Construire sur des bases solides dans les régions sujettes aux séismes

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Fraser Bainbridge

Fraser Bainbridge Member Name

Chargé de projet

Dans les régions touchées par les séismes, notamment en Nouvelle-Zélande, au Japon, en Indonésie ou en Californie, il est difficile de construire des bâtiments sur des bases solides – littéralement. La prévision fiable ou la prévention des séismes relève de l’impossible, mais des méthodes intelligentes d’ingénierie structurale et géotechnique existent pour concevoir des fondations sûres et robustes.

Lors des séismes de 2010 et 2011 dans la région de Canterbury, en Nouvelle-Zélande, une liquéfaction du sol causée par de fortes secousses du sol a gravement endommagé l’infrastructure et les maisons, surtout dans la ville de Christchurch. Dans la foulée des graves dommages causés par les séismes, les Néo-Zélandais se sont mis à constater les dangers potentiels de la construction sur les terrains à risque sismique. Les propriétaires de bâtiments, les communautés et les organismes de réglementation néo-zélandais voient maintenant les avantages potentiels des techniques d’ingénierie d’amélioration des sols pour accroître la résistance sismique des fondations.

Puisque la majorité de la Nouvelle-Zélande est vulnérable aux séismes, tout projet de construction dans ce pays doit inclure une stratégie pour composer avec un état du sol peu favorable. L’objectif est d’atténuer les conséquences de la liquéfaction du sol, tant pour le bâtiment que pour la sécurité du public. La réduction des conséquences potentielles de la liquéfaction peut être une tâche complexe et chronophage, qui fait généralement augmenter les coûts de construction.

Plusieurs mesures géotechniques et structurales s’offrent aux constructeurs pour atténuer les dommages potentiels des séismes. Chacune de ces mesures aura une différente incidence sur la sécurité des personnes, l’échéancier de construction et les coûts. Sans plus tarder, quelle est la meilleure démarche à suivre au début d’un nouveau projet?

Recueillez des conseils diversifiés et gardez l’esprit ouvert

La conception structurale et géotechnique d’un bâtiment construit sur une zone vulnérable aux séismes doit offrir un bon niveau de résistance aux charges sismiques qui seront appliquées au sol, aux fondations et à la structure du bâtiment. Les capacités de charge doivent être calculées avec exactitude pour garantir la sécurité et l’efficacité du concept. Il faut également éviter une conception trop ambitieuse des structures, ce qui entraîne des coûts élevés et n’est pas nécessaire pour la sécurité de la construction.

Les propriétaires, promoteurs, ingénieurs et architectes ont tous avantage à évaluer les différentes options au début du processus de conception. Ainsi, ils pourront correctement évaluer les coûts de construction ainsi que d’autres facteurs, comme les délais de construction et les conséquences environnementales. Pour ajouter une valeur réelle au projet, il est recommandé d’embaucher un expert en géotechnique, un entrepreneur spécialisé et/ou un concepteur de structures dès le départ.

Toute structure, qu’il s’agisse d’un bâtiment, d’un pont ou d’une ligne de chemin de fer, doit être soutenue par un système de fondation sûr. Dans les zones à sismicité élevée et sur les sols vulnérables à la liquéfaction, les équipes de conception optent souvent pour une fondation sur pieux, ce qui n’est pas nécessairement le choix le plus rentable. Dès qu’un engagement est pris en faveur d’une fondation sur pieux, le propriétaire, l’architecte, le promoteur ou le concepteur risque d’avoir de la difficulté à envisager d’autres options, comme l’amélioration des sols.

Les experts en géotechnique devraient participer au processus de conception dès que possible, de sorte à examiner à fond divers concepts de fondations pour la conception géotechnique et structurale. Grâce à cette implication tôt dans le projet, il sera possible d’évaluer les coûts, les avantages et les risques associés à différentes fondations, puis de choisir la solution la mieux adaptée.

Réfléchissez en même temps aux mesures d’amélioration des sols et d’ingénierie structurale

Il est souvent avantageux de bien se renseigner sur les possibilités d’amélioration des sols. Malgré que l’amélioration des sols s’avère parfois un peu plus coûteuse que les pieux de fondation, elle peut générer des économies à l’étape de la conception structurale.

Dans de piètres conditions du sol, les travaux d’amélioration peuvent accroître considérablement la résistance et la rigidité du sol, ce qui permet de construire le bâtiment sur une fondation plus solide. Des sols de fondation robustes peuvent rendre une structure plus robuste et résiliente, en plus de réduire les besoins en soutien supplémentaire. L’amélioration des sols pourrait également réduire les coûts du béton et des armatures. Les avantages potentiels d’une amélioration des sols doivent être évalués selon les particularités du projet.

Bien que les techniques et technologies d’amélioration des sols ne représentent pas une solution universelle, elles peuvent considérablement accroître la résistance des sols en mauvais état. Par exemple, le système de piliers d’agrégat Rammed Aggregate Pier (RAP) consiste à introduire des colonnes d’agrégat rigides dans la matrice du sol existant tout en déplaçant le sol environnant afin de le densifier. Il s’agit d’une solution éprouvée, polyvalente et rentable pour les projets dans des zones à sismicité élevée, où le sol risque de se liquéfier. D’autres technologies sont également envisageables, comme le malaxage in situ du sol à un liant, la compaction dynamique ou la mise en place de colonnes de pierre.

Les promoteurs, ingénieurs en structures et ingénieurs en géotechnique doivent collaborer dès le début du projet afin de déterminer, de clarifier et de communiquer les critères de performance du système de fondations; en autres mots, ce qui est attendu de ce dernier. Ensemble, l’amélioration des sols et l’ingénierie structurale de la superstructure atténuent les risques de tassement du sol statique et induit par liquéfaction dans le long terme. Grâce à des relations de travail fondées sur l’efficacité et le respect entre les ingénieurs structuraux et les ingénieurs en géotechnique, le propriétaire du projet bénéficie d’une valeur ajoutée, car ces deux disciplines permettent de satisfaire aux exigences de conception et de construction d’un système de fondations sûr et efficace.

Trouvez la solution la mieux adaptée au site et au projet

Il n’existe pas de solution universelle ou prescrite quant à la conception de structures qui resteront stables dans des zones sujettes aux séismes. Chaque approche aura une différente incidence sur la sécurité, la performance, les délais et les coûts. Pour assurer la réussite du projet, il faudra trouver le meilleur équilibre selon les circonstances uniques du projet. Une communication efficace entre l’ingénieur en structures et l’ingénieur en géotechnique est cruciale pour atteindre cet équilibre. Autrement dit, les exigences de rendement de l’amélioration des sols et d’ingénierie structurale se complètent pour garantir la réussite du projet.

La clé pour trouver une solution optimale? Bien comprendre les conditions propres au site et les exigences de rendement, obtenir le point de vue de divers experts et garder l’esprit ouvert aux nombreuses solutions de rechange possibles. Lorsqu’un projet est bien pensé dès le départ et que diverses options d’amélioration géotechnique des sols sont envisagées en conjonction avec les besoins en ingénierie structurale, la structure finale a davantage de chances de résister aux futurs séismes.

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