tout au long de l’histoire, nous avons construit des structures et des villes impressionnantes uniquement pour qu’ils rencontrent les forces de la nature. Les tremblements de terre sont l’une des forces les plus destructrices de la terre — les ondes sismiques dans tout le sol peuvent détruire des bâtiments, prendre des vies, et coûte d’énormes sommes d’argent pour la perte et la réparation.

selon le Centre National D’Information sur les tremblements de terre, il y a en moyenne 20 000 tremblements de terre chaque année -16 d’entre eux étant des catastrophes majeures., Le 20 septembre 2017, une magnitude de 7,1 a secoué la capitale du Mexique et tué environ 230 personnes. Comme dans le cas d’autres tremblements de terre, les dommages n’ont pas été causés par le séisme lui-même, mais par l’effondrement de bâtiments avec des personnes à l’intérieur, ce qui rend les bâtiments antisismiques indispensables.

au cours des dernières décennies, les ingénieurs ont introduit de nouveaux modèles et matériaux de construction pour mieux équiper les bâtiments pour résister aux tremblements de terre. Lisez la suite pour savoir comment les bâtiments antisismiques sont conçus aujourd’hui.,

comment les tremblements de terre impactent les bâtiments

avant d’examiner les caractéristiques, il est important de comprendre comment les tremblements de terre impactent les structures artificielles. Lorsqu’un tremblement de terre se produit, il envoie des ondes de choc à travers le sol à intervalles rapides et courts dans toutes les directions différentes. Alors que les bâtiments sont généralement équipés pour gérer les forces verticales de leur poids et de la gravité, ils ne peuvent pas gérer les forces côte à côte émises par les tremblements de terre.

Cette charge horizontale fait vibrer les murs, les planchers, les colonnes, les poutres et les connecteurs qui les maintiennent ensemble., La différence de mouvement entre le bas et le haut des bâtiments exerce une contrainte extrême, provoquant la rupture du cadre de support et l’effondrement de toute la structure.

comment rendre un bâtiment antisismique

pour concevoir un bâtiment antisismique, les ingénieurs doivent renforcer la structure et contrer les forces d’un tremblement de terre. Étant donné que les tremblements de terre libèrent de l’énergie qui pousse sur un bâtiment d’une direction, la stratégie consiste à pousser le bâtiment dans le sens opposé. Voici quelques-unes des méthodes utilisées pour aider les bâtiments à résister aux tremblements de terre.,

créer une fondation Flexible

Une façon de résister aux forces terrestres est de « soulever” les fondations du bâtiment au-dessus de la terre. L’isolation de la Base consiste à construire un bâtiment sur des patins flexibles en acier, en caoutchouc et en plomb. Lorsque la base se déplace pendant le tremblement de terre, les isolateurs vibrent tandis que la structure elle-même reste stable. Cela aide efficacement à absorber les ondes sismiques et à les empêcher de traverser un bâtiment.

contre les Forces avec amortissement

Vous savez peut-être que les voitures ont des amortisseurs., Cependant, vous ne savez peut-être pas que les ingénieurs les utilisent également pour fabriquer des bâtiments antisismiques. Similaires à leur utilisation dans les voitures, les amortisseurs réduisent l’ampleur des ondes de choc et aident les bâtiments à ralentir. Ceci est accompli de deux manières: dispositifs de contrôle vibratoire et amortisseurs de pendule.

Vibratoire des Dispositifs de Contrôle

La première méthode consiste à placer des amortisseurs à chaque niveau d’un bâtiment entre un poteau et une poutre. Chaque amortisseur se compose de têtes de piston à l’intérieur d’un cylindre rempli d’huile de silicone., Lorsqu’un tremblement de terre se produit, le bâtiment transfère l’énergie de vibration dans les pistons, pousse contre l’huile. L’énergie est transformée en chaleur, dissipant la force des vibrations.

Pendule Alimentation

une Autre méthode d’amortissement est pendule de puissance, utilisé principalement dans des gratte-ciel. Les ingénieurs suspendent une grosse boule avec des câbles en acier avec un système hydraulique au sommet du bâtiment. Lorsque le bâtiment commence le balancement, la balle agit comme un pendule et se déplace dans la direction opposée pour stabiliser la direction., Comme l’amortissement, ces caractéristiques sont ajustées pour correspondre et contrer la fréquence du bâtiment en cas de tremblement de terre.

protéger les bâtiments des Vibrations

Au lieu de simplement contrecarrer les forces, les chercheurs expérimentent des façons dont les bâtiments peuvent dévier et rediriger complètement l’énergie des tremblements de terre. Surnommée la « cape d’invisibilité sismique », cette innovation consiste à créer une cape de 100 anneaux concentriques en plastique et en béton et à l’enterrer à au moins trois pieds sous les fondations du bâtiment.,

lorsque les ondes sismiques pénètrent dans les anneaux, elles sont obligées de se déplacer vers les anneaux extérieurs pour faciliter leur déplacement. En conséquence, ils sont essentiellement canalisés loin du bâtiment et dissipés dans les plaques dans le sol.

renforcer la Structure du bâtiment

pour résister à l’effondrement, les bâtiments doivent redistribuer les forces qui les traversent lors d’un événement sismique. Les murs de cisaillement, les croisillons, les diaphragmes et les cadres résistant au moment sont au cœur du renforcement d’un bâtiment.,

Les murs de cisaillement sont une technologie de construction utile qui aide à transférer les forces sismiques. Faits de panneaux, ces murs aident un bâtiment à garder sa forme pendant le mouvement. Les murs de cisaillement sont souvent soutenus par des croisillons diagonaux. Ces poutres en acier ont la capacité de supporter la compression et la tension, ce qui aide à contrecarrer la pression et à repousser les forces vers la fondation.

les diaphragmes sont une partie centrale de la structure d’un bâtiment., Composés des planchers du bâtiment, du toit et des ponts placés sur eux, les diaphragmes aident à éliminer la tension du sol et à pousser la force vers les structures verticales du bâtiment.

Les cadres résistant au Moment offrent plus de flexibilité dans la conception d’un bâtiment. Cette structure est placée parmi les joints du bâtiment et permet aux colonnes et aux poutres de se plier tandis que les joints restent rigides. Ainsi, le bâtiment est capable de résister aux forces plus importantes d’un tremblement de terre tout en permettant aux concepteurs plus de liberté pour organiser les éléments de construction.,

matériaux Antisismiques

bien que les amortisseurs, les pendules et les « capes d’invisibilité” puissent aider à dissiper l’énergie dans une certaine mesure, les matériaux utilisés dans un bâtiment sont également responsables de sa stabilité.

acier et bois

Pour qu’un matériau de construction résiste aux contraintes et aux vibrations, il doit avoir une ductilité élevée — la capacité de subir de grandes déformations et tensions. Les bâtiments modernes sont souvent construits avec de l’acier de construction — un composant de l’acier qui se présente dans une variété de formes qui permettent aux bâtiments de se plier sans se casser., Le bois est également un matériau ductile surprenant en raison de sa haute résistance par rapport à sa structure légère.

matériaux innovants

Les scientifiques et les ingénieurs développent de nouveaux matériaux de construction avec une rétention de forme encore plus grande. Les Innovations telles que les alliages à mémoire de forme ont la capacité de supporter de lourdes contraintes et de revenir à leur forme d’origine, tandis que la pellicule plastique renforcée de fibres-fabriquée à partir d’une variété de polymères — peut être enroulée autour des colonnes et fournir jusqu’à 38% de résistance et de ductilité supérieures.

Les ingénieurs se tournent également vers les éléments naturels., Les fibres collantes mais rigides des moules et le rapport résistance / Taille de la soie d’araignée ont des capacités prometteuses dans la création de structures. Le bambou et les matériaux imprimés en 3D peuvent également fonctionner comme des structures légères et imbriquées avec des formes illimitées qui peuvent potentiellement fournir une résistance encore plus grande pour les bâtiments.

Au fil des ans, des ingénieurs et des scientifiques ont mis au point des techniques pour créer des bâtiments antisismiques efficaces. Comme la technologie et les matériaux sont avancés aujourd’hui, il n’est pas encore possible pour la construction de résister complètement à un puissant tremblement de terre indemne., Pourtant, si un bâtiment est capable de permettre à ses occupants de s’échapper sans s’effondrer et de sauver des vies et des communautés, nous pouvons considérer que c’est un grand succès.