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Espace éducation  

Expérimentez les effets des séismes sur les bâtiments avec la table sismique

 

Texte à destination des enseignants, de C. Dauphin, chargée de l’éducation aux risques au ministère de l’écologie et du développement durable.

Texte de Florence Kraus, l’auteur, étudiante à
Ecole nationale supérieure des arts décoratifs sur son travail dans le cadre de « la représentation du risque» (pour la contacter : Florence Kraus)

Photos

Les effets des vibrations

La construction de la table sismique

Première expérience
Différentes constructions en morceaux de sucre représentent un immeuble, une maison, des murs. Une partie de la caisse est remplie de sable pour simuler un sol meuble.

Deuxième expérience
Nous voulons montrer les différences de comportement des bâtiments selon les sols.

Troisième expérience
Interposition d’une éponge ou d’une plus grande épaisseur de sol meuble : les édifices s’écroulent plus vite.
Un sol dur est une garantie de meilleure tenue au séisme.

Quatrième expérience
Comparaisons entre les effondrements sur sol meuble et sur sol dur.


Texte
à destination des enseignants

« Tremblement de table »

Dans le cadre d’un projet d’étude à l’Ecole nationale supérieure des arts décoratifs, en partenariat avec le Service recherche et prospective de la Direction des études économiques et de l’évaluation environnementale, Florence Kraus a conçu une table vibrante originale afin de sensibiliser à la construction parasismique.

Cette étudiante s’est intéressée à l’aléa et aux enjeux du risque sismique. C’est ainsi qu’elle a pris en compte les différents types de séismes, l’aménagement de l’espace, la nature des sols, la typologie des constructions et le choix des matériaux bâtimentaires.

Pour faire sa démonstration, elle a conçu un dispositif sous forme de table vibrante miniature composée de deux caissons (l’un avec du sable (sol meuble), l’autre à fond rigide). La vibration de la table est activée par une simple perceuse de bricolage qui fait tourner une plaque présentant un balourd, lui-même constitué de vis en position décentrée. Une chambre à air de vélo permet d’amortir les vibrations trop violentes de la perceuse. Les petites architectures imaginaires sont construites en morceaux de sucre (simulant des parpaings). Les phénomènes « amplitude / fréquence » sont programmés de manière aléatoire.

A l’issue de ces expériences ludiques, plusieurs observations sont à noter : les bâtiments ne réagissent pas de la même façon sur sol mou que sur sol stable. Très vulnérables sont les immeubles sur les reliefs et à la limite de sols rocheux et de sols mous.
Sur la partie « sable » de la table vibrante, on observe le basculement et l’enfoncement des constructions (phénomène dit de liquéfaction) ainsi que des glissements de terrain. Les hauts bâtiments flexibles se détruisent rapidement, tandis que les petites constructions plus rigides souffrent plus sur sol ferme.
Pour une meilleure résistance des habitations, on observe qu’il faut éviter toute asymétrie des structures : il est important que les murs porteurs soient en prolongement et en superposition.
On observe aussi que les masses en hauteur, les rez-de-chaussée ouverts ainsi que les constructions sur pilotis (rupture des poteaux) sont fragiles.

Ce projet est susceptible d’intéresser les classes de technologie des collèges et les classes de lycée professionnel. Il peut être valorisé dans différents champs disciplinaires (SVT, géographie, …) dans le but d’une diffusion de la culture de mitigation (réduction de la vulnérabilité).

L’éducation à la prévention des risques majeurs, notamment vis-à-vis du séisme, est une composante de l’éducation à l’environnement pour un développement durable (cf. circulaire du BO n°28 du 15 juillet 2004 et www.education.gouv.fr/bo/2004/28/).


Texte
de F. Kraus, l'auteur,
étudiante à l'ENSAD

« Tremblement de table »

Dans le cadre d’un projet à l’Ensad sur les risques majeurs avec le Ministère de l’écologie et de la prévention des risques, je me suis intéressée à la menace des tremblements de terre qui ne sont pas prévisibles et dont la France n’est pas à l’abri.

Notre civilisation se construit pendant des années et des années sur la couette (croûte ) de la terre, et lorsque celle-ci se retourne sans avertir, nos villes s’effondrent, laissant de graves conséquences : atteintes aux personnes (perte de vies), atteinte aux biens (détériorations et dommages aux bâtiments et ouvrages), atteintes à l’environnement.

Mais un séisme ne tue que par l’écroulement d’immeubles et d’ouvrages, et par des mouvements de terrains qu’il provoque.
D’où la nécessité de règles parasismiques qui ont comme objectif la sauvegarde de vies humaines en limitant la casse.

Il me semblait important de sensibiliser les gens à la construction parasismique, qui prend en compte simultanément plusieurs facteurs à gérer :
la nature des sols, la typologie de la construction, le choix des matériaux, l’historique du lieu, le type de tremblement de terre…

Le risque du séisme est la confrontation d’un aléa avec des enjeux. J’ai donc conçu et réalisé un dispositif sous forme de « table vibrante » miniature, dont les paramètres amplitude/fréquence sortent au hasard. Les petites architectures imaginaires sont construites en morceaux de sucre simulant des briques.

Le tremblement de terre se traduit en surface par des vibrations du sol.
La vibration de ma table est crée par une perceuse / visseuse attachée en dessous, qui fait tourner une plaque présentant un balourd constitué par des vis en positions décentré.
Une chambre à air permet d’absorber le trop de vibration.
Les phénomènes de résonance entre sol et bâtiments sont applicables à petite échelle, car on sait que lorsque la fréquence de résonance propre au bâtiment est proche de celle du sol, il y a amplification des mouvements sismiques transmis par le sol et l’immeuble s’effondre.

Cette théorie est illustrée par une latte métallique que j’ai fixée sur la table. Observez les nœuds et les ventres de l’onde. (photos)

J’ai fait une série d’expériences en laissant libre cours à mon imagination.
J’ai observé plusieurs choses :

Les bâtiments ne réagissent pas pareil sur sol mou que sur sol stable. Très vulnérables sont les immeubles sur les reliefs et à la limite de sols rocheux et de sols mous.

Sur la partie « sable » de ma table vibrante ( donc sol meuble ), j’observe le basculement et l’enfoncement des constructions ainsi que des glissements de terrain.
Aussi les hauts bâtiments flexibles se détruisent rapidement, tandis que les petites constructions plus rigides souffrent le plus sur sol ferme.
Pour une meilleure résistance de votre habitation, évitez toute asymétrie des structures, il est important que les murs porteurs soient en prolongement en se superposant.
Evitez aussi les masses en hauteur , les rez-de-chaussée ouverts ainsi que les maisons sur pilotis (car rupture des poteaux).

Ce projet a comme but d’être pédagogique et de sensibiliser les gens à la problématique de la construction parasismique.

Tout en démontrant mes expériences au public j’ai expliqué les différents phénomènes, sous forme de jeux et d’amusement.


 

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Mise à jour : juin 2005

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