Table vibrante au Laboratoire 3S-R © Thierry Morturier
Table vibrante au Laboratoire 3S-R © Thierry Morturier
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Un équipement rare qui sera utilisé pour étudier la résistance sismique des constructions traditionnelles et permettre leur utilisation lors des projets de reconstruction.

Le laboratoire Sols Solides Structures Risques (3S-R – Université Grenoble Alpes / CNRS / Grenoble INP) s'est doté d'une table vibrante, un équipement rare - puisqu’il n’en existe que trois autres en France - qui permet de simuler un tremblement de terre et d’en mesurer l’impact sur une structure ou un ouvrage. Une acquisition capitale pour le projet porté par Yannick Sieffert, maître de conférences à l'Université Grenoble Alpes (UGA) et chercheur au laboratoire 3S-R : étudier la résistance sismique des constructions traditionnelles dans des pays en voie de développement pour permettre leur utilisation lors de projets de reconstruction.

Comment reconstruire après un séisme ?

Le 12 janvier 2010, un séisme de magnitude 7,3 sur l’échelle de Richter ravageait la partie sud de l’île d’Haïti, détruisant 90% des habitations de sa capitale Port-au-Prince et faisant plus de 250 000 morts, 300 000 blessés et 1,3 million de sans-abris.

Lauréat de l’appel à projets Flash - Haïti lancé alors par l’Agence nationale de la recherche (ANR) pour aider à la reconstruction du pays, le laboratoire 3S-R et le Labex AE&CC (Architecture, environnement & cultures constructives) démarrent le projet REparH (2010-2014) : "Partant du constat que les maisons en béton armé de la capitale avaient moins bien résisté que les maisons traditionnelles aux secousses sismiques, nous avons, en partenariat avec l’école d’architecture de Grenoble, développé des moyens de calcul par simulation numérique et des essais expérimentaux afin de caractériser le comportement de ces structures traditionnelles", explique Yannick Sieffert. 

Yannick Sieffert, maître de conférences UGA et chercheur au laboratoire 3S-R ©Thierry Morturier

En s’appuyant sur l’expertise du laboratoire CRAterre (ENSAG) dans le domaine des cultures constructives en terre, un prototype de maison d’habitation basé sur la construction traditionnelle haïtienne mais comportant des améliorations structurelles, a été proposé pour des projets de reconstruction. Dotée d’une ossature bois remplie de pierres maçonnées avec un mortier de terre, cette structure a été soumise à un séisme trois fois plus fort que celui enregistré en 2010, simulé sur la table vibrante de l’Institut Technologique Forêt Cellulose Bois-construction Ameublement de Bordeaux (FCBA). Résultat : la maison est restée debout. Les chercheurs ont ainsi apporté la preuve que les constructions haïtiennes traditionnelles en ossature bois, pourtant délaissées depuis une cinquantaine d’années, résistaient beaucoup mieux aux séismes que les constructions urbaines récentes en béton, qui ont aggravé la catastrophe du fait de leur mauvaise qualité.

Grâce aux résultats du projet REparH, le Ministère des travaux publics, transport et communications de la République d’Haïti a finalement autorisé l’utilisation des méthodes traditionnelles pour la reconstruction du pays.

Une table vibrante au laboratoire 3S-R de Grenoble

Mais Yannick Sieffert ne compte pas s’arrêter là. Quatre ans de ténacité lui auront été nécessaires pour trouver les moyens financiers et techniques afin de doter Grenoble de sa propre table vibrante et continuer l’étude, pour aider aux reconstructions dans d’autres pays victimes de séismes. Le pari est gagné grâce au soutien du labex AE&CC, de l’Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble (ENSAG), de l’UGA, du CNRS, de la structure fédérative VOR (Vulnérabilités des ouvrages aux risques) et de Grenoble INP.

Table vibrante au Laboratoire 3S-R © Thierry Morturier

Avec un tablier d’acier de 2,5 mètres sur 3,5, sa table vibrante uniaxiale est capable de reproduire des secousses comparables à celles provoquées par la plupart des séismes en termes d’accélération, de vitesse, de déplacement et de fréquence. Sur le modèle du projet REparH, il compte l’utiliser pour contribuer à la reconstruction au Népal, touché par deux séismes ravageurs en 2015. Ce projet est soutenu par le CDP Risk@Univ. Grenoble Alpes et a obtenu le financement d'une bourse de thèse.

"Pour le moment, nous sommes encore dans la phase de validation du fonctionnement et de calibration du modèle. Mais l’objectif est dans quelques mois de construire un mur suivant les techniques de maçonnerie traditionnelles népalaises pour prouver leur très bonne résistance aux séismes."

Bientôt, Yannick Sieffert fera donc trembler un mur en pierre de 3 mètres de long et 2 mètres de haut, maçonné en terre, bardé de capteurs de déplacement et filmé à la vitesse de 150 images par secondes pour ne perdre aucune information sur son comportement. Sa particularité : tous les mètres, une rangée de bois interrompt la hauteur de pierres. "Quand une fissure apparaît lors d’un séisme, au lieu de se propager jusqu’en haut du mur, elle est arrêtée au niveau du bois qui a un autre comportement mécanique. Le bois glisse et dissipe de l’énergie, préservant le bâtiment de l’écroulement. On sait empiriquement que cela marche très bien, mais sans validation scientifique, sans norme, cette technique traditionnelle pourtant bien adaptée localement, n’est pas autorisée pour les reconstructions."

Yannick Sieffert collabore avec l'Institut des Sciences de la Terre (ISTerre - UGA / CNRS / USMB / IRD / IFSTTAR) pour récupérer les enregistrements de séismes survenus dans le monde entier. La résistance du mur sera donc éprouvée en conditions réelles : "Les secousses ne dureront que 30 à 60 secondes. Les capteurs permettront d’évaluer le niveau d’endommagement du mur à la fin de chaque expérience. Et tant que le mur sera debout, nous pourrons continuer à l’exploiter."

Les expériences seront donc minutieuses dans leur mise en place, courtes dans leur réalisation mais leurs résultats devraient cette fois encore avoir un fort impact sociétal dans un pays où les tremblements de terre de 2015 ont été une véritable catastrophe économique.


 

Publié le 26 février 2018
Mis à jour le 6 mars 2018

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