Sujet Grand oral sur les ondes sismiques

Grand oral

Introduction

Depuis des centaines d’années, les hommes tentent de protéger leurs habitations des nombreuses catastrophes naturelles telle que les séismes. Il existe différentes techniques mais nous nous intéresserons plus particulièrement à l’ « amortisseur harmonique » ou « Tuned Mass Damper » en anglais ,qui existe depuis le 6ème siècle.

Nous allons donc voir comment ont évolué les amortisseurs harmonique dans la lutte contre les séismes.

Tout d’abord je vais vous présenter les ondes sismiques et leurs effets sur les bâtiments puis les premières apparitions d’amortisseurs harmoniques dans le monde. Et enfin, nous verrons les utilisations récentes de cette technique pour les gratte-ciels.

I) Déf d’une onde sismique (1 min) et effets sur les bâtiments (30 sec)

Alors tout d’abord, un séisme prend source dans un foyer autour duquel se diffusent les ondes sismiques de façon concentrique. Il en existe 2 types, les ondes qui se déplacent dans le sol appelé les ondes de volume ainsi que les ondes de surface. Ces ondes de surface sont des ondes guidées par la surface de la Terre, comme les rides formées à la surface d'un lac. Ce sont ces ondes de surface qui nous intéressent puisque ce sont elles qui vont entrer en contact avec les bâtiments. Elles sont plus lentes que celles de volume mais ont une plus grande amplitude ce qui libère plus d’énergie. On peut en distinguer 2 types :

- les onde de Rayleigh qui déforment le sol dans les 3 dimensions c’est-à-dire des mouvements horizontaux et verticaux telle une vague. Mais leur mouvement est régulier et ne libère pas beaucoup d’énergie.

- ainsi que les onde de Love qui sont les plus dangereuse pour les bâtiments car elles provoquent des mouvements horizontaux du sol et donc des effets de cisaillement, que l’on peut repérer par les oscillations des édifices.

Le principal risque des séismes sur les édifices est de provoquer un effet d’oscillation tellement fort qu’ils finissent par s’effondrer sur un côté ou bien que les secousses créent un effondrement d’une partie ou de la totalité du bâtiment sur lui-même.

En effet, le mouvement du sol provoqué par le séisme entraine les fondations des constructions, qui se mettent à vibrer à leur tour. Or, sous l’effet de l’inertie, les déformations de la structure génèrent des forces importantes dans les éléments de construction. Ce qui peut déstabiliser la structure et dépasser la résistance des éléments porteurs car ils ne supportent pas le niveau de déformation imposée au bâtiment par les vibrations.

II) Première utilisation du principe d’amortisseur harmonique ( min) 

Le principe de la technique de l’amortisseur peut être simplifier au fait de concentrer l’énergie reçue par un édifice lors d’un tremblement de terre dans une partie de la structure prévue spécialement à cet effet. Celle-ci pourra libérer cette énergie sous forme cinétique par exemple.

Évidemment, au 6ème siècle cette technique est beaucoup plus rudimentaire. En effet, la première utilisation du principe d’amortisseur harmonique nous vient du Japon avec leurs bâtiments religieux nommés « pagode ». Ceux-ci n’étaient pas conçu pour être habités mais atteignaient tout de même 5 étages en général. Ces bâtiments ont résisté à de nombreux « gros » tremblements de terre sans subir de dégâts majeurs.

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