Le Japon
Le Japon est un des pays qui enregistrent le plus de séismes, 300 par an en moyenne, en
raison de sa situation géographique à l’intersection de plusieurs plaques tectoniques (voir
illustration ci-dessous).
Les japonais ont connu beaucoup de tremblements de terre terribles comme celui de Kobé, le 17 janvier 1995. D’une magnitude de 7,2, il a fait plus de 6300 morts et causé 100 milliards de dollars de dégâts.
Depuis, le japon est devenu un des pays les plus avancés en matière de génie parasismique, tant pour les nouvelles constructions que pour le renforcement des bâtiments existants. Aujourd'hui, il existe des normes draconiennes pour tous les types de bâtiments, des plus petits (inférieurs à trois étages) jusqu’aux gratte-ciel.
C’est ce qui explique que lors du séisme du 11 mars 2011, d’une magnitude de 8,9 (le plus
fort séisme que le Japon ait connu depuis 140 ans), les pertes en vies humaines sont
principalement dues au tsunami qui a suivi le tremblement de terre. Les bâtiments, quant Ã
eux, ont bien résisté, comme le montre cette vidéo de gratte-ciel de Tokyo qui bougent, mais
ne s’effondrent pas.
Les constructions japonaises respectent les principes de base du génie parasismique, Ã
savoir une géométrie simple et une charge homogène d’un étage sur l’autre.Par ailleurs, de plus en plus de bâtiments utilisent la technique de l’isolation de la base qui protège les immeubles des mouvements horizontaux du sol grâce à des socles en caoutchouc ou en élastomère, combinés à des amortisseurs.
La conception parasismique des bâtiments vise également à accroître leur ductilité, c’est-à -
dire leur capacité à se déformer sans se rompre. C’est pour cette raison que les matériaux
les plus utilisés pour construire la structure des bâtiments sont l’acier et le métal, qui se
tordent et s’allongent sans se briser, ainsi que le béton armé, qui résiste bien, même si sa
couche supérieure est endommagée.
L’exemple de la tour Tokyo Skytree inaugurée en 2012 est intéressant à plus d’un titre.
Avec ses 634 mètres de hauteur, cet édifice est le plus élevé du Japon, et il arrive au second
rang au niveau mondial après le Burj Khalifa à Dubaï. De plus, il s’agit de la tour de
télécommunication à structure autoportée sans haubans la plus haute du monde.
Selon les ingénieurs qui l’ont conçue, elle est capable de résister à un très violent tremblement de terre. Tout d’abord, il faut savoir que normalement, plus un immeuble est haut, plus sa base doit être large pour qu’il soit stable. Or, les concepteurs de la tour ne disposaient que d’un emplacement restreint de 60 mètres de côté. Ils ont donc décidé de donner à la base une forme de trépied et la tour s’arrondit peu à peu au fur et à mesure qu’elle s’élève et devient complètement cylindrique à partir de 350 mètres de hauteur pour offrir aux visiteurs un panorama à 360° sur la ville.
Afin que la tour puisse résister aux séismes, les ingénieurs ont eu recours à la technique du
«Shinbashira» (colonne centrale), technique ancestrale utilisée pour la construction des
pagodes à cinq étages qui, depuis des siècles, résistent aux tremblements de terre qui ont
secoué le Japon. Ainsi, la structure de la tour se divise en deux parties construites
indépendamment : un corps de tour bâti en acier (en forme de treillis) et une colonne
cylindrique dans la partie centrale qui permet de réduire le balancement en cas de vent
violent (typhon) ou de séisme.
La colonne centrale est en béton armé et mesure 375 mètres de haut, 8 mètres de diamètre
et pèse 11 000 tonnes. Son tiers inférieur (jusqu’à une hauteur de 125 mètres) est fixé
solidement à la structure de la tour par des poutres soudées. Les deux tiers supérieurs (de
125 mètres à 375 mètres) sont indépendants de la tour. Cette partie du «Shinbashira» peut
donc osciller librement et son mouvement est absorbé par des amortisseurs hydrauliques
(voir schéma ci-dessus). Lors d’un tremblement de terre, le pilier central oscille à une
fréquence différente de celle de la tour, ce qui a pour effet de contrebalancer la secousse
horizontale et de maintenir la stabilité de l’édifice. Le déplacement latéral engendré par un
séisme peut être réduit de 50 %.
Lors du séisme du 11 mars 2011, la tour était encore en cours de construction, mais le
dispositif antisismique a fonctionné comme prévu. Toutes les personnes qui travaillaient sur
place ce jour-là en sont sorties indemnes et la structure n’a pas été affectée.Ce qui est interessant dans le génie parasimique au Japon, c’est qu’il allie les techniques traditionnelles et les technologies les plus avancées.