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Une innovation qui secoue

Des tours munies d’amortisseurs de vibrations

Vous vous réveillez dans votre condo un matin venteux et vous avez la nausée. Rapidement, vous comprenez pourquoi : le chandelier au plafond oscille et l'eau ondule dans le verre posé sur votre table de nuit. Par la fenêtre, vous voyez des immeubles qui tanguent. Et c'est à ce moment-là que vous sentez votre immeuble bouger. Il s'agit d'un scénario qui est beaucoup plus commun qu'on peut le croire – et ce n'est pas seulement dans les zones sismiques qu'on peut ressentir ces mouvements.

« Les immeubles de grande hauteur sont de plus en plus hauts et effilés. Lorsqu'ils oscillent avec le vent, les gens à l'intérieur peuvent en sentir le mouvement et peuvent même, dans des cas extrêmes, avoir le mal de mer », explique Michael Montgomery, chercheur à la University of Toronto. Pour contrer cet effet de manière rentable, M. Montgomery et son directeur de thèse, le professeur Constantin Christopoulos, ont élaboré une technologie de la construction novatrice visant à réduire les vibrations causées par le vent et les séismes dans les immeubles de grande hauteur.

Traditionnellement, les ingénieurs augmentaient l'épaisseur des murs et des poutres de béton des immeubles afin de limiter l'oscillation. Cependant, cette solution entraîne des coûts : il faut mettre plus de temps pour la construction, l'espace louable est réduit et, comme il faut plus de matériaux, les conséquences sur l'environnement sont plus importantes.

Pendant ses études de doctorat à la University of Toronto, M. Montgomery, avec l'aide de ses collègues, a créé l'amortisseur de couplage vent-séismes. Cette technologie, élaborée en collaboration avec des chefs de file en conception d'immeubles de grande hauteur, fait appel à des plaques d'acier liées entre elles par un matériau très amortissant et extensible. Les amortisseurs absorbent l'énergie des vibrations et assourdissent les vibrations fréquentes causées par le vent. Ainsi, les occupants des étages supérieurs des immeubles ne les sentent presque pas.

Pour la réalisation de l'amortisseur de couplage vent-séismes, M. Montgomery a reçu le prestigieux Prix Synergie pour l'innovation du CRSNG de 2011. Ce prix est décerné à de jeunes chercheurs qui ont trouvé des façons de mettre au point des produits ou des procédés nouveaux à partir de leurs travaux de thèse, au profit de l'industrie.

« L'un des aspects les plus intéressants du point de vue du promoteur immobilier est que notre technologie peut être installée à même les éléments structurels existants et n'exige donc pas d'espace architectural supplémentaire », explique M. Montgomery.

Comme son nom le suggère, l'amortisseur de couplage vent-séismes contribue également à limiter les dommages en cas de séismes. Les séismes extrêmes peuvent causer d'importants dommages aux murs et aux poutres de béton des immeubles de grande hauteur. Dans l'ensemble, il s'agit d'une bonne chose. Cette « souplesse » dans la conception empêche l'immeuble de s'effondrer. Cependant, il peut être onéreux de réparer les dommages et, si ces derniers sont trop importants, il faut démolir l'immeuble.  

« Grâce à notre technologie, les dommages sont concentrés dans des parties précises de l'amortisseur si un séisme extrême survient, affirme M. Montgomery. Les autres parties de la structure sont protégées, donc seul l'amortisseur doit faire l'objet d'une inspection, d'une réparation ou d'un remplacement. »

L'innovation de M. Montgomery connaît un bon envol; elle a mené à la création de Kinetica Dynamics (kineticadynamics.com), une entreprise dérivée de la University of Toronto. M. Montgomery et son équipe de Kinetica Dynamics travaillent actuellement avec certains des meilleurs ingénieurs de structures du monde afin d'incorporer la technologie de l'amortisseur dans certaines des structures les plus hautes posant les plus grands défis, qui sont en cours de conception partout dans le monde. Leur but ultime est de permettre aux ingénieurs de concevoir des immeubles de grande hauteur plus économiques, habitables, sécuritaires et résistants dans lesquels les Canadiens peuvent vivre et travailler.