Le projet TallWood de l’Infrastructure de Recherche sur les Risques Naturels en Ingénierie (NHERI) en Californie prévoit d’explorer la résilience des bâtiments en bois massif de grande hauteur en simulant une série de tremblements de terre majeurs sur un bâtiment en bois massif à échelle réelle de 10 étages ce printemps.
« Ce projet est le plus haut jamais testé sur une table sismique« , a déclaré Dan Dolan, professeur émérite au département de génie civil et environnemental, qui travaille sur ce projet depuis près d’une décennie. « Notre objectif est de concevoir des bâtiments qui subiront peu de dommages lors de tremblements de terre et qui resteront habitables. »
Les bâtiments en bois massif – des couches de bois assemblées – gagnent en popularité en tant qu’alternatives plus écologiques et plus rapides aux structures en béton et en acier.
Le projet de recherche est financé par la National Science Foundation des États-Unis et plusieurs autres organisations industrielles pour déterminer comment ces bâtiments se comporteraient lors de tremblements de terre. L’équipe du projet a conçu un système latéral de parois oscillantes en bois massif de 10 étages adapté aux régions à haut risque sismique. Ce nouveau système vise une performance résiliente, ce qui signifie que le bâtiment subira un minimum de dommages lors de tremblements de terre de niveau de conception et sera rapidement réparable après des tremblements de terre rares.
« Le bois massif fait partie d’une tendance massive en architecture et construction, mais la performance sismique des grands bâtiments réalisés avec ces nouveaux systèmes n’est pas aussi bien comprise que celle d’autres systèmes de construction existants, » a déclaré Shiling Pei, enquêteur principal et professeur associé de génie civil et environnemental à la Colorado School of Mines qui dirige le projet.
« Le système de paroi oscillante se compose essentiellement d’un panneau mural en bois solide ancré au sol à l’aide de câbles ou de tiges en acier avec de grandes forces de tension. Lorsqu’ils sont exposés à des forces latérales, les panneaux de mur en bois oscilleront d’avant en arrière – ce qui réduit les impacts des tremblements de terre – puis les tiges d’acier ramèneront le bâtiment à la verticale une fois le tremblement de terre passé. »
En raison de ce mouvement sismique induit par le système oscillant, les composants du bâtiment, tels que la façade extérieure, les murs intérieurs et les escaliers, vont subir des mouvements importants.
« Une conception résiliente doit également tenir compte des systèmes non structuraux du bâtiment, qui ne font pas partie du système de résistance aux charges structurelles, mais qui jouent un rôle important dans la fonction du bâtiment et sa capacité à se rétablir après le tremblement de terre, » a déclaré Keri Ryan, co-enquêtrice du projet et professeure d’ingénierie à l’Université du Nevada, Reno.
Les tests commenceront ces mois-ci ( avril / mai ) sur la table de secousses du plus grand simulateur de tremblement de terre extérieur au monde à l’Université de Californie à San Diego.
La table de secousses possède la plus grande capacité de charge utile au monde. Elle peut porter et secouer des structures pesant jusqu’à 2.000 tonnes.
Les tests simuleront les mouvements sismiques enregistrés lors de précédents tremblements de terre couvrant une gamme de magnitudes sur l’échelle de Richter, de magnitude 4 à magnitude 8. Ceci sera réalisé en accélérant la table à au moins 1g, ce qui pourrait accélérer le sommet du bâtiment à environ 3g. Pour référence, les pilotes de chasse subissent jusqu’à 9g d’accélération en vol.
En 2017, l’équipe du projet a réalisé un test sur un bâtiment en bois massif de deux étages en simulant les secousses du tremblement de terre de Northridge, un séisme de magnitude 6.7 qui a frappé Los Angeles en 1994. Le bâtiment a été soumis à 13 tests de tremblements de terre et est resté sans dommages structurels. En plus de démontrer que les systèmes de construction en bois massif peuvent être résilients aux séismes, ces tests ont aidé l’équipe de recherche à élaborer les méthodes de conception et d’analyse qui ont été utilisées pour le bâtiment de 10 étages.
« Les informations issues des tests seront utilisées pour élaborer des directives de conception pour ces structures oscillantes dans les bâtiments en bois, ce qui les rendra plus faciles et plus économiques à construire« , a déclaré Dolan. Il préside un sous-comité du Conseil de Sécurité Sismique des Bâtiments qui travaille à élaborer les directives pour tous types de structures oscillantes.
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