Tpe sur le génie parasismique

Les systèmes d’appuis et d’amortisseur

Les appuis parasismiques ont un grand intérêt pour la plupart des pays concernés par le risque sismique. L’installation de ceux-ci nécessite de nombreuses études, au niveau du terrain et des bâtiments, pour choisir la solution la mieux adaptée. Il faut adapter le type avec la durée de vie du bâtiment afin d’éviter tout problème lié au vieillissement (cette accélération du vieillissement pouvant être dûe à la température à l’humidité ou aux agents chimiques). De plus, ces appuis doivent être capables de résister à des séismes d’intensité plus forte que celle observée avant la conception de bâtiment.

 

a) Les appuis à déformation:

 

Les appuis sont constitués de matériaux légèrement déformables appelés élastomères, naturels tels que le caoutchouc ou synthétiques comme le néoprène, eux-mêmes séparés par des plaques d'acier appelées frettes. Ceux-ci sont les plus courants ils sont utilisés depuis les années 60. Ils permettent une flexibilité horizontale et ainsi un déplacement de la superstructure en bloc dans le sens contraire au déplacement du sol (appelé inertie). De ce fait il réduit considérable le déplacement relatif des étages. Plus les élastomères sont élastiques/flexibles, moins les charges sismiques ressenties par le bâtiment sont importantes. Cependant une trop grande flexibilité des appuis diminue considérablement la stabilité de l'ouvrage en temps normal. Ces appuis sont donc appelés à juste titre « à déformation » car ils se déforment pour diminuer les effets des secousses sur le bâtiment.

 

Nous allons prendre un type d’appuis à déformation, les amortisseurs élastoplastiques.

L’appui en élastomère fretté est de forme carrée ou ronde (il est généralement de petite taille). Il est constitué d’un empilement de feuillets d’élastomère séparés par des frettes métalliques. La présence de ces dernières placées dans le sens vertical confère aux appuis une grande rigidité. Ils peuvent se déformer facilement en cisaillement horizontal puisqu’ils permettent d’obtenir une grande souplesse vis-à-vis des efforts horizontaux du séisme agissant sur le bâtiment.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) Les amortisseurs par frottement

 

On appelle des amortisseurs par frottements les appareils d’appuis glissants utilisés pour les ponts par exemple, libérant les déplacements de longue durée du tablier (partie supportant les voies de circulation). Les frottements varient selon de multiples facteurs (la pression de contact, la température ambiante, l’état de surface de glissement…). Le glissement intervient lorsque la force de séisme dépasse la force maximale développée par le frottement, c’est alors qu’une partie de l’énergie du séisme est dissipée.

Cependant, à la différence des appuis à déformation, ils sont disposés à divers endroits stratégiques de la superstructure (par exemple dans les étages) et dissipent l'énergie par un frottement sec. Lors d'un tremblement de terre, il permet la déformation du bâtiment tout en la maîtrisant : son système mécanique coulissant fait qu'il reste toujours porteur. Ces amortisseurs se révèlent être les plus efficaces et les plus durables, puisqu'ils reprennent leur position initiale sans dommages.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c) Les amortisseurs visqueux

 

Ces amortisseurs sont comparables à un vérin hydraulique à double effet et dont la capacité de dissiper l’énergie est forte. Normalement, il se compose de deux chambres remplies d’huile hydraulique ou de pâte silicone. Celles-ci sont raccordées l’une à l’autre par des soupapes calibrées (obturateurs sous tension de ressort dont le soulèvement et l’abaissement alternatifs permettent de régler le mouvement d’un fluide) afin de permettre des déplacements de longue durée et une dissipation d’énergie provoquée par le mouvement sismique. 

Les éléments dissipateurs peuvent être en acier spécial, dont le rôle est d’absorber les efforts sismiques horizontaux et de dissiper l’énergie. La figure ci dessous montre un cas où ces éléments sont combinés avec un appareil d’appui classique en acier « Téflon » dont le but est de transmettre uniquement les charges verticales. On y voit également un appareil en élastomère fretté avec un noyau cylindrique en plomb.

Ces systèmes sont constitués de tiges solidaires à la structure plongeant dans un matériau très dense mais déformable, comme le bitume de grande viscosité, l'huile de grande densité et le plomb (qui a la propriété de se recristalliser après déformation).

 

De même que les amortisseurs hystérétiques, ils se déforment tout en opposant une résistance assurant ainsi une plus grande stabilité du bâtiment. Le désavantage de ces amortisseurs est le besoin de maintenir une température pour le fluide : en effet celui peut avoir des propriétés différentes à -10°C ou à 35°C.