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Quand la terre bouge

Bâtiments antisismiques

Lorsqu’un tremblement de terre tue d’innombrables personnes comme au Japon, en Nouvelle-Zélande et en Haïti, sa magnitude n’est pas le seul facteur qui contribue à une dévastation de cette ampleur. L’intensité du mouvement du sol généré par le séisme est un autre facteur crucial qui peut causer des dommages importants.

Prévoir la force du mouvement du sol dans différents scénarios de tremblement de terre est l’affaire de Gail Atkinson. Cette chercheuse financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) est ingénieure en sismologie à la University of Western Ontario, où elle analyse les ondes sismiques générées par les tremblements de terre dans l’ensemble du Canada. En transposant dans un graphique la force de ces ondes et en suivant leur progression pendant qu’elles se déplacent dans le sol, Mme Atkinson et son équipe peuvent concevoir des modèles informatiques qui simulent le type de secousses qui seront générées par divers tremblements de terre.

À l’aide de ces modèles que Mme Atkinson appelle les « cartes des secousses des divers scénarios », celle-ci conseille les organismes de réglementation au sujet de la mise à jour des règlements sur la conception. L’objectif de ces normes est de faire en sorte que les bâtiments et l’infrastructure essentielle, par exemple les centrales nucléaires, puissent résister à des tremblements de terre dont la magnitude et l’emplacement varient.

« Nous nous servons de nos modèles pour présenter des scénarios de secousses spécifiques qui peuvent être utiles par exemple pour élaborer des mesures de planification et d’intervention en cas d’urgence », précise Mme Atkinson, qui est professeure et titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les aléas sismiques et le mouvement du sol.

Les effets des tremblements de terre sur les structures varient en fonction de l’intensité de la secousse. Ainsi, les gros tremblements de terre génèrent un grand nombre de mouvements telluriques de basse fréquence qui sont particulièrement dommageables pour les bâtiments de grande hauteur et les ponts. Les petits tremblements de terre qui produisent des mouvements en vagues pendant de courtes périodes peuvent endommager davantage les bâtiments moins élevés, comptant de un à cinq étages. C’est parce qu’il faut faire une planification en fonction de ces différences qu’il est important pour Mme Atkinson et d’autres ingénieurs en sismologie de suivre les milliers de petits tremblements de terre qui se produisent régulièrement au Canada, mais que la plupart des gens ne ressentent habituellement pas.

Mme Atkinson et ses étudiants des cycles supérieurs travaillent avec la Commission géologique du Canada et POLARIS, un réseau de recherche financé par le CRSNG, à l’analyse des signaux qui sont enregistrés par environ 200 stations de surveillance situées un peu partout au Canada. Les instruments installés dans les stations enregistrent la vélocité des ondes terrestres en fonction du temps.

« L’un des résultats de mes travaux est l’élaboration d’équations qui prédisent le mouvement du sol et qui décrivent la force des secousses en fonction de la magnitude et de la distance », explique Mme Atkinson.

Au fil des ans, les travaux de Mme Atkinson ont mené à la modification des cartes sismiques nationales et aidé les organismes consultatifs à peaufiner le Code national du bâtiment du Canada, qui est mis à jour aux cinq ans. Celui-ci contient maintenant des normes de résistance sismique plus strictes pour certaines régions et moins strictes pour d’autres. Mme Atkinson se préoccupe non seulement de la sous‑estimation de la conception des bâtiments, mais aussi de la surestimation de leur conception.

« Si vous êtes trop prudent et que vous exagérez les prédictions sur les mouvements du sol, tous les constructeurs et propriétaires de bâtiments devront débourser davantage pour une conception sismique qui dépasse leurs besoins réels, poursuit Mme Atkinson. Il reste alors moins d’argent pour faire autre chose. »

Actuellement, la probabilité qu’il se produise au Canada des secousses d’une force supérieure à celle à laquelle les bâtiments peuvent résister est de 2 p. 100 en 50 ans et à laquelle les installations essentielles telles que les barrages et les centrales nucléaires peuvent résister, de 1 p. 100 en 100 ans.

Définir les paramètres de l’équilibre à établir entre la sous-estimation et la surestimation de la conception des bâtiments est au cœur des travaux de Mme Atkinson. Comme celle-ci a toujours aimé analyser les données, les travaux qui consistent à interpréter les signaux envoyés par les tremblements de terre l’intéressent et la passionnent au plus haut point. Bien que ses travaux soient principalement axés sur l’élaboration de modèles de tremblements de terre qui peuvent se produire en Amérique du Nord, certains de ses étudiants élaborent aussi des modèles mondiaux des secousses sismiques.

Un jour, ces modèles permettront peut-être de prédire les effets des secousses telluriques dans les pays vulnérables du monde – et au bout du compte de sauver des vies grâce à une meilleure conception des bâtiments.