Protection parasismique |
Place à l’amortissement

Ian Aiken, expert en génie parasismique, souhaiterait protéger plus de constructions d’un séisme dévastateur potentiel en les bâtissant sur des amortisseurs parasismiques de pointe.

Ian Aiken, directeur du Seismic Isolation Engineering, à Emeryville, en Californie.
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Ayant grandi dans la région à la géologie instable de Rotorua, sur l’île du Nord en Nouvelle-Zélande, Ian Aiken rêvait de devenir vulcanologue. C’est sur les conseils d’un cousin qu’il suit, adolescent, ses aspirations et opte pour la carrière d’ingénieur. « Au moins c’est un métier qui te permettra de gagner ta vie », s’était-il entendu dire. Par la suite, il deviendra l’un des experts les plus recherchés en matière de systèmes parasismiques de pointe pour bâtiments et ponts, petits et grands, à travers le monde.

Ian Aiken continue de surveiller attentivement les secousses enregistrées dans la ceinture de feu du Pacifique (l’alignement en forme de fer à cheval de volcans qui bordent les plaques tectoniques de l’océan Pacifique, à travers l’Océanie, le Japon, la chaîne aléoutienne, la Californie et le Chili). Mais, actuellement, il joue les arbitres concernant les derniers progrès effectués dans le domaine de la solidité structurelle dans l’objectif de réhabiliter des bâtiments existants, comme l’hôtel de ville de Los Angeles et le pont de Coronado à San Diego, aux Etats-Unis, ou encore l’hôtel-de-ville de Bucarest, en Roumanie.

Son cabinet-conseil, Seismic Isolation Engineering (SIE) ^*, à Emeryville, en Californie, à l’est de la baie de San Francisco, est spécialisé dans la conception, l’analyse et les essais d’amortisseurs parasismiques. Ceux-ci permettent d’isoler les bâtiments de la terre en cas de séisme.

Beaucoup de travail pour un événement très court

Ian Aiken - Formation : vingt-cinq ans d’expérience en génie parasismique, structurel et civil, dont dix passés à l’université de Berkeley.
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« L’ironie de notre travail veut qu’on passe toute notre vie à préparer des structures pour un événement qui, on l’espère, ne se produira jamais. Et, si c’est le cas, il dure vingt à trente secondes. »
Les études préparatoires sont de grande envergure : jamais les experts en séismologie n’ont eu accès à autant de données enregistrées par des capteurs installés un peu partout, des films et des témoignages pour peaufiner leurs modèles et simulations, toujours dans l’espoir de sauver plus de vies et de protéger plus d’ouvrages lors du prochain séisme.

Pour être exact, les experts comme Ian Aiken ne parlent pas de « systèmes parasismiques », ils préfèrent dire qu’ils fabriquent des structures « résistant aux séismes », supportant les mouvements horizontaux importants et violents à même de faire s’effondrer les édifices de toutes les hauteurs. « L’isolation sismique de la base est la référence technologique absolue : elle est conçue pour résister aux séismes dont la probabilité ne dépasse pas une fois tous les deux mille cinq cents ans, voire plus longtemps. »

Pour les bâtiments ordinaires, la législation exige couramment un niveau inférieur de protection, prévue pour des séismes dont la probabilité de récurrence est plus forte, environ une fois tous les cinq cents ans.

Une arme nouvelle

La capacité de déplacement et de rigidité horizontale de chaque appui est déterminée par la hauteur combinée des couches
de caoutchouc à l’intérieur.
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L’isolation parasismique est une arme relativement nouvelle dans l’arsenal de l’ingénieur civil. Elle consiste à placer un bâtiment ou un pont sur un dispositif isolateur de type amortisseurs, qui peuvent même être glissés sous les colonnes porteuses de bâtiments existants. Ils sont constitués de douzaines de feuillets de caoutchouc et de plaques en acier vulcanisées, souvent renforcées par un noyau en plomb, et ont un diamètre allant jusqu’à 1,5 m. Ils sont conçus pour supporter un poids de plusieurs milliers de tonnes, tout en permettant à la structure de vaciller doucement de 75 cm ou plus dans chaque direction. Cette isolation est la plus appropriée pour sécuriser des bâtiments de taille moyenne, jusqu’à 12 étages, explique Ian Aiken. Mais un grand nombre de structures plus hautes et même des gratte-ciel ont été placés sur des amortisseurs spéciaux.

La technologie existe depuis la fin des années 1970. Elle a été installée pour la première fois sur un bâtiment public en Nouvelle-Zélande en 1981. Elle reste néanmoins un produit de niche, haut de gamme. D’après Ian Aiken, c’est au Japon qu’on trouve le plus grand nombre de structures isolées : environ 2 000 édifices de haute taille, 3 000 à 4 000 maisons plus petites à ossature bois et plusieurs milliers de ponts.

En revanche, les Etats-Unis n’ont installé la technologie que sur 150 constructions environ, principalement de grands bâtiments publics qui ont une importance historique ou une fonction stratégique, comme les hôpitaux, les casernes de pompiers ou les commissariats de police, ainsi que 300 à 400 ponts. Outre les centaines de tours résidentielles japonaises équipées, Ian Aiken ne connaît à l’échelle mondiale que très peu de résidences privées érigées sur des amortisseurs en élastomère. « En incluant la Chine et quelques autres pays, on dénombre peut-être 8 000 à 10 000 structures isolées à travers le monde. Ce n’est qu’une goutte d’eau dans la mer. »

Une technologie trop chère ?

Le critère du coût et un manque de sentiment d’urgence ont empêché l’isolation parasismique de percer à l’extérieur du Japon. « Là-bas, les séismes sont une menace pour toute la société, comme nous l’ont malheureusement montré les événements récents. » Mais, selon lui, les gens pourraient être plus sensibilisés après les récents séismes destructeurs survenus au Chili, en Nouvelle-Zélande et au Japon.

L’isolation parasismique a beaucoup progressé depuis les années 1980 grâce à de meilleures données qui ont optimisé la modélisation et la simulation. Aujourd’hui, les produits et services proposés à travers le monde sont pratiquement tous identiques et normalisés. La société d’Ian Aiken conseille et collabore avec des ingénieurs structurels et la communauté mondiale de fabricants, comme Trelleborg, dont les amortisseurs ANDRE sont toujours fabriqués en petites quantités, à la main, et testés individuellement avant d’être installés.

Toutefois, selon Ian Aiken, on peut envisager autrement l’isolation parasismique et le rôle croissant qu’elle va jouer. « La grande tendance vers l’habitat durable de ces dernières années doit aller au-delà de l’aspect des matériaux et des coûts d’énergie pour prendre en compte le véritable coût de cycle de vie d’un bâtiment. Les frais de destruction, d’immobilisation et de restauration après un séisme peuvent entraîner la faillite d’une société. Ils peuvent même dévaster toute une économie. »

Protéger les infrastructures

Les amortisseurs composites élastomère-acier de Trelleborg font partie des meilleurs systèmes d’isolation parasismique de bâtiments. La capacité de déplacement et de rigidité horizontale de chaque appui est déterminée par la hauteur combinée des couches de caoutchouc à l’intérieur. Ceux qui sont spécialement conçus pour l’isolation parasismique possèdent une grande rigidité verticale, obtenue en utilisant de fines couches de caoutchouc. Les projets d’isolation parasismique de Trelleborg incluent la cathédrale Notre-Dame-des-Anges de Los Angeles et un pont à Istanbul, en Turquie.

^* Le cabinet-conseil Seismic Isolation Engineering (SIE) a été fondé en 1993. Il propose des services de pointe en matière de conseil en ingénierie à des clients aux Etats-Unis, en Europe et dans la région Asie-Pacifique. Il est spécialisé dans la conception, le développement, le test, l’analyse et l’évaluation par des pairs de systèmes avancés d’isolation sismique et de dissipation d’énergie pour des bâtiments, ponts et autres structures existants ou en construction. Le cabinet est basé à Emeryville, dans la baie de San Francisco, et emploie quatre salariés.