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Une centrifugeuse géante pour simuler 100 fois la gravité terrestre en laboratoire

Une centrifugeuse géante pour simuler 100 fois la gravité terrestre en laboratoire

par ETH Zurich (SUI)
22 janvier 2025
en Recherche, Technologie

Comment les infrastructures modernes peuvent-elles résister aux forces de la nature ? Cette question revêt une importance particulière lorsque l’on considère les avancées technologiques et les matériaux utilisés dans la construction. À l’ETH Zurich, une nouvelle étape a été franchie avec l’inauguration officielle de la plus grande centrifuge géotechnique d’Europe, un équipement qui promet de révolutionner notre compréhension des interactions entre structures et sol sous des conditions extrêmes

Le campus Hönggerberg a célébré l’inauguration de la centrifuge géotechnique, une installation qui a nécessité sept ans de planification et de construction. Aujourd’hui, après une année et demie de fonctionnement, cette centrifuge de grande capacité est officiellement reconnue. Elle se situe dans une salle circulaire et lumineuse, accessible par une porte métallique imposante. Le Centre de centrifugation géotechnique (GCC) abrite cette centrifuge à faisceau bleu, qui mesure environ neuf mètres de long.

La construction de ce centre de recherche a été un défi relevé grâce à des mesures spécifiques pour isoler les vibrations, garantissant ainsi la précision des mesures dans les laboratoires adjacents. Depuis juin 2023, cette centrifuge fonctionne et fournit des données de recherche essentielles.

Une date symbolique pour Ioannis Anastasopoulos

Ioannis Anastasopoulos, professeur d’ingénierie géotechnique et chef du département de génie civil, environnemental et géomatique à l’ETH Zurich, a marqué cette inauguration d’une manière particulière. Le 17 janvier 2025, jour de l’inauguration, coïncide avec le 30ème anniversaire du grand séisme de Hanshin à Kobe, un événement qui a profondément influencé sa carrière.

Anastasopoulos a partagé : «Je ne voulais pas arriver à cette cérémonie les mains vides ; j’avais besoin de présenter quelques premiers résultats de recherche.» Ce jour est non seulement une célébration académique mais aussi un rappel personnel de l’importance de son travail dans la prévention des catastrophes naturelles.

Le professeur Ioannis Anastasopoulos et son chef de laboratoire, Ralf Herzog, sur la centrifugeuse Krupp, entreposée à Kreuztal, en Allemagne.  
Le professeur Ioannis Anastasopoulos et son chef de laboratoire, Ralf Herzog, sur la centrifugeuse Krupp, entreposée à Kreuztal, en Allemagne.  (Image : Ioannis Anastasopoulos / ETH Zürich)

L’équipe d’Anastasopoulos utilise la centrifuge pour étudier le comportement des bâtiments et des structures d’ingénierie civile sous l’effet de forces naturelles variées. Des modèles réduits sont accélérés à des forces allant jusqu’à 100 g, permettant de simuler les conditions réelles de stress sur le sol et les structures. Cette méthode compense les limitations des modèles à échelle réduite, où les contraintes du sol sont généralement sous-représentées.

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La centrifuge, bien que moderne, a une histoire : elle a été rachetée par l’ETH auprès de l’Université de Bochum après sa désaffectation. Un investissement stratégique qui a permis de réduire les coûts à un quart de ceux d’une nouvelle centrifuge tout en conservant une capacité maximale. La rénovation et la modernisation ont nécessité un effort considérable, retardées par la pandémie de Covid et les perturbations de la chaîne d’approvisionnement, mais les résultats ont finalement été à la hauteur des attentes.

Applications concrètes et futures

La centrifuge sert à diverses recherches, comme l’étude des fondations des éoliennes offshore, cruciales pour la transition énergétique.

En Suisse, bien que l’énergie éolienne ne soit pas prépondérante, les ponts sont nombreux et souvent anciens, nécessitant des renforcements sismiques. Anastasopoulos explique : «Nos tests dans la centrifuge sont vitaux pour la sécurité de nos infrastructures de transport. Les expériences de la centrifuge peuvent nous mener à développer des solutions innovantes qui minimisent notre empreinte carbone et le coût d’un renforcement des fondations, tout en améliorant la sécurité sismique.»

De plus, des projets locaux comme ceux concernant les mouvements de terrain à Brienz ou le glissement de terrain lent à Leimbach bénéficient de cette technologie pour mieux comprendre et prévenir les risques naturels. La centrifuge promet donc une multitude de contributions à la science et à l’ingénierie dans les années à venir.

Légende illustration : Avec ses neuf mètres de diamètre et sa capacité de 500 gtonnes, la centrifugeuse géotechnique de l’ETH Zurich a la plus grande capacité d’Europe.  (Image : Ioannis Anastasopoulos / ETH Zürich)

Source : ETHZ

Tags: centrifugegraviteinfrastructuressismique
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ETH Zurich (SUI)

ETH Zurich (SUI)

L'École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ), fondée en 1855, est l'une des institutions académiques les plus prestigieuses au monde dans le domaine des sciences et technologies. Cette université publique suisse, surnommée "ETH" ou "Poly", a forgé sa réputation d'excellence à travers plus de 165 ans d'histoire. L'institution compte aujourd'hui environ 19 800 étudiants, dont 4 000 doctorants, provenant de plus de 120 pays. Son excellence académique est attestée par ses 21 lauréats du prix Nobel, dont le plus célèbre est Albert Einstein. L'ETH Zurich concentre ses recherches sur quatre axes stratégiques majeurs pour 2021-2024 - Données et Information : Intelligence artificielle, digitalisation et cybersécurité - Santé et Médecine : Technologies médicales innovantes et recherche biomédicale - Matériaux et Technologies de Fabrication : Développement de matériaux durables et processus de production avancés - Responsabilité et Durabilité : Approche multidisciplinaire des défis environnementaux L'institution se distingue par sa capacité à transformer la recherche en innovations concrètes : - Plus de 355 spin-offs créées depuis 1996 - 90 demandes de brevets et 200 rapports d'invention annuels - Forte collaboration avec l'industrie et développement de technologies de pointe L'ETH Zurich renforce actuellement sa position dans le domaine de l'intelligence artificielle, notamment à travers la création du Swiss National AI Institute (SNAI) en collaboration avec l'EPFL. Cette initiative vise à développer le premier modèle d'IA suisse et à former les futurs experts en intelligence artificielle, s'appuyant sur une infrastructure de calcul de pointe comprenant plus de 10 000 superpuces d'IA.

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