Dans un vaste espace de Polytechnique de Montréal se déroule un processus des plus bruyants. Des tuyaux se tordent tandis que des actionneurs glissent et cognent, soumettant une imposante structure métallique à une contrainte calculée avec précision.

Cette simulation redoutablement efficace d'un tremblement de terre est le fruit d'une collaboration entre l'Université Concordia et Polytechnique Montréal. Les deux établissements mènent un essai en vraie grandeur et en temps réel de l'amortisseur de friction Pall. Ce système de protection est conçu pour atténuer l'impact des séismes sur les bâtiments.

Au laboratoire de structures de Polytechnique Montréal, une équipe dirigée par Lucia Tirca, professeure adjointe au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental de Concordia, et Robert Tremblay, professeur au Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique, s'affaire à tester et à analyser la réponse d'une structure métallique protégée par un amortisseur de friction Pall et soumise à une force d'accélération de 1 g.

L'idée derrière leur projet de recherche : reproduire le comportement d'un vrai bâtiment au cours d'un tremblement de terre – en particulier le déplacement latéral des éléments structuraux. La question est de savoir si l'amortisseur de friction Pall peut protéger la structure théorique et, du fait, un véritable édifice.

« Les recommandations du code du bâtiment visent ordinairement la conception d'ouvrages qui résisteront à un tremblement de terre d'intensité modérée sans subir de dommages importants et ne s'effondreront pas en cas de séisme majeur », explique Avtar Pall, inventeur du dispositif.

De gauche à droite : Robert Tremblay, professeur au Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique; Yan Jiang, assitant de recherche, Concordia; Xavier Willem, responsable du laboratoire, Polytechnique; Avtar Pall, président, Pall Dynamics; Ovidiu Serban, étudiant, Concordia; et Lucia Tirca, professeure adjointe au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental de Concordia.

« En général, pour assurer la survie des occupants, il faut renoncer à limiter les dommages au bâtiment. Ainsi, on favorise la dissipation de l'énergie sismique en augmentant la ductilité de la structure. Celle-ci devient alors vulnérable à des déformations inélastiques qui causent flexion, torsion et fissuration. »

Il en résulte habituellement des dommages permanents dont les coûts de réparation sont élevés. Toutefois, précise l'inventeur, le recours aux amortisseurs de friction permet d'obtenir des édifices bien protégés, moins coûteux à concevoir et moins susceptibles de subir des dommages au cours d'un séisme.

M. Pall a conçu son système dans les années 1960, à l'âge de 24 ans, alors qu'il préparait un doctorat en Inde.

« J'ai réalisé que construire des édifices plus solides et plus rigides n'était pas la façon idéale de les protéger contre les tremblements de terre », dit-il.

Vu les installations et les règles à calcul auxquelles il avait accès à l'époque, il lui était pour ainsi dire impossible de mettre au point son idée. Ce n'est que plus tard, une fois entré au service de l'Université Concordia, qu'il y est parvenu.

De ce fait, le pavillon J.‑W.‑McConnell (LB) de l'Université est devenu la première structure au monde à bénéficier de la protection parasismique que confère son invention. Le même concept a ensuite été utilisé pour protéger plus de 250 édifices sur la planète, dont l'usine d'assemblage de Boeing, située à Everett, dans l'État de Washington – le plus gros bâtiment du monde en volume.

Toutefois, le système a ses limites, dont l'absence de caractéristiques détaillées qui permettraient à un ingénieur en structures de concevoir un bâtiment pourvu d'amortisseurs à friction. Bien qu'on ait pu corroborer l'efficacité du système dans le cadre d'essais sur modèles de table, ces derniers n'ont pas permis de générer le type de données recherchées.

Or, les travaux en cours à Polytechnique Montréal pourraient changer la donne.

« Ces essais nous fourniront les renseignements nécessaires à l'utilisation du système dans les bâtiments à structure métallique, affirme la P^re Tirca. Grâce à ces données, d'ici un an, on peut s'attendre à voir l'emploi de cette technologie se généraliser. »

Voyez l'équipe mettre le système Pall à l'essai dans cette vidéo.

Source : Concordia