Comment sont conçus les bâtiments parasismiques ?

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Les tremblements de terre sont les calamités les plus destructrices détruisant presque tout sur Terre ; des destructions importantes se produisent sur les structures du bâtiment, coûtant des vies et causant des dommages qui nécessitent une somme d'argent suffisante pour être réparés.

Un tremblement de terre envoie des ondes de choc qui font trembler le sol dans toutes les directions possibles, tout comme des ondulations. Généralement, les bâtiments sont conçus pour résister aux forces verticales, et non aux forces horizontales souterraines. Avec la différence de forces et de vitesses entre le haut et le bas du bâtiment, la fondation ou la charpente du bâtiment est déséquilibrée, provoquant son effondrement.

Selon le Centre d'information sur les tremblements de terre, en moyenne, Tremblements de terre 20,000 surviennent chaque année dans le monde entier, causant des dommages et des pertes considérables. Par conséquent, la conception d'un bâtiment parasismique est obligatoire.

Avec l'avancement de la technologie en collaboration avec différents matériaux, les architectes et les ingénieurs ont développé de nouvelles conceptions et techniques de construction qui peuvent mieux résister aux tremblements de terre.

Regardons les détails de la façon dont les bâtiments parasismiques peuvent être conçus.

Comment faire une conception à l'épreuve des tremblements de terre ?


Différents facteurs doivent être pris en compte lors de la conception de bâtiments capables de résister aux tremblements de terre, comme ci-dessous :

1. Créer une base solide

Une fondation de bâtiment qui a de la résistance, de la rigidité et de l'élasticité peut résister au niveau de force généré par un tremblement de terre. Ceci peut être réalisé grâce à une configuration structurelle appropriée avec Services BIM structurels qui garantit des détails conçus avec précision des éléments structurels, tels que les poutres, les colonnes, les disciplines et les connexions entre eux. Vous pouvez obtenir la base solide et flexible requise avec deux techniques.

a) Méthode d'isolation de base : Ici, la fondation du bâtiment est un peu surélevée au-dessus du sol. Une série de roulements ou de coussinets flexibles en acier, en caoutchouc ou en plomb est utilisée comme base sur laquelle le bâtiment est construit. Ces coussinets réglables sont très rigides verticalement et flexibles horizontalement. Ces coussinets flexibles peuvent absorber les ondes sismiques pendant le tremblement de terre, provoquant un léger déplacement de la base du bâtiment et la stabilité de la structure supérieure, ce qui entraîne beaucoup moins ou pas de destruction.

b) Dispositifs de dissipation d'énergie: Lorsque le tremblement de terre frappe, l'énergie vibratoire se propage via le mouvement du sol au bâtiment. Ce type d'énergie ne peut pas être dissipé par le bâtiment lui-même, provoquant des déformations. Pour surmonter cela, des dispositifs énergétiques ou des dispositifs de contrôle des vibrations à haute capacité d'amortissement sont installés dans le bâtiment, ce qui réduit l'entrée d'énergie sismique dans le bâtiment. Les appareils, souvent appelés amortisseurs, sont de types variés, tels que les amortisseurs à friction, les amortisseurs métalliques, les amortisseurs viscoélastiques, etc.

2. Une structure et une forme de bâtiment renforcées

La structure globale du bâtiment est à prendre en compte lors de la conception d'un bâtiment parasismique. Les architectes et les ingénieurs ont un tas de méthodologies pour renforcer les structures de base du bâtiment.

a) Bâtiment en forme de triangle : La forme à feuilles persistantes lors de la conception de l'architecture est un triangle. Ceux-ci sont considérés comme les plus résistants aux tremblements de terre. Ils offrent plus d'aversion aux torsions et aux virages du mouvement du sol, diminuant presque le balancement du bâtiment au moment du tremblement de terre.

 b) Murs de cisaillement : Les bâtiments en béton armé sont constitués de murs verticaux en forme de plaques appelés murs de cisaillement. Les murs de cisaillement ont également des colonnes pour supporter les charges de gravité. Il équipe les grands bâtiments de résistance et de rigidité dans le sens de leur orientation/fondation, réduisant ainsi le balancement latéral du bâtiment et causant moins de dommages structurels.

c) Diaphragmes : Ce sont les composants structurels horizontaux du bâtiment qui transfèrent les charges latérales aux murs de cisaillement. Ils sont généralement utilisés pour stabiliser les forces et éliminer les tensions au moment du séisme et sont une partie essentielle du système de résistance sismique.

 d) Cadres résistants aux moments :  Ceux-ci sont constitués de poutres et de poteaux selon un schéma tel que la flexion de ceux-ci offre une résistance aux forces horizontales. Ceux-ci sont faits d'acier, de béton ou de maçonnerie et peuvent offrir une flexibilité supplémentaire au moment d'un tremblement de terre, quel que soit le placement des éléments de conception du bâtiment.

 3. Amortissement 

L'amortissement est le contrepoids aux forces de mouvement du sol. Nous avons déjà vu l'une des méthodologies d'amortissement dans la fondation. L'autre amortissement typique est la puissance pendulaire. Dans le cas d'une structure d'immeuble de grande hauteur, un système hydraulique est placé au sommet du bâtiment qui se raccorde à un poids lourd ou à un ballon suspendu. Lorsqu'un tremblement de terre frappe et que le bâtiment oscille, la balle joue le rôle d'un pendule et se déplace dans la direction opposée du bâtiment pour contrecarrer le mouvement, amortissant ainsi l'énergie/force.          

 4. Matériau résistant aux tremblements de terre

 Les matériaux choisis pour la construction d'un bâtiment affectent davantage sa stabilité. Pour qu'un matériau puisse résister aux contraintes et aux vibrations lors d'un tremblement de terre, il doit avoir une ductilité élevée. Tout bâtiment construit à l'aide acier de construction peut survivre à la force en se pliant sans se casser. Il est très malléable et a une variété de formes et de tailles. D'autre part, le bois a également une grande résistance pour retenir la tension et la pression. De nombreux matériaux hybrides créés par des scientifiques, tels que l'alliage à mémoire de forme, l'acier renforcé de fibres, les polymères et le bambou, forment diverses structures et se sont avérés être un matériau de résistance important pour les bâtiments.

 En plus des points énumérés ci-dessus, des architectes, des ingénieurs et des chercheurs ont mis au point des moyens de rediriger complètement la force, appelée cape d'invisibilité sismique. Cela comprend un mélange d'anneaux en béton et de plastique concentrique placé sous la fondation qui redirige les forces de mouvement du sol, l'empêchant ainsi d'entrer dans le bâtiment lors de la conception de bâtiments parasismiques.

 Conclusion:

Compte tenu du tremblement de terre, personne ne sait à quel point il peut être fort et quelles conséquences il peut entraîner. Par conséquent, la conception de modèles de bâtiments résistants aux tremblements de terre est une solution phénoménale. QeCAD et QeBIM utiliser une technologie et des outils modernes et avancés pour concevoir et modéliser votre bâtiment avec Services BIM offrant la plus grande sécurité et intégrant les codes de conception standard du bâtiment. Nos architectes et ingénieurs effectuent diverses itérations lors de la conception pour protéger la structure contre les activités sismiques potentielles.