Mener des analyses sismiques sur des bâtiments historiques

Afin de préserver des bâtiments culturellement importants dans des régions sujettes aux tremblements de terre, il est nécessaire de récolter des informations précises sur les réactions de ces structures historiques à des charges sismiques réelles et dynamiques. Découvrez comment l'Université Mariano Gálvez a utilisé la technologie MTS de simulation sismique pour obtenir des données expérimentales. L'objectif était d'améliorer la résistance du riche patrimoine architectural du Guatemala.

C'était la première application au Guatemala du Cadre de Sendai pour la réduction des risques de catastrophe. À cette occasion, les chercheurs de l'Université Mariano Gálvez ont étudié la réaction dynamique de l'église de San Raymundo, datant du XVIe siècle, lors d'une forte charge sismique. Les chercheurs ont employé des données expérimentales, mathématiques et historiques : parmi les composants expérimentaux figurait une réplique de l'église construite en adobe sur un simulateur sismique biaxial MTS ; pour le modèle mathématique, les dimensions de l'église originale ont été utilisées, avec l'ajout des propriétés géométriques et mécaniques de sa maçonnerie et de son argile ; parmi les données historiques figuraient les dommages repérés sur l'église et provoqués par un tremblement de terre d'une magnitude de 7,5 en 1976. Le modèle mathématique ainsi que la réplique expérimentale ont été soumis à un tremblement de terre d'une magnitude de 7,4 enregistré en 2012. Les résultats ont ensuite été analysés et comparés aux véritables dommages provoqués par le tremblement de terre de 1976.

L'étude a été menée par le Laboratoire de génie parasismique de l'Institut de recherches en ingénierie, mathématiques et sciences physiques (dans³) de l'Université Mariano Gálvez du Guatemala. Les informations obtenues grâce aux résultats de l'étude ont permis de valider les modèles mathématiques, de concevoir des stratégies de réfection structurelle et d'imaginer les meilleures pratiques permettant de préserver des structures historiques similaires.
L'église expérimentale de San Raymundo a été construite à l'échelle 1:8,75 sur l'axe transversal, grâce à 750 blocs d'adobe fraîche. La réplique pesait 3,2 tonnes et mesurait 2,8 x 3,0 x 1,75 mètres.
La simulation a été menée sur un simulateur sismique MTS de 3 mètres sur 3 (table vibrante), capable de reproduire l'accélération (9,8 m/s²), la vitesse (1 m/s) et le déplacement (± 250 mm) nécessaires à la reconstitution de mouvements réalistes du sol typiques de tremblements de terre.
Les données ont été recueillies par une série de huit accéléromètres uniaxiaux ES-U (1,25 mV/g) et trois capteurs OMEGA 0-10V LDVT, tous reliés au contrôleur MTS. Un capteur FBA-ES-T triaxial a été placé à la base de la table et a été connecté à un enregistreur de données.
Le modèle mathématique ainsi que la réplique expérimentale ont été soumis à une simulation reproduisant le tremblement de terre de San Marcos, d'une magnitude de 7,4, qui a eu lieu le 7 novembre 2012. L'épicentre était situé dans l'océan Pacifique, à 35 km au sud de Champerico et à une profondeur de 24,1 km.
Les dommages provoqués sur la réplique expérimentale lors de cette simulation sont similaires aux dommages de 1976 sur la véritable église. De plus, les fréquences provoquant des défaillances indiquées par le modèle mathématique (5,86 Hz) étaient proches de celles relevées lors de l'expérience menée sur la réplique expérimentale (6,0 Hz).