Dynamique des structures

Source : Roberto Leon, département de génie Civil et environnemental, Virginia Tech, Blacksburg, VA

Il est rare de nos jours qu’une année entière se passe sans qu’un événement de tremblement de terre majeur des ravages quelque part dans le monde entier. Dans certains cas, comme le tremblement de terre 2005 de Banda Ache en Indonésie, les dommages impliqués de vastes régions géographiques et nombre de victimes dans les six chiffres. En général, le nombre et l’intensité des tremblements de terre n’augmente pas, cependant, augmente la vulnérabilité de l’environnement bâti. Avec l’urbanisation non réglementée autour des zones sismiquement actives, telles que la « ceinture de feu, » Circum-Pacifique mer passant en zone côtière pose de basse et l’augmentation des concentrations de production/distribution d’énergie et numérique/télécommunication nœuds critiques du réseau dans les zones vulnérables, il est clair que la conception parasismique est résilience communautaires clés pour le futur.

Conception de structures de résister à tremblement de terre a progressé considérablement au cours des 50 dernières années, principalement par le biais de travaux au Japon après le séisme de Niigata de 1964 et aux Etats-Unis après le séisme de San Fernando Valley de 1971. Le travail a avancé le long de trois voies parallèles : (a) travail expérimental visant à en développement techniques de construction améliorée pour minimiser les dégâts et pertes en vies humaines ; (b) des études analytiques basées sur des modèles matériels avancés géométriques et non linéaire ; et, (c) synthèse des résultats (a) et (b) dans les dispositions de code de conception qui améliorent la capacité des structures à résister aux charges inattendues.

La prospection sismique en laboratoire est souvent difficile et coûteuse. Essais sont effectués principalement à l’aide de trois techniques suivantes :

1. Tests de quasi statique (TVQ), où les parties d’une structure sont testés à l’aide d’appliqué lentement et prédéterminés de manière équivalente les déformations latérales avec conditions aux limites idéalisées. Cette technique est particulièrement utile pour évaluer les effets des détails structurels sur la capacité de résistance et de déformation des parties particulières des structures.
2. Tests de Pseudo-dynamique (PSDT), où les charges sont appliquées aussi lentement, mais les effets dynamiques sont pris en compte en résolvant les équations du mouvement en cours de test et en utilisant le test direct de rétroactions (principalement la rigidité instantanée) pour évaluer la rigidité réelle et caractéristiques de l’amortissement de la structure.
3. Secouer les tables, où les modèles réduits de structures complètes sont soumis pour entrer des requêtes à l’aide d’une commande hydraulique de base ou de la Fondation. Les tables de Shake représentent une plus fidèle technique de test, car la structure n’est pas restreint artificiellement, l’entrée est vrai mouvement et forces qui en résultent sont vraiment inertiel, comme on pourrait s’attendre à un véritable tremblement de terre. Cependant, les besoins en puissance sont énormes et seulement quelques-uns secouer tables capable de travailler à presque grandeur nature existent dans le monde entier. Globalement, il y a qu’une seule table de vibration grandes capables de réaliser des tests sur les structures à grande échelle, qui est la table de vibration à l’installation de E-Defense au Japon, construit après le séisme de Kobe de 1985.

Dans cette expérience, nous utiliserons une petite secousse table et modèle de structures afin d’étudier les caractéristiques du comportement dynamique de certains modèles structurels. C’est ces caractéristiques dynamiques, principalement la fréquence et l’amortissement, ainsi que la qualité des détails structurels et construction, qui font des structures plus ou moins vulnérable aux tremblements de terre.