Lorsqu’un événement sismique se produit, les bâtiments et les constructions en général sont touchés par actions dynamiques proportionnelles à la masse de la structurepar rapport au niveau d’énergie que le séisme tend à libérer. La réponse du bâtiment à ces contraintes extérieures se manifeste par des dommages et un motif de fissures qui suivent une évolution très particulièrebasé sur la capacité du bâtiment à résister à l’événement sismique. Savoir reconnaître la morphologie des lésions et comprendre le type de dommage est essentiel pour évaluer l’utilisabilité post-événement, le niveau de risque présent et la faiblesses structurelles qui a déclenché la crise.
Blessures les plus courantes causées par les tremblements de terre
Fissures dans le carter et évolution des dégâts
Dans les structures à ossature en béton armé, l’évolution des dommages sismiques commence toujours à partir de systèmes tamponsc’est-à-dire des murs de fermeture extérieurs et des cloisons intérieures en briques. Cela se produit parce que les remplissages, bien qu’ils soient des éléments non structurels (c’est-à-dire non conçus pour absorber les charges agissantes), ils possèdent une rigidité initiale élevée combinée à un comportement extrêmement fragile. Lorsque la charpente tend à s’accommoder des mouvements déclenchés à la base par le séisme, les remplissages s’opposent à ce mouvementétant considérablement endommagés car ils sont incapables de se déformer et de maintenir les niveaux de charge sous l’effet des contraintes internes. Les dégâts se manifestent principalement par deux types de fissures :
- Fissures diagonales en « X »: ils se forment au centre de la paroi en raison des contraintes de traction induites par le mécanisme alterné qui se développe du fait du caractère cyclique de l’action sismique. Ce sont des lésions qui indiquent clairement l’épuisement de la capacité de résistance dans le plan provoqué par la tamponnade.
- Fissures de décollement périmétrique linéaire: ils se développent le long de la ligne de contact entre la maçonnerie en brique et les poutres ou piliers en béton armé. Cette fissure représente la manifestation visuelle du découplage cinématique entre le cadre et le panneau, qui contribuent désormais à des comportements séparés et non plus collaboratifs.
Bien que l’effondrement dans le plan du remplissage représente principalement un dommage économique – accepté dès la phase de conception lorsque les niveaux d’intensité sismique deviennent élevés – le véritable danger réside dans le basculement hors de l’avion. Dans ce scénario, le mur entier pourrait être expulsé vers l’extérieur du bâtiment, entraînant de graves risques pour la sécurité publique le long des issues de secours, même après l’événement sismique.
Fissures dans les murs porteurs
Dans les bâtiments porteurs en maçonnerie, contrairement aux bâtiments à ossature, murs effectuer en même temps que fonction d’isolation et de support de charges verticales et horizontales. Le motif des fissures dans ces structures met directement en évidence l’état de souffrance présent. L’action sismique se traduit principalement par des contraintes parallèles au plan du mur : si ces forces sont d’ampleur importante, des crises structurelles et donc des lésions surviennent. Ces derniers se répartissent en fonction du mécanisme d’effondrement – étroitement lié aux déficiences intrinsèques du mur – qui se déclenche.
- Blessures par coupure diagonale en « X »: la maçonnerie a tendance à se briser le long de surfaces inclinées vers 45°. S’il est de mauvaise qualité ou s’il n’y a pas de liaison efficace entre les rangées de briques, la fissure suit le tracé des joints de mortier ; sinon, la lésion peut traverser les blocs eux-mêmes. Cette crise est déclenchée par une capacité réduite de la maçonnerie à résister aux actions de cisaillement. Toute lésion traversant un mâle de maçonnerie compromet la capacité de la structure à redistribuer les forces sismiques et réduit la section résistante utile pour résister aux charges gravitationnelles du bâtiment, exposant le bâtiment à d’éventuels effondrements, même après le tremblement de terre.
- Blessures par flexion horizontale: ils sont situés à la base ou au sommet des murs en maçonnerie. Ils sont provoqués par l’action sismique de renversement qui tend à faire pivoter le mur, provoquant le soulèvement d’un bord et une forte compression concentrée sur le bord opposé. Contrairement au mécanisme de cisaillement, cette lésion donne beaucoup plus de capacité à maintenir la charge verticale sur la maçonnerie, limitant la surcharge des autres murs et réduisant le risque d’effondrement éventuel du plancher.
- Fentes d’angle verticales: ils témoignent de la séparation entre murs orthogonaux. Ils indiquent que le « wall box » a cessé de fonctionner de manière monolithique et qu’un mouvement de renversement de la façade s’opère (appelé cinématique hors plan). La présence de fissures de ce type compromet sérieusement la statique globale du bâtiment et sa capacité à résister aux charges verticales présentes. C’est pourquoi il est essentiel de prendre rapidement des mesures de sécurité temporaires, telles que l’étaiement.
Dommages aux poutres et piliers
Dans les bâtiments en béton armé, les dommages varient selon le schéma structurel utilisé, qui peut comprendre de simples charpentes ou des murs parasismiques (dont les dommages sont comparables à ceux décrits pour les piliers en maçonnerie). Dans les systèmes à ossature, lorsque le séisme dépasse le seuil de résistance des remplissages, l’énergie sismique est transférée intégralement dans les principaux éléments structurels: les poutres, piliers et nœuds de connexion. Concernant le design moderne, basé sur les critères de la hiérarchie de résistance, le formation de fissures sur les poutres, surtout à leurs extrémités, et moins sur les piliers. Dans les bâtiments existants ou inadéquats, cependant, les dommages affectent les piliers et les nœuds poutres-colonnes, se manifestant par des fissures inclinées à 45° dues au cisaillement, à l’écrasement du béton, à l’expulsion de l’enrobage en béton et au gauchissement des barres d’armature longitudinales dû au manque d’étriers de confinement efficaces. Ce dommage est associé à un augmentation progressive des déplacements latéraux du châssis.
Stabilité mondiale
Le véritable point de non-retour pour la stabilité globale du bâtiment est atteint lorsque le Les déplacements latéraux deviennent visibles à l’œil nuactivant le dangereux effet P-Delta. Il s’agit d’un mécanisme de crise géométrique extrêmement insidieux car il s’auto-alimente à travers un cercle vicieux structurel.
La force du tremblement de terre pousse le bâtiment sur le côté, déformant les piliers de leur position d’origine. Le poids des étages supérieurs et des étages, qui pèse normalement le long de l’axe vertical des piliers, se retrouve soudainement désaligné en raison du déplacement latéral. Ce désalignement génère un poussée de renversement interne supplémentairece qui oblige les piliers à se courber davantage vers l’extérieur. Une réaction en chaîne instable est alors activée : l’augmentation du déplacement latéral amplifie l’effet de renversement de la charge verticale, qui à son tour génère un déplacement supplémentaire. Lorsque la poussée supplémentaire induite par le poids désaligné dépasse la capacité de résistance des sections en béton armé désormais fissurées, la structure perd la capacité de supporter ses charges statiques, déclenchant un effondrement structurel soudain et catastrophique.