Shakin' all over

Une table qui remue ciel et terre

Une « table vibrante » toute particulière aide à augmenter la stabilité des murs de soutènement durant les tremblements de terre
23 mars 2011

Adobe Flash Player et JavaScript sont requis pour faire jouer ce clip

Au Collège militaire royal du Canada (CMR) à Kingston, en Ontario, ça brasse avec Richard Bathurst. Littéralement.

Au cours des 20 dernières années, Richard Bathurst, professeur en génie civil qui bénéficie d’une nomination conjointe à l’Université Queen's, est devenu une sommité mondiale en matière de murs de soutènement résistants aux tremblements de terre. Ces « structures de terre », verticales ou presque, sont utilisées pour retenir les roches et le sol derrière les culées des passages supérieurs routiers, les réservoirs et les bâtiments.

Les recherches de Bathurst reposent sur un élément essentiel : une « table vibrante » hydraulique qui se trouve dans un laboratoire caverneux au sous-sol du CMR. Fabriquée sur commande en 2008, la table en acier massif de trois mètres de long sur trois mètres de large est connectée à une série de capteurs reliés à des ordinateurs et à des caméras vidéo. Bathurst érige sur cette table des modèles de murs de soutènement d'une hauteur d'environ 1,5 m. Ces installations capables de reproduire les violents mouvements de va-et-vient provoqués par les tremblements de terre de différentes magnitudes lui permettent d'examiner et de mesurer comment réagissent des murs de conceptions variées.

Cette table est la seule au Canada dont l'usage est réservé exclusivement à l’évaluation des structures du sol, et les données recueillies grâce à elle ont permis à Bathurst d’améliorer la performance des murs de soutènement au cours d’un séisme et le rapport coût-efficacité de ceux-ci, notamment en Colombie-Britannique, dans des régions du Québec, au Japon ainsi qu’en divers autres endroits sujets aux tremblements de terre.

Il est possible de construire un mur de soutènement solide en le faisant très épais. Toutefois, cela nécessite de grandes quantités de béton et d'acier et ces matériaux coûtent cher.

La seule table vibrante du Canada consacrée à
Zoom

La seule table vibrante du Canada consacrée à l'étude des comportements des structures du sol pendant un séisme. Un modèle se fait secouer durant la simulation d'un tremblement de terre (CI-DESSUS).
Richard Bathurst, Collège militaire royal

Un moyen efficace et moins coûteux consiste à installer un épais panneau vertical de polystyrène expansé – soit de la mousse de polystyrène – entre un mur traditionnel en béton armé et la terre qu'il retient. Au cours d’un tremblement de terre, la mousse de polystyrène agit en tant que zone tampon flexible entre le mur et la masse de terre mouvante derrière celui-ci, à l'instar d'un amortisseur de chocs dans une automobile. Bathurst a établi que lorsque cette solution pourtant simple est intégrée aux fondations d'un haut bâtiment, la résistance des murs de soutènement aux séismes peut augmenter de 50 %.

Un autre moyen est utilisé pour les murs faits d'épais blocs de béton. Afin de renforcer cette structure, Bathurst applique des bandes en plastique d'un mètre de large fabriquées spécialement à cette fin (semblable à un grillage de basse-cour en plastique épais) à chaque deux ou trois rangées de blocs en enfonçant l’une des extrémités directement dans le sol derrière le mur. (Les bandes sont d'une longueur équivalant à 70 % de la hauteur définitive du mur. Ainsi, pour un mur d'une hauteur de dix mètres par exemple, les bandes auraient sept mètres de long.) Une fois que les bandes sont enterrées dans la terre de remblayage compactée, le sol devient, grâce à elles, partie intégrante du mur en soi. Autrement dit, les blocs et le sol agissent en communion, formant une structure massive remarquablement stable durant un tremblement de terre.

Sur sa table vibrante, Bathurst construit des murs de soutènement en versions réduites en utilisant différents matériaux de construction, concepts et types de sol ainsi qu’en variant la hauteur des murs. Au cours de chaque expérimentation, il augmente graduellement la fréquence, la durée et l'intensité des secousses jusqu'à ce que la structure commence à se fissurer et cède enfin. Le chercheur recueille des données tout au long du processus grâce à un vaste éventail de capteurs et de caméras vidéo à haute vitesse. Il peut ainsi valider des modèles numériques qui sont utilisés pour prédire comment les murs de grandeur réelle pourraient réagir aux tremblements de terre dans différentes parties du monde.

« Cette table fait partie de la boîte à outils que les ingénieurs en recherche géotechnique peuvent utiliser pour concevoir des structures plus sécuritaires et moins coûteuses, déclare Bathurst. La sécurité ainsi qu'un bon rapport coût-efficacité sont deux objectifs majeurs en génie civil, en particulier pour les structures qui se trouvent dans les régions sujettes aux tremblements de terre. »