Chaque civilisation et leurs constructions a été confrontés à des séismes de plus ou moins grande magnitude. Grâce à des techniques de construction parasismique traditionnelles, certains de ces édifices ont traversé les millénaires.
Qu’est-ce qu’une construction parasismique ?
On désigne par construction parasismique l’ensemble des normes et réglementations à mettre en place lors de la construction d’un bâtiment, afin que celui-ci soit en mesure de résister à d’éventuels séismes.
Les principes de construction parasismique en Europe sont édictés par l’Eurocode 8. C’est le référentiel qui définit l’intégralité des règles à respecter lors de l’édification de bâtiment, selon la taille et la fonction, dans le cadre d’une construction en zone de risque sismique.
Il est important de noter que l’application de ces règles n’implique pas qu’un bâtiment sera en mesure de résister à n’importe quel niveau de séisme. Les normes de construction parasismique sont là pour assurer qu’un édifice ne s’effondrera pas en cas de séisme historiquement vraisemblable.
Si aujourd’hui les outils mathématiques et techniques permettent de connaître le fonctionnement des séismes et de développer des solutions de construction en conséquence, qu’en est-il des bâtiments édifiés par nos ancêtres il y a plusieurs siècles, voire millénaires, qui ont traversé le temps en résistant à de nombreux séismes parfois très violents ?
Les bâtiments anti sismiques anciens
Construits il y a des millénaires, des bâtiments aussi anciens que le Grand Temple Qasr Al-Bint de Pétra en Jordanie, ou la pagode du temple Hōryū-ji au Japon ont fait face à des tremblements de terre de magnitude extrême. Témoins d’une époque reculée dont les méthodes et connaissances architecturales tenaient plus de l’empirisme que du calcul et de la modélisation, ces édifices n’en sont pas moins des merveilles de construction parasismique.
Le temple Qasr Al-Bint de Pétra et ses bandes de séparation en bois
Sur le site archéologique semi-troglodyte de Pétra, établi il y a environ 3 000 ans et situé en Jordanie, le Grand Temple Qasr Al-Bint trône depuis l’an -30 av. J.-C. Alors que l’on fait état d’au moins trois séismes majeurs entre l’an 746 et l’an 757, qui auraient détruits des villages entiers construits en terre, le Grand Temple est, lui, toujours debout.
Cet édifice d’une hauteur initiale de 23 mètres, est partagé en trois étages par deux bandes de séparation en bois. Des modélisations ont mis en évidence que la présence de bandes de bois à certains niveaux de la structure permettait de réduire jusqu’à 50 % l’effet de cisaillement dû aux tremblements de terre !
La technique de construction parasismique employée pour le temple Qasr Al-Bint consiste à apporter, grâce aux bandes de séparation en bois, davantage de flexibilité à la structure du bâtiment. Ainsi, en cas de séisme, la friction de ces joints en bois sur la pierre contribue à absorber et dissiper les secousses.
La pagode à cinq étages du temple Hōryū-ji et son shinbashira
Un autre exemple de construction parasismique millénaire nous vient tout droit du Japon, un pays qui connaît plus de mille secousses sismiques chaque année. Il s’agit de la pagode à cinq étages du temple Hōryū-ji, haute de 32 mètres et édifiée il y a 1400 ans. Cette construction a résisté face à plusieurs dizaines de séismes de forte magnitude, tel le tremblement de terre de Kobe, en 1995, dont la magnitude s’élevait à 7,2.
Quel procédé de construction parasismique les architectes d’alors ont-ils mis en œuvre pour assurer la pérennité de la pagode ? Là encore, c’est une ingénieuse structure en bois qui assure l’absorption et la dissipation des ondes sismiques.
Un pilier central en bois, le shinbashira, est posé mais non ancré dans le sol et s’élève jusqu’au sommet de la pagode. De plus, chaque étage de l’édifice est posé sur le précédent à l’aide d’un mécanisme de joints en bois, au lieu d’être encastré. Seul le dernier étage de la pagode est fixé au shinbashira.
En cas de séisme, la structure du bâtiment accompagne alors les différents mouvements verticaux et horizontaux du sol. Les étages n’étant pas liés entre eux, le jeu qui se crée permet de contrôler l’amplitude des oscillations et assure la stabilité de la structure.
Les bâtiments résistants aux séismes dans la construction actuelle
Comme on peut le constater, les ingénieurs de l’époques ont su déployer des trésors d’architecture pour bâtir des constructions parasismiques. A l’heure actuelle, les techniques ont évolué et permettant d’édifier des immeubles de grande hauteur aux dimensions renversantes, comme celles de la tour Taipei 101 ou les nombreux gratte-ciels de la métropole de Tokyo, au Japon.
Néanmoins, la totalité des chantiers actuels répondant aux normes de construction parasismique doivent se plier à une règle essentielle : la mise en place de joints parasismiques.
Le gratte-ciel Taipei 101 et son amortisseur harmonique
La tour Taipei 101 a été construite entre 1999 et 2004 à Taiwan et culmine à 508 mètres. Avec une telle hauteur, comment la structure de ce gratte-ciel peut-elle résister aux séismes ?
Le secret de l’édifice réside en son sommet, avec le principe de l’amortisseur harmonique. Cette imposante masse de 660 tonnes permet de stabiliser la structure si celle-ci se met à osciller sous l’effet d’un tremblement de terre. En effet lors de séismes, les mouvements horizontaux et verticaux de la structure provoqués par les secousses sismiques peuvent provoquer dommages, cassures et effondrements des bâtiments.
Ainsi l’amortisseur harmonique, comme celui du gratte-ciel Taipei 101 va osciller sur la même fréquence que le bâtiment, mais de manière déphasée. Ce “contrepoids” va permettre de réduire les oscillations structurelles. Dans le cas de la tour Taipei 101 par exemple, l’amortisseur harmonique amenuise les mouvements de la structure de 40 à 50 % en cas de séisme !
Les constructions courantes et leurs joints parasismiques
Si l’amortisseur harmonique est une technique peu employée, l’intégralité des bâtiments édifiés selon les normes de construction parasismique doit en revanche comporter des joints parasismiques.
Le joint parasismique est un espace vide de tout matériau, qui empêche deux constructions mitoyennes ou deux parties d’un même édifice de s’entrechoquer en cas de mouvement dû à un tremblement de terre.
Le joint parasismique est un joint de dilatation spécifique devant répondre aux normes de construction parasismique. Les bureaux d’études prennent généralement en charge la modélisation, entre autres, des joints parasismiques, dont la largeur se calcule en fonction des déformations possibles.
Découvrez nos joints sismiques
Un minimum réglementaire impose néanmoins une largeur de 4 cm en zone de risque sismique1 et de 6 cm en zone de risque sismique 2 et 3 pour les ouvrages à risque normal. De cette manière, on prévient tout risque de choc entre deux structures, qui risquerait de causer d’importants dommages aux édifices, voire leur effondrement.
Avec des séismes de plus en plus importants, la construction parasismique n’a jamais été autant d’actualité qu’aujourd’hui. Le choix des matériaux est quelque chose de primordial lors de la construction de ce type d’édifice. Ainsi, il est très important de faire appel à des professionnels du secteur qui sauront choisir les meilleurs matériaux mais surtout les plus adaptés aux besoins.