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La compréhension du risque sismique n'est pas seulement un exercice académique, mais elle influe directement sur la sécurité de millions de personnes vivant dans des régions sujettes aux tremblements de terre dans le monde.De l'implantation d'infrastructures critiques aux matériaux utilisés dans les bâtiments résidentiels, les considérations sismiques pénètrent tous les aspects du développement urbain. Ce guide exhaustif explore comment les zones sismiques influencent les décisions d'urbanisme et les règlements de construction, examine les sciences qui sous-tendent l'évaluation des risques sismiques, l'évolution des codes du bâtiment et les stratégies pratiques que les villes utilisent pour créer des collectivités plus sûres et plus résilientes.

Comprendre les zones de tremblement de terre et la classification des risques sismiques

Les zones de tremblement de terre décrivent les zones où les tremblements de terre ont tendance à se concentrer, tandis que les zones de risque sismique décrivent les zones présentant des niveaux de risque particuliers dus aux tremblements de terre.Ces classifications sont beaucoup plus sophistiquées que les simples limites géographiques.

La science derrière la classification des zones sismiques

Les classifications des zones sismiques modernes utilisent l'analyse probabiliste des risques sismiques (PSHA), qui combine les catalogues historiques des tremblements de terre, la géométrie des failles, les taux de rupture et les modèles de mouvement du sol pour estimer la probabilité de dépasser un niveau de tremblement spécifique sur une fenêtre de temps donnée.

Le résultat est exprimé par accélération du sol de pointe (APG) – une fraction de gravité (g). Cette mesure fournit aux ingénieurs et aux planificateurs des données quantifiables sur l'intensité prévue des tremblements de terre à n'importe quel endroit, permettant ainsi une étalonnage précise des exigences du bâtiment et des stratégies d'urbanisme.

Catégories de conception sismique et cartes des risques

Les catégories de conception sismique (CDS) reflètent la probabilité de tremblements de terre de diverses intensités.Les professionnels de la conception et de la construction utilisent les CDS spécifiés dans les codes du bâtiment pour déterminer le niveau de résistance sismique requis pour les nouveaux bâtiments.Ces catégories vont généralement de A (risque le plus faible) à F (risque le plus élevé), chaque catégorie entraînant progressivement des exigences de conception et de construction plus strictes.

Les CDD tiennent compte du type de sol sur le site, car les sols pauvres peuvent augmenter de façon significative les tremblements de terre. Cette reconnaissance des conditions locales du sol représente un raffinement crucial dans l'évaluation des risques sismiques, car le mouvement identique du substrat rocheux peut produire des tremblements de surface très différents selon les caractéristiques du sol qui sont surchargées.

Les modèles sont basés sur la sismicité et les vitesses de glissement de faille et tiennent compte de la fréquence des tremblements de terre de diverses grandeurs. Localement, le danger peut être plus grand que démontré, car la géologie du site peut amplifier les mouvements du sol.

Programmes de cartographie des risques sismiques

Les géologues du personnel recueillent des données géologiques, géophysiques et géotechniques existantes provenant de nombreuses sources pour compiler des cartes des zones de risque sismique, les intégrant et les interprétant au niveau régional pour évaluer la gravité des risques sismiques et désigner les zones d'enquête requises pour les zones sujettes à la liquéfaction et les glissements de terrain induits par les tremblements de terre.

Les villes et les comtés doivent ensuite utiliser les cartes des zones de risque sismique dans leurs processus d'aménagement du territoire et de permis de construire, ce qui garantit que les considérations sismiques sont intégrées à toutes les étapes de l'aménagement, depuis la planification initiale jusqu'à l'approbation finale des travaux.

Les risques sismiques sont déterminés non seulement par les niveaux de risque, mais aussi par la quantité de personnes et de biens exposés aux risques et par la façon dont les personnes et les biens vulnérables sont exposés aux risques.

L'évolution des codes de construction sismique

L'histoire des codes de construction sismique reflète un processus d'apprentissage continu, chaque tremblement de terre majeur fournissant des leçons précieuses qui façonnent les règlements futurs.

Développement précoce des codes sismiques

En janvier 1928, la première édition du Code uniforme du bâtiment (UBC) a été publiée, et comprenait une annexe recommandant une force latérale minimale de conception pour la résistance aux tremblements de terre.Ces dispositions ont été inspirées par le nouveau code sismique du Japon, démontrant la nature internationale de l'échange de connaissances en génie sismique.

En réponse au tremblement de terre de Long Beach (Californie) de 1933, la ville de Los Angeles a adopté les premières dispositions de conception des tremblements de terre appliquées aux États-Unis, promulguées par le conseil municipal en vertu de l'ordonnance no 72 968 publiée le 6 septembre 1933, qui a établi le précédent pour les exigences de conception sismique obligatoires aux États-Unis.

La révision du code de construction de Santa Barbara en 1925 a été la première politique explicite et la première considération légale de la sécurité sismique des structures en Californie. La loi de 1933 Riley exigeait que tous les gouvernements locaux de Californie aient un département de construction et inspectent de nouvelles constructions, exigeant que toutes les structures de l'état soient conçues pour résister à une accélération horizontale de 0,02 fois l'accélération due à la gravité.

Cadre du Code du bâtiment moderne

Les codes du bâtiment sont des règlements régissant la conception, la construction, la modification et l'entretien des bâtiments, précisant les exigences minimales pour assurer la santé, la sécurité et le bien-être des occupants du bâtiment.

ASCE 7, « Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures », publié par l'American Society of Civil Engineers (ASCE), est le moteur des calculs de conception sismique aux États-Unis, fournissant les méthodologies détaillées, les équations et les ingénieurs de données utilisés pour déterminer les charges sismiques qu'un bâtiment doit être conçu pour résister.

Les dispositions sismiques constituent la meilleure orientation disponible sur la façon dont les structures devraient être conçues et construites pour limiter le risque sismique, avec des changements ou des ajouts provenant de nombreuses sources, y compris les nouveaux résultats de recherche et la documentation de la performance des séismes passés.

Défis en matière d'adoption et d'application du Code

L'adoption des codes modèles est inégale à l'intérieur des États, même dans les régions où les risques sismiques sont élevés. Certains États et juridictions locales ont adopté les codes, mais ont apporté des modifications ou des exclusions aux dispositions sismiques.

Certaines zones rurales américaines n'ont toujours pas adopté de code du bâtiment, et dans ces zones, il est légal de concevoir et de construire des structures en utilisant les normes jugées appropriées par les concepteurs et les constructeurs. Certaines collectivités du centre et de l'est des États-Unis risquent fortement de subir des tremblements de terre dommageables, mais ne reconnaissent pas ce risque et, par conséquent, n'ont pas adopté des exigences adéquates en matière de conception sismique et de construction dans leurs codes locaux du bâtiment.

L'adoption des codes de construction les plus récents ne constitue qu'une partie de la solution : les codes doivent également être appliqués de manière efficace pour que les bâtiments et leurs occupants bénéficient des progrès des dispositions sismiques des codes modèles.

Comment les zones de tremblement de terre façonnent les décisions d'urbanisme

L'urbanisme dans les régions à forte activité sismique exige une approche fondamentalement différente de celle des zones à risque de tremblement de terre minimal.

Planification de l'utilisation des terres et risques sismiques

Les villes et les comtés doivent utiliser les cartes des zones de risque sismique dans leurs processus d'aménagement du territoire et de délivrance des permis de construire, ce qui permet de s'assurer que les considérations sismiques influent sur les décisions fondamentales concernant l'endroit où se déroule le développement et la façon dont il se produit.

Si une propriété n'est pas développée, une enquête spécifique au site par un géologue ingénieur agréé et/ou un ingénieur civil peut être requise avant que la parcelle puisse être subdivisée ou avant que la plupart des structures puissent être autorisées.Ces enquêtes identifient les dangers potentiels tels que la liquéfaction, les glissements de terrain et les zones de rupture de faille, permettant aux planificateurs de prendre des décisions éclairées sur l'utilisation appropriée des terres.

Les urbanistes des régions sujettes aux tremblements de terre privilégient la création d'espaces ouverts et de zones vertes qui servent de fonctions multiples. Outre leurs avantages récréatifs et environnementaux, ces espaces fournissent des zones d'évacuation cruciales en cas d'urgence et réduisent la concentration des structures vulnérables.

Infrastructures essentielles et systèmes de survie

L'installation et la conception d'infrastructures essentielles, notamment des hôpitaux, des casernes de pompiers, des centres d'opérations d'urgence, des installations de traitement de l'eau et des sous-stations d'électricité, reçoivent une attention particulière dans la planification sismique, qui doit non seulement survivre aux tremblements de terre, mais rester immédiatement opérationnels pour appuyer les interventions d'urgence et les efforts de relèvement.

Les réseaux de transport nécessitent une planification minutieuse pour assurer la fonctionnalité après le séisme. Plusieurs itinéraires redondants entre les installations critiques permettent de s'assurer que les dommages causés à un corridor ne se séparent pas complètement. La conception des ponts est particulièrement étudiée, car les défaillances des ponts peuvent isoler des communautés entières et entraver les interventions d'urgence.

Les systèmes d'alimentation en eau, en égouts, en gaz, en électricité et en télécommunications doivent être conçus en tenant compte de la résilience sismique, notamment en utilisant des raccords flexibles de canalisation, en installant des vannes automatiques d'arrêt pour les systèmes de gaz et en créant des voies redondantes pour les services critiques.

Zonage et Densité du développement

Les zones à fort potentiel de liquéfaction ou les pentes raides sujettes aux glissements de terrain peuvent être désignées pour le développement de faible densité ou limitées à des utilisations qui ne concernent pas l'occupation humaine. Inversement, les zones à conditions favorables au sol et à risque sismique inférieur peuvent être approuvées pour le développement de densité supérieure.

Les modes de développement à usage mixte peuvent améliorer la résilience sismique en réduisant le besoin de longues distances et en créant des quartiers plus autonomes. Lorsque les résidents peuvent accéder aux services essentiels à distance de marche, les collectivités peuvent fonctionner plus efficacement pendant les perturbations qui suivent les tremblements de terre majeurs.

Exigences de divulgation et opérations immobilières

Si la propriété se trouve dans une zone de risque sismique cartographiée, ce fait doit être divulgué par le vendeur aux acheteurs éventuels. Ces exigences de divulgation garantissent que les acheteurs de biens comprennent les risques sismiques associés à leur investissement et peuvent prendre des décisions éclairées quant à la marche à suivre pour les achats et les mesures d'atténuation qui pourraient être nécessaires.

Règlement sur les bâtiments et exigences de conception sismique

La réglementation du bâtiment dans les zones sismiques établit des normes minimales pour la conception des structures, les matériaux de construction et les pratiques du bâtiment, qui varient selon le niveau de risque sismique, l'importance de la structure et les conditions géologiques particulières du chantier.

Principes fondamentaux de conception sismique

Les dispositions des codes du bâtiment visent à garantir que les structures résistent adéquatement aux forces sismiques lors des tremblements de terre, ce qui représente les meilleurs conseils disponibles sur la façon dont les structures devraient être conçues et construites pour limiter les risques sismiques.

Les codes de construction prévoient la « sécurité de la vie », ce qui signifie que le bâtiment peut s'effondrer éventuellement mais non pendant le tremblement de terre. Cet objectif de performance accepte que les bâtiments puissent subir des dommages importants et nécessiter des réparations considérables, voire des démolitions après les tremblements de terre majeurs, mais il privilégie la prévention des pertes en vies humaines pendant les tremblements de terre.

L'avenir des codes sismiques se rapproche de la résilience, avec une pression croissante pour des normes qui minimisent également les dommages et permettent de réoccuper rapidement les bâtiments après un tremblement de terre.Cette évolution reflète la reconnaissance que les pertes économiques causées par les dommages causés aux bâtiments et l'interruption des activités peuvent dépasser de loin les coûts d'une protection sismique accrue.

Systèmes structurels et caractéristiques de conception

Les bâtiments à résistance sismique comportent de nombreuses caractéristiques de conception qui travaillent ensemble pour protéger les occupants et minimiser les dommages, notamment :

  • Fondations renforcées: Des fondations profondes qui s'étendent à un sol stable ou à un substrat rocheux fournissent une base solide qui peut résister aux tremblements de terre et empêcher un règlement différentiel.La conception de la fondation doit tenir compte de la liquéfaction potentielle du sol, où les sols saturés perdent de leur force pendant les tremblements et se comportent comme des liquides.
  • Éléments structurels flexibles:[ La conception sismique moderne met l'accent sur la ductilité, la capacité des éléments structurels à se déformer de façon significative sans perdre de force.Les structures ductiles peuvent absorber l'énergie sismique par un rendement contrôlé plutôt que par une défaillance soudaine.
  • Systèmes de résistance à la force latérale : Les bâtiments doivent comprendre des systèmes dédiés pour résister aux forces de tremblement de terre horizontales, notamment des cadres de résistance au moment, des cadres à bras, des murs de cisaillement ou des combinaisons de ces systèmes.
  • Isolation sismique et dissipation d'énergie : Les bâtiments avancés peuvent comprendre des systèmes d'isolement de base qui découplent la structure du mouvement du sol, ou des dispositifs de dissipation d'énergie qui absorbent l'énergie sismique.
  • Action du diaphragme:[ Les systèmes de plancher et de toit doivent agir comme des diaphragmes horizontaux qui recueillent et distribuent les forces latérales aux éléments résistants verticaux.

Spécifications des matériaux et normes de construction

Les codes de conception à résistance sismique décrivent des lignes directrices complètes qui englobent l'analyse structurelle, les spécifications des matériaux, les techniques de construction et les critères de performance adaptés pour atténuer les risques sismiques.

Concret renforcé: Les structures en béton nécessitent une attention particulière pour les détails de renforcement. La précision – par exemple, le positionnement des renforts et des raccords en acier – est de première importance et pourrait fournir une ductilité suffisante dans les structures en béton, avec ces recommandations pour fournir la ductilité en béton adoptées à une échelle plus large après le tremblement de terre de San Fernando de 1971.

Structurale Steel: AISC 341 fournit des lignes directrices pour la conception, la fabrication et l'érection de structures en acier pour résister aux effets des tremblements de terre, y compris des exigences spécifiques de détail pour la résistance sismique.

Construction de bois: La construction de charpentes en bois, courante dans les bâtiments résidentiels, peut bien fonctionner dans les tremblements de terre lorsqu'ils sont conçus et construits correctement. Les éléments critiques comprennent des connexions adéquates entre les éléments de cadrage, la conception et le placement appropriés de murs de cisaillement et la fixation sûre de la structure à sa fondation.

Maçonnerie: La maçonnerie non renforcée était un matériau de construction commun dans toute l'Utah jusqu'aux années 1970. Les bâtiments de maçonnerie non renforcée sont particulièrement vulnérables aux dommages sismiques et représentent une part importante du parc existant dans de nombreuses régions sismiques.

Inspection et contrôle de la qualité

Des inspections rigoureuses permettent de s'assurer que les bâtiments sont construits conformément aux plans approuvés et répondent aux exigences du code. Une inspection spéciale est nécessaire pour les éléments structuraux critiques et les connexions dans les catégories de conception sismique avec des niveaux de danger plus élevés.

Les équipements mécaniques, les systèmes de tuyauterie, les plafonds suspendus et les façades des bâtiments doivent être correctement ancrés pour éviter les risques de chute et maintenir la fonctionnalité après les tremblements de terre. Ces éléments non structurels représentent souvent la majorité de la valeur du bâtiment et peuvent causer des pertes importantes si ils ne sont pas correctement sécurisés.

S'attaquer aux bâtiments existants et aux travaux de remise en état sismique

Sauf dans certaines circonstances, les exigences du code pour les bâtiments existants sont celles qui étaient en vigueur lorsque la structure a été conçue et construite, et les collectivités ont probablement beaucoup de structures plus anciennes qui ne sont pas protégées contre les tremblements de terre parce que les bâtiments sont souvent utilisés pendant des décennies avant d'être remplacés ou modifiés de façon substantielle — ces bâtiments existants sont le principal facteur de risque sismique aux États-Unis aujourd'hui.

Identification des bâtiments vulnérables

La première étape de la gestion d'une population de bâtiments consiste à effectuer un relevé rapide à l'aide d'un dépistage visuel rapide des bâtiments pour les risques sismiques potentiels (FEMA 154), ce qui permet aux collectivités de déterminer les bâtiments qui méritent une évaluation plus détaillée et de fixer des priorités pour l'amélioration sismique.

Comme l'ingénierie sismique a beaucoup progressé au cours des cinquante dernières années, de nombreux bâtiments qui ont été construits et considérés comme résistants aux tremblements de terre selon les normes des années 1950 et 1960 ont rapidement été jugés déficients, et même si ces structures existantes sont souvent considérées comme présentant le plus grand risque pour les tremblements de terre, les codes de construction ne s'appliquent pas dans la plupart des cas.

Stratégies et programmes de réaménagement

Il est possible de rendre ces bâtiments plus résistants aux tremblements de terre grâce à la mise à niveau sismique. Les stratégies de remise à neuf varient selon le type de bâtiment, les matériaux de construction, les lacunes identifiées et les objectifs de performance.

  • Ancre de fondation: La sécurisation des bâtiments à leurs fondations empêche le glissement ou le renversement lors des tremblements de terre. Ceci est particulièrement important pour les bâtiments à ossature de bois plus anciens qui peuvent ne pas avoir de lien adéquat entre la structure et la fondation.
  • Cripple Wall Bracing:[ Les murs en bois courts entre la fondation et le premier étage (murs en bois) sont vulnérables à l'effondrement.
  • Soft Story Strengting: Les bâtiments avec des premiers étages ouverts (comme ceux avec des places de stationnement ou de détail) sont vulnérables à l'effondrement.
  • Maçonnerie non renforcée Renforcement :[ Rénover les bâtiments de maçonnerie non renforcés consiste généralement à ajouter un renfort en acier, à installer des boulons traversants pour améliorer les connexions mur-à-diaphragme, et parfois à ajouter de nouveaux murs de cisaillement ou des cadres brassés.
  • Améliorations de connexion:[ De nombreux bâtiments plus anciens ont des connexions inadéquates entre les éléments structuraux.

Le Code du bâtiment existant de la Californie, annexe A : Lignes directrices pour la remise en état sismique des bâtiments existants, fournit des lignes directrices pour améliorer la capacité de résistance sismique de différents types de bâtiments existants.

Ordonnances obligatoires de remise en état

Certaines administrations ont adopté des ordonnances obligatoires de rénovation visant des types particuliers de bâtiments connus pour être particulièrement vulnérables, qui visent généralement les bâtiments en maçonnerie non renforcés, les immeubles résidentiels à étage souple et les bâtiments en béton non-ductile.

L'efficacité des programmes de rénovation dépend des mécanismes d'application de la loi, de l'aide financière disponible et de la sensibilisation du public.

Conception sismique basée sur la performance

Il est recommandé d'adopter une approche axée sur les performances pour établir les objectifs de conception sismique, en déterminant un niveau de comportement prévisible en matière de construction en répondant au maximum considéré, avec une évaluation de la menace/vulnérabilité et une analyse des risques utilisées pour définir le niveau de performance souhaité pour le projet de construction.

Objectifs et niveaux de rendement

La conception axée sur les performances permet aux propriétaires et aux concepteurs de choisir des objectifs de performance qui dépassent les exigences minimales de code.

  • Performance opérationnelle: Le bâtiment reste entièrement fonctionnel avec des dommages minimes, permettant une réoccupation immédiate et des opérations continues. Ce niveau est approprié pour les installations essentielles comme les hôpitaux et les centres d'opérations d'urgence.
  • Immédiate Occupation: Le bâtiment subit des dommages structuraux minimes et peut être réoccupé immédiatement, même si certaines réparations peuvent être nécessaires.Ce niveau convient aux installations et aux bâtiments essentiels où la continuité des activités est essentielle.
  • Sécurité de vie:[ Le bâtiment peut subir des dommages importants mais ne s'effondre pas, protégeant les occupants pendant le tremblement de terre.
  • Prévention de l'effondrement:[ Le bâtiment est sur le point de s'effondrer mais n'a pas baissé, empêchant les pertes de la structure de se détériorer, mais nécessitant probablement une démolition.

Les objectifs de performance peuvent varier selon les intensités de tremblements de terre. Un bâtiment peut être conçu pour la performance opérationnelle des tremblements de terre modérés, l'occupation immédiate des tremblements de terre au niveau de la conception et la sécurité de la vie dans les tremblements de terre considérés au maximum.

Considérations économiques

Environ la moitié des États et territoires des États-Unis, soit plus de 109 millions de personnes et 4,3 millions d'entreprises, sont exposés aux risques liés aux risques sismiques, le coût moyen des dommages causés par les tremblements de terre étant estimé à 1 milliard de dollars par an, tandis que les pertes indirectes des entreprises dépassent 2 milliards de dollars par an.

Ces statistiques soulignent l'impératif économique de la réduction des risques sismiques.Bien que la conception et la modernisation de la sismiques soient améliorées et nécessitent des investissements initiaux, elles se révèlent généralement rentables lorsqu'on considère le potentiel de pertes évitées.

Technologies de protection sismique avancées

Au-delà des approches conventionnelles de conception sismique, les technologies avancées offrent une protection accrue aux bâtiments dans les zones ou structures à haut risque nécessitant des performances exceptionnelles.

Systèmes d'isolement de base

L'isolement sismique consiste à placer le pont sur des roulements ou des isolats flexibles qui peuvent se déplacer indépendamment du sol pendant un tremblement de terre, réduisant ainsi la quantité d'énergie sismique transmise au pont. Ce principe s'applique également aux bâtiments, où les systèmes d'isolement de base installés entre la fondation et la superstructure permettent au sol de se déplacer sous le bâtiment alors que la structure ci-dessus reste relativement stationnaire.

Les systèmes d'isolation de base utilisent généralement des roulements élastomères (pâtes en caoutchouc renforcées de plaques d'acier) ou des roulements à pendule de friction. Ces dispositifs offrent une flexibilité dans la direction horizontale tout en maintenant la rigidité verticale pour supporter le poids du bâtiment.

L'isolement des bases est particulièrement efficace pour les bâtiments à faible et à moyenne hauteur et a été appliqué avec succès aux hôpitaux, aux centres d'opérations d'urgence, aux bâtiments historiques et aux installations essentielles dans le monde entier.

Dispositifs de dissipation d'énergie

Les systèmes d'assèchement, tels que les amortisseurs de masse ou les matériaux viscoélastiques, peuvent être utilisés pour absorber une partie de l'énergie d'un tremblement de terre et réduire la quantité de mouvement dans le pont.

  • Amortisseurs de Viscous:[ Ces appareils utilisent des fluides qui traversent des orifices pour dissiper l'énergie, comme les amortisseurs automobiles. Ils fournissent un amortissement dépendant de la vitesse et peuvent être installés dans des cadres de bras ou entre les planchers.
  • Abrègeurs de friction:[ Ces dispositifs dissipent l'énergie par frottement entre les surfaces coulissantes. Ils activent à des niveaux de force prédéterminés et assurent une dissipation d'énergie cohérente.
  • Abrégés à rendement métallique :[ Ces appareils utilisent un rendement contrôlé des éléments métalliques pour dissiper l'énergie. Ils sont fiables, ne nécessitent aucun entretien et fournissent des performances prévisibles.
  • Abrégés Viscoélastiques:[ Ces appareils utilisent des matériaux viscoélastiques qui se déforment sous cisaillement, dissipant l'énergie par frottement interne. Ils sont efficaces sur une gamme de fréquences et de températures.
  • Ambrages de masse tuméfiés:[ De grandes masses montées sur des ressorts ou des pendules au sommet de grands bâtiments oscillent hors de phase avec le mouvement du bâtiment, réduisant ainsi la réponse dynamique.

Des dispositifs de dissipation d'énergie peuvent être ajoutés à de nouveaux bâtiments ou réaménagés dans des structures existantes. Ils offrent un moyen d'améliorer les performances sismiques sans modifications majeures de la structure, les rendant attrayants pour les bâtiments historiques ou les structures avec des contraintes architecturales.

Systèmes de contrôle actif et semi-actif

Les systèmes de contrôle actifs utilisent des capteurs pour détecter les mouvements de bâtiment et les actionneurs pour appliquer des forces de lutte en temps réel. Ces systèmes peuvent théoriquement fournir une protection optimale, mais nécessitent des alimentations fiables, des algorithmes de contrôle sophistiqués et une maintenance importante.

Les systèmes semi-actifs offrent un compromis, utilisant des dispositifs contrôlables (tels que les amortisseurs à orifice variable) qui ajustent leurs propriétés en réponse à des mouvements mesurés de bâtiment. Ces systèmes nécessitent moins de puissance que les systèmes pleinement actifs tout en offrant des performances améliorées par rapport aux dispositifs passifs.

Éléments non structurels et contenu du bâtiment

Bien que l'intégrité structurelle reçoive une attention primordiale dans la conception sismique, les composants non structurels et le contenu du bâtiment représentent souvent la majorité des pertes causées par les tremblements de terre et peuvent présenter des risques importants pour la sécurité de la vie.

Composantes architecturales

Les façades de construction, particulièrement les systèmes de revêtement lourds et les grands panneaux de verre, doivent être conçues pour accueillir la dérive sismique sans chute. Le détail approprié des connexions permet au cadre structurel de se déformer tout en maintenant le support pour le revêtement.

Les parapets, les corniches et d'autres éléments de projection présentent des risques de chute et nécessitent un attachement sûr au système structural.

Systèmes mécaniques, électriques et de plomberie

Les raccords flexibles pour la tuyauterie et le conduit permettent de déplacer le bâtiment sans rupture. Les vannes automatiques d'arrêt des systèmes à gaz empêchent les incendies à la suite de tremblements de terre. Les systèmes d'alimentation en énergie de secours nécessitent une protection sismique pour assurer leur fonctionnement le plus nécessaire.

Les réservoirs d'eau, les tours de refroidissement et les équipements sur le toit, qui sont élevés, nécessitent une attention particulière en raison de leur hauteur et de leur masse, qui peuvent générer des forces importantes pendant les tremblements de terre et doivent être convenablement supportés et brasés.

Contenus et mobiliers du bâtiment

Les bibliothèques, les classeurs et les racks de rangement doivent être ancrés aux murs ou aux planchers pour empêcher le renversement. L'équipement informatique, les instruments de laboratoire et d'autres contenus précieux ou dangereux doivent être confinés.

Les musées, les bibliothèques et les archives sont confrontés à des défis uniques pour protéger les collections tout en maintenant l'accessibilité.

Résilience communautaire et préparation aux situations d'urgence

La réduction efficace des risques sismiques va au-delà des bâtiments individuels pour englober la planification de la résilience et la préparation aux situations d'urgence à l'échelle de la collectivité.

Planification de la résilience

La planification de la résilience des collectivités identifie les fonctions essentielles qui doivent être maintenues ou rapidement rétablies après les tremblements de terre, notamment les services d'urgence, les soins de santé, les services publics, les transports, les communications et la distribution des aliments.

La planification de la résilience ne tient pas seulement compte des infrastructures physiques mais aussi des facteurs sociaux et économiques. Les collectivités qui ont des réseaux sociaux solides, des économies diversifiées et une répartition équitable des ressources se remettent généralement plus rapidement des catastrophes.

Planification des interventions d'urgence

Des plans d'intervention d'urgence détaillés établissent des rôles et des responsabilités clairs, des protocoles de communication et des stratégies d'affectation des ressources.

Les programmes d'évaluation de la sécurité des bâtiments après le séisme permettent aux bénévoles de procéder à des évaluations rapides de la sécurité des bâtiments, ce qui permet aux fonctionnaires de prendre des décisions éclairées concernant l'évacuation, la réoccupation et la démolition, ce qui permet d'éviter les effondrements provoqués par les chocs et de faciliter l'utilisation efficace de ressources limitées d'inspection.

Éducation et sensibilisation du public

Les programmes d'éducation du public aident les résidents à comprendre les risques sismiques et à prendre les mesures de préparation appropriées, notamment en sécurisant le contenu des ménages, en maintenant les fournitures d'urgence, en élaborant des plans de communication familiale et en pratiquant des mesures de protection comme « Dérapage, Couverture et tenir bon ».

Les exercices de tremblement de terre dans les écoles et les lieux de travail renforcent les comportements de protection et réduisent la panique lors des événements réels. Les campagnes de sensibilisation du public peuvent promouvoir la modernisation sismique, la couverture d'assurance et d'autres mesures de réduction des risques.

Perspectives internationales en matière de réglementation sismique

Les codes de construction sismique et les approches d'urbanisme varient à l'échelle internationale, reflétant différents niveaux de risque, les pratiques de construction, les conditions économiques et les cadres réglementaires.

L'approche globale du Japon

Le Japon, qui est confronté à certains des plus grands risques sismiques au monde, a mis au point des codes de construction sophistiqués et des mécanismes d'application de la loi. À la suite de tremblements de terre dévastateurs, le Japon a constamment renforcé ses exigences et mis en oeuvre des programmes de rénovation obligatoire pour les bâtiments vulnérables.

Les codes japonais du bâtiment mettent l'accent non seulement sur la sécurité de la vie, mais aussi sur la maîtrise des dommages et la fonctionnalité continue, ce qui témoigne de la reconnaissance que les pertes économiques causées par les dommages causés par les bâtiments peuvent dépasser les pertes subies par les tremblements de terre modernes.

Cadre réglementaire de la Nouvelle-Zélande

La Nouvelle-Zélande a mis en œuvre une législation sismique globale exigeant l'identification et le renforcement des bâtiments sujets aux tremblements de terre. L'approche adoptée par le pays établit un équilibre entre la sécurité publique et les considérations économiques, établissant des délais de conformité qui varient selon l'importance du bâtiment et le niveau de risque sismique.

Défis des pays en développement

De nombreux pays en développement doivent faire face à des difficultés importantes pour appliquer et appliquer les codes de construction sismique, et les ressources limitées, l ' urbanisation rapide, les pratiques de construction informelles et la faiblesse de la gouvernance peuvent compromettre les efforts de sécurité sismique.

Les solutions qui fonctionnent dans les pays riches peuvent ne pas être réalisables ou durables dans les régions en développement. Les programmes réussis mettent souvent l'accent sur des améliorations simples et peu coûteuses qui peuvent être mises en oeuvre avec des ressources locales et des méthodes de construction traditionnelles.

Orientations futures de la réduction des risques sismiques

La recherche et les progrès technologiques en cours continuent d'améliorer notre capacité de réduire les risques sismiques et d'améliorer la résilience de la collectivité.

Modélisation et simulation avancées

Les simulations à haute résolution aident à identifier les vulnérabilités, à évaluer les stratégies de modernisation et à optimiser les plans d'intervention d'urgence. L'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle offrent de nouvelles approches pour analyser les données sismiques complexes et prédire les performances des bâtiments.

Les modèles régionaux d'estimation des pertes combinent les évaluations des risques, les inventaires des bâtiments et les fonctions de vulnérabilité pour prévoir les pertes en vies humaines, les dommages et les pertes économiques résultant des séismes de scénario.

Bâtiments intelligents et surveillance de la santé structurelle

Les réseaux de capteurs installés dans les bâtiments peuvent surveiller la santé structurelle, détecter les dommages après les tremblements de terre et fournir des informations en temps réel aux gestionnaires des bâtiments et aux intervenants en cas d'urgence.

Les systèmes de construction intelligents peuvent intégrer des capteurs sismiques à des systèmes d'automatisation de bâtiments pour mettre en œuvre automatiquement des mesures de protection lorsque des tremblements de terre sont détectés, notamment la fermeture des ascenseurs au niveau du plancher le plus proche, l'ouverture des portes d'incendie et l'activation des systèmes d'éclairage et de communication de secours.

Systèmes d'alerte précoce lors du tremblement de terre

Les systèmes d'alerte précoce lors du séisme détectent les ondes sismiques initiales, moins dégâtantes, et fournissent des secondes à des dizaines de secondes d'alerte avant que de fortes secousses ne surviennent. Bien que brèves, ces délais d'alerte permettent aux systèmes automatisés d'arrêter les processus critiques, de s'entraîner à ralentir et de prendre des mesures de protection.

Intégration de conception durable et résiliente

Les systèmes de notation écologiques incluent maintenant des critères de résilience, reconnaissant que les bâtiments qui doivent être démolis et reconstruits après les tremblements de terre ont des impacts environnementaux importants. La conception de la durabilité, de l'adaptabilité et de la résilience soutient à la fois les objectifs de durabilité et de sécurité sismique.

Les stratégies communes d'adaptation aux changements climatiques et de planification de la résilience sismique, y compris la redondance des infrastructures, les systèmes distribués et la préparation communautaire, sont partagées.

Conclusion

Les zones de tremblement de terre influencent profondément la réglementation de l'urbanisme et de la construction, façonnant la façon dont les collectivités se développent et se protègent contre les risques sismiques.

Pour réduire efficacement les risques sismiques, il faut que les nombreux intervenants – les responsables gouvernementaux qui adoptent et appliquent les codes du bâtiment, les ingénieurs et les architectes qui conçoivent des structures sûres, les constructeurs qui les construisent correctement et les résidents qui entretiennent les bâtiments et se préparent aux tremblements de terre – soient engagés de façon soutenue.

À mesure que notre compréhension des risques de tremblements de terre et de la performance structurelle progresse, les codes de construction et les pratiques d'urbanisme doivent évoluer en conséquence. La tendance à la conception axée sur la performance, à l'amélioration des objectifs de résilience et à la planification intégrée multirisques reflète la reconnaissance croissante que les normes minimales de sécurité de la vie, bien qu'essentielles, ne suffisent peut-être pas à créer des collectivités vraiment résilientes.

Les collectivités des régions sujettes aux tremblements de terre doivent constamment faire face à des défis pour équilibrer la sécurité sismique avec d'autres priorités, notamment l'abordabilité, la durabilité, la préservation historique et le développement économique.

Pour plus d'information sur les risques sismiques et la sécurité des bâtiments, visitez le du Programme de gestion des risques de tremblement de terre de la Commission géologique des États-Unis, la Gestion des risques de tremblement de terre de la FEMA et l'Institut de recherche en génie de la Terre. Ces ressources fournissent des outils précieux, des conseils et du matériel pédagogique aux professionnels et au public intéressés par la réduction des risques de tremblement de terre.