2) Isolation parasismique

L'isolation à la base repose sur le principe que si la période de vibration de la structure est augmentée suffisamment pour s’éloigner de la période d’excitation prédominante du tremblement de terre, les accélérations transmises à celle-ci (et par conséquent les forces) sont considérablement réduites.

 

 a- Les systèmes à base d’élastomère (exemple du pont d'Akashi)

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 permettent une flexibilité horizontale et ainsi un déplacement de la superstructure (cf schéma) en bloc dans le sens contraire au déplacement du sol. 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.

 

 

 b- Les systèmes à base de glissement:

Ce système a un principe similaire à celui des appuis à déformation : il permet de diminuer les forces horizontales. Cependant la technique est sensiblement différente : il s'agit ici de deux blocs distincts qui glissent l'un par rapport à l'autre (la superstructure et la fondation +les  appuis) il permet le découplage des mouvements de la superstructure de ceux des éléments de fondation au moyen d’interface de glissement. Ce système comme l'autre n'est pas affecté par les forces verticales car ces forces ne font qu'augmenter ou diminuer la charge verticale du bâtiment (en clair, le poids du bâtiment diminue lorsque les forces « soulèvent » la superstructure et augmente lorsque les forces reviennent et écrasent la superstructure vers le sol…). De ce fait, il n'y a pas de déplacement relatif des étages comme pour les forces horizontales et donc ces ondes ne forment aucun risque d'effondrement.

Les appuis à glissement se concentrent donc sur les forces horizontales. L’interface de glissement permet de dissiper l’énergie sismique par frictions (frottements). Le glissement permis par celle-ci ne doit néanmoins pas être trop important sous peine de mouvements trop brusques : on choisi donc les matériaux de frottement en fonction de leurs particularités architecturales et de la masse du bâtiment. De plus la forme concave de la partie supérieure assure une protection optimale, car même si les forces sont très importantes il n'y a pas d'effet de butée du plot de glissement contre les plots de retenue, car la vitesse est fortement diminuée.

Heureusement le déplacement relatif maximal des plaques est limité : le bâtiment ne peut pas glisser indéfiniment vers un côté et ainsi se détruire. La recherche a prouvé que même lors de séisme de grande intensité et avec des matériaux à coefficients de frottements élevés, le déplacement du bâtiment par rapport au sol ne dépassait pas plus de 25 %.Ceci est dû à la nature des ondes lors d'un séisme : celles-ci provoquent toujours des mouvements symétriques (lorsqu'elles déplacent la superstructure de 1 m vers la gauche elles le déplacent ensuite de 1m vers la droite) et de courte durée. Ces appuis sont très efficaces, largement supérieurs à la réglementation demandée en matière de protection sismique. Il faut savoir qu'on peut également associer les deux précédents appuis pour une efficacité encore accrue (ces systèmes sont alors tout simplement appelés « appuis à glissement et déformation »). En revanche, l’augmentation de la période engendre des déplacements plus importants concentrés au niveau de l’isolateur. Dès lors l’incorporation d’un dispositif de dissipation d’énergie (amortissement) à l’isolateur est requise afin de contrôler les déplacements et réaliser un compromis satisfaisant entre la réduction de la force et l’accroissement du déplacement.

 

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