FONDATIONs
Tout d’abord, le rôle des fondations est d’assurer la solidité de la superstructure face aux vibrations potentielles causées par les séismes. Pour cela, les fondations assurent une solidité en profondeur qui permet de lier la superstructure à un sol sain (solide).
L'isolation sismique des fondations consiste à dissocier le mouvement du sol du mouvement de la structure afin de réduire les forces transmises à cette dernière (réduire l’amplitude des déformations dans la structure). Les forces qu'exercent les séismes sur la structure isolée sont normalement de l'ordre de 3 à 10 fois plus petites que les forces pouvant s'appliquer à la structure non isolée. Les fondations choisies dépendent de la zone géographique où elles sont implantées car leur efficacité varie en fonction de la "qualité du sol".
Le principe théorique de l’isolation parasismique:
Ce principe consiste à mettre, entre les fondations et la superstructure, des dispositifs qui ont une déformabilité horizontale très importante (pour pouvoir dissiper la déformation transmise au bâtiment) et une rigidité verticale très élevée (pour supporter le poids du bâtiment). Ces dispositifs permettent de découpler le mouvement du sol de la structure dans le but de réduire les forces transmises à cette dernière. L’isolateur capte les déformations (inélastiques) et filtre les
accélérations (hautes fréquences) de sorte que la superstructure isolée se déplace essentiellement selon un mode rigide subissant de faibles accélérations et presque pas de déformations. Par conséquent, les forces d’inertie transmises aux éléments de fondations sont limitées et demeurent en dessous de la capacité élastique de tels éléments.
On distingue différents types de dispositifs qui constituent les fondations parasismiques : les amortisseurs visqueux, appuis à frottement, appuis à élastomères.
LES AMORTISSEURS ET LES APPUIS
AMORTISSEURS VISQUEUX
Ces amortisseurs ont le même système de fonctionnement qu’un vérin (tube cylindrique dans lequel une pièce mobile sépare le volume du cylindre en deux chambres isolées l’une de l’autre) hydraulique à double effet possédant une forte capacité à dissiper de l’énergie. Il se compose généralement de deux chambres remplies d’huile hydraulique ou de pâte silicone. Celles-ci sont raccordées l’une à l’autre par des soupapes (obturateurs sous tension de ressort dont le soulèvement et l’abaissement alternatifs permettent de régler le mouvement d’un fluide) calibrées afin de permettre des déplacements de longue durée et une dissipation d’énergie provoquée par le mouvement sismique.
Schéma de fonctionnement:
L'isolation sismique des fondations consiste à dissocier le mouvement du sol du mouvement de la structure afin de réduire les forces transmises à cette dernière (réduire l’amplitude des déformations dans la structure). Les forces qu'exercent les séismes sur la structure isolée sont normalement de l'ordre de 3 à 10 fois plus petites que les forces pouvant s'appliquer à la structure non isolée. Les fondations choisies dépendent de la zone géographique où elles sont implantées car leur efficacité varie en fonction de la "qualité du sol".
Le principe théorique de l’isolation parasismique:
Ce principe consiste à mettre, entre les fondations et la superstructure, des dispositifs qui ont une déformabilité horizontale très importante (pour pouvoir dissiper la déformation transmise au bâtiment) et une rigidité verticale très élevée (pour supporter le poids du bâtiment). Ces dispositifs permettent de découpler le mouvement du sol de la structure dans le but de réduire les forces transmises à cette dernière. L’isolateur capte les déformations (inélastiques) et filtre les
accélérations (hautes fréquences) de sorte que la superstructure isolée se déplace essentiellement selon un mode rigide subissant de faibles accélérations et presque pas de déformations. Par conséquent, les forces d’inertie transmises aux éléments de fondations sont limitées et demeurent en dessous de la capacité élastique de tels éléments.
On distingue différents types de dispositifs qui constituent les fondations parasismiques : les amortisseurs visqueux, appuis à frottement, appuis à élastomères.
LES AMORTISSEURS ET LES APPUIS
AMORTISSEURS VISQUEUX
Ces amortisseurs ont le même système de fonctionnement qu’un vérin (tube cylindrique dans lequel une pièce mobile sépare le volume du cylindre en deux chambres isolées l’une de l’autre) hydraulique à double effet possédant une forte capacité à dissiper de l’énergie. Il se compose généralement de deux chambres remplies d’huile hydraulique ou de pâte silicone. Celles-ci sont raccordées l’une à l’autre par des soupapes (obturateurs sous tension de ressort dont le soulèvement et l’abaissement alternatifs permettent de régler le mouvement d’un fluide) calibrées afin de permettre des déplacements de longue durée et une dissipation d’énergie provoquée par le mouvement sismique.
Schéma de fonctionnement:
APPUIS A FROTTEMENTS
Frottement visqueux :
Les appuis à frottements visqueux sont quasi-identiques aux appuis à élastomères frettés. La seule différence est qu’ils ont une double fonction appuis-amortisseurs. Cette double fonction est due à l’ajout d’un noyau de plomb à l’intérieur des appuis en élastomères frettés qui permet d’amortir le mouvement transmis au bâtiment. Ce noyau va donc se déformer lors du séisme et donc dissiper de l’énergie.
Schéma de fonctionnement:
Frottement visqueux :
Les appuis à frottements visqueux sont quasi-identiques aux appuis à élastomères frettés. La seule différence est qu’ils ont une double fonction appuis-amortisseurs. Cette double fonction est due à l’ajout d’un noyau de plomb à l’intérieur des appuis en élastomères frettés qui permet d’amortir le mouvement transmis au bâtiment. Ce noyau va donc se déformer lors du séisme et donc dissiper de l’énergie.
Schéma de fonctionnement:
Frottement sec :
Le principe des appuis à frottement sec est de dissiper l’énergie exercée lors du séisme en énergie thermique par frottement. Le bâtiment peut-être posé sur un lit de sable ou sur des plots de glissement par exemple. Le lit de sable était utilisé au tout début de la découverte parasismique. Les plots de glissements sont utilisés surtout pour l’isolation parasismique des ponts car cela permet de libérer les déplacements de longue durée du tablier (partie supportant les voies de circulation).
Schéma de fonctionnement:
Le principe des appuis à frottement sec est de dissiper l’énergie exercée lors du séisme en énergie thermique par frottement. Le bâtiment peut-être posé sur un lit de sable ou sur des plots de glissement par exemple. Le lit de sable était utilisé au tout début de la découverte parasismique. Les plots de glissements sont utilisés surtout pour l’isolation parasismique des ponts car cela permet de libérer les déplacements de longue durée du tablier (partie supportant les voies de circulation).
Schéma de fonctionnement:
APPUIS A ELASTOMERES
L'appui en élastomère fretté se présente sous forme de carrée ou de rond, le plus souvent il est de petite taille. Il se compose d'un empilement de feuillets d'élastomère séparés par des frettes métalliques. Les frettes métalliques situées entre deux plaques d’élastomères servent à supporter le chargement vertical qu’exerce la superstructure sur les appuis. Le but des plaques d’élastomères est de prendre la déformation que provoque le séisme pour ne pas la transmettre au bâtiment.
Schéma de fonctionnement:
L'appui en élastomère fretté se présente sous forme de carrée ou de rond, le plus souvent il est de petite taille. Il se compose d'un empilement de feuillets d'élastomère séparés par des frettes métalliques. Les frettes métalliques situées entre deux plaques d’élastomères servent à supporter le chargement vertical qu’exerce la superstructure sur les appuis. Le but des plaques d’élastomères est de prendre la déformation que provoque le séisme pour ne pas la transmettre au bâtiment.
Schéma de fonctionnement: