, le rend plus précis et facilite l’exploration d’alternatives. Mais comment les structures des bâtiments et des ponts sont-elles calculées pour résister aux effets des tremblements de terre ?
La première étape de la conception d’une structure parasismique consiste à déterminer le niveau d’énergie qu’elle doit pouvoir supporter. En d’autres termes, la conception doit représenter un équilibre entre deux extrêmes : celui des dépenses exorbitantes nécessaires pour résister à une action sismique infinie, et celui de l’insuffisance de sa résistance, voire de sa destruction certaine, sous l’effet de petites secousses telluriques. Et, logiquement, les critères de conception ne seront pas les mêmes pour un hôpital que pour un entrepôt robotisé.
Nous en arrivons donc à l’idée de conception performante, une conception qui est établie en fonction du comportement souhaité de la structure lors d’un tremblement de terre. Par exemple, une structure très flexible restera debout pendant un tremblement de terre, mais les éléments non structurels seront gravement endommagés ; en conséquence, le bâtiment sera inutilisable même s’il ne s’est pas effondré. Il n’est peut-être pas très important qu’une maison perde certaines fonctionnalités, tant qu’elle ne s’effondre pas sur ses habitants ; en revanche, ces fonctionnalités sont essentielles dans un hôpital, qui doit rester opérationnel après un tremblement de terre, au moment où ses services sont le plus nécessaires.
La grande puissance de calcul des ordinateurs nous permet précisément de modéliser les bâtiments en trois dimensions et de simuler leurs mouvements pendant un tremblement de terre avec une grande précision. Ces modèles nous permettent d’identifier les points les plus vulnérables, les points les plus déformables et le niveau potentiel d’effondrement du bâtiment. Par conséquent, l’ingénierie structurelle peut décider stratégiquement des parties de la structure à renforcer, ou des endroits où il faut autoriser des déformations contrôlées, afin que le bâtiment réponde aux exigences fonctionnelles dans différents scénarios sismiques.
Les équipes d’ingénierie structurelle optimisent donc les ressources économiques, qu’elles investissent dans des domaines clés pour améliorer l’habitabilité et la sécurité des bâtiments en cas de tremblement de terre. Ce faisant, elles ne se contentent pas de protéger les structures, mais privilégient également leur capacité à servir les personnes dans les moments critiques.
Par Jorge Laguna, responsable de la section des structures du département d’architecture d’Amusement Logic.
