Un séisme ou tremblement de terre se manifeste en surface par une multitude de vibrations du sol. Ces vibrations sont issues des frottements de roches situées en profondeur. Ces frottements de roches sont dûs à une accumulation d’énergie qui se libère brusquement au niveau des failles des plaques tectoniques. Ces tremblements entraînent la création d’ondes sismiques. Deux types d’ondes existent, les ondes de volume et les ondes de surface.

 

1.Les ondes de volume:

Les ondes de volumes se propagent à l’intérieur du globe, la vitesse de propagation de celle-ci dépend du matériau qu’elle traverse et croit plus la profondeur augmente.
Dans les ondes de volume on distingue deux catégories :
 

-Les ondes primaires: ce sont les ondes de compression et les plus rapides
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Les ondes secondaires: ce sont des ondes de cisaillement, elles ne se propagent pas dans les liquides

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Les ondes de surface:
Les ondes de surface sont guidées par la surface de la planète, elles sont plus lentes que les ondes de volume qui elles concentrent un maximum d’énergie et ont globalement une amplitude plus importante.  
Dans les ondes de surface on distingue également deux types:
 

-L’onde de Love: c’est une onde dans le plan horizontal qui exerce un phénomène de cisaillement qui est très dévastateur

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-L’onde de Rayleigh : c’est une onde qui exerce un mouvement horizontal et vertical très complexe.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quand un séisme survient, il peut entraîner une liquéfaction du sol. Cette liquéfaction du sol est dûe à la liaison de l’eau et des sédiments  lors des secousses sismiques. Ce phénomène de liquéfaction sismique n’intervient que sur certains types de sols :
-Sur les sols pulvérulent : sable, gravier, sables limoneux ou argileux ;
-Sur les sols de faible densité ;
-Sur les sols saturés en eau.

Quand une explosion volcanique ou un glissement de terrain sous-marin surviennent sur les fonds océaniques, cela entraîne le déplacement brutal de l’eau situé au-dessus.
Cette grande masse d'eau est peu visible là où la profondeur est importante mais lorsque l’on s’approche des côtes et du littoral on peut observer de hautes vagues qu’on appellera tsunami ou raz de marée. Mais ces raz-de-marrée ont peu d'influence sur les bâtiments en dur contrairement à ce que l'on pourrait croire. Tant que le bâtiment possède une structure en béton et des fondations solides, si le bâtiment n'est pas en bordure d'eau, il a très peu de chance de s'écrouler.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un autre phénomène peu connu, la liquéfaction du sol peut endommager les bâtiments et notamment les gratte ciel, ce phénomène se produit lorsque un sol est saturé en eau et en perd sa portance. Cette perte de portance est dû à la remontée d'eau souterraine provoquée très souvent par des séismes. La liquéfaction peut entraîner l'enfoncement d'un bâtiment sur plusieurs mètres et peut parfois produire des expulsions de jets d'eau en dehors du sol. Ces éléments rendent instable les bâtiments qui peuvent par la suite les faire basculer. Ce phénomène géologique concerne les sols sableux, les terrains vaseux et composés de limon. Pour exemple les sables mouvants sont des liquéfactions de sol.

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                           Liquéfaction du sol lors du séisme de

 

                                                                                                                                                       1964 à Niigata au Japon

                                                                                                                                             

 

 

 

 

 

 

 

Les solutions pour contrer ces différents phénomènes:

 

Tout d’abord il existe des moyens simples mais essentiels à la construction d’un bâtiment résistant aux séismes.
Certaines formes des bâtiments sont notamment à éviter comme la forme en L, en T et 0. Toutefois il est quand même possible de construire des bâtiments avec une forme semblable de l'extérieur en scindant ces bâtiments en plusieurs formes simples. L'homogénéité est essentielle tout comme une bonne répartition des masses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Le cerclage du bâtiment est une solution indispensable pour le bon maintien d’une structure et de son intégrité. Ce cerclage consiste que tous les deux étages, une structure plus rigide soit mise en place pour éviter l’effondrement total de l'immeuble à la chaîne.

 

 

-L’utilisation de joints (plaques caoutchoutées) entre les bâtiments côte à côte permet d’éviter les accrochage et les collisions lors d’un tremblement de terre.

 

 

Les amortisseurs para-sismiques, éléments essentiels contre les séismes dans les pays à fort risque. Il existe de nombreux types d'amortisseurs en fonction du type de bâtiments et du risque.

 

-Les amortisseurs hydrauliques constitués de matériaux ductiles (qui peuvent s’étirer sans se rompre) comme l’acier permettant de diminuer le mouvement du sol qui va s'exercer sur le bâtiment diminuant ainsi les dégâts causés par celui-ci. Il existe deux grands types d’amortisseurs hydrauliques, des amortisseurs verticaux et horizontaux.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Les amortisseurs hystérétiques, comme les amortisseurs hydrauliques, sont constitués de matériaux ductiles et permettent de limiter le déplacement du bâtiment lors d’un séisme. Ces amortisseurs n'ont pas un rôle porteur mais un rôle d’opposer une résistance en se déformant pour absorber une partie du mouvement du sol et ainsi améliorer la stabilité des bâtiments.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Les amortisseurs harmoniques, cas très rare dans le bâtiments, sont des amortisseurs qui permettent la réduction de l'oscillation d’un bâtiment lors d’une tempête ou d’un séisme. Pour mieux comprendre ce système nous allons voir l’exemple de la Taipei 101.

Le dispositif mise en place au sein de la taipei 101 est le plus gros du monde,quand le bâtiment se balance la boule d’acier de 5.5m de diamètre oscille comme un pendule géant, elle exerce alors une pression sur des amortisseurs remplit d’huile qui absorbent le mouvement réduisant ainsi l'oscillation de la tour.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Également les fondations jouent un rôle majeur dans la construction d’un gratte-ciel c’est pourquoi il est nécessaire de réaliser des fondations à l'échelle du bâtiment que l’on veut construire en réalisant auparavent des études géotechniques. Pour exemple la Burj Khalifa de Dubai repose sur un podium de 900 pieux de bétons de 50 mètres de long et de 1,4 mètres de diamètre, permettant ainsi de supporter 900.000 tonnes avec la tour qui en fait 700.000.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D’autre part il existe des éléments essentiels  à mettre en place contre les séisme:
-Le chaînage, encadrement des ouvertures et chaînage vertical pour solidariser l'édifice en hauteur
-Les fondations, doivent avoir une résistance égale aux tensions et tenir ou céder uniformément

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Toutes ces diverses solutions sont très souvent combinées entre elles au sein des gratte ciel pour assurer au maximum l’intégrité structurelle de ceux-ci. Mais il faut tout de même savoir qu'après un séisme de nombreuse parties des gratte ciel comme les amortisseurs par exemple peuvent être lourdement endommagés et déformés ; c’est pourquoi il est nécessaire de contrôler ou de remplacer systématiquement après un tremblement de terre les installations prévues contre.