POUR FAIRE FACE AUX TREMBLEMENTS DE TERRE EN NOUVELLE-ZELANDE

Début septembre 2010, Christchurch, la troisième plus grande ville de Nouvelle-Zélande, a été frappée par un tremblement de terre d’une magnitude de 7,1 sur l’échelle de Richter. Même si le séisme fut très violent, la ville n’a miraculeusement déploré aucun décès direct ni dégât majeur.

Mais six mois plus tard, le 22 février 2011, un deuxième gros tremblement de terre a frappé. Malgré une magnitude moins importante (6,3), il fut bien plus dévastateur en raison d’une accélération au sol très élevée. L’accélération au sol mesure l’intensité et la vitesse avec lesquelles le sol et les bâtiments bougent durant un séisme.

Lors de ce second tremblement de terre, 185 personnes ont perdu la vie et 164 ont été gravement blessées. Une grande partie des bâtiments anciens de Christchurch en pierre et brique ont été fortement abîmés. Au total, pas moins de 100 000 bâtiments ont été dégradés, dont 10 000 ont dû être démolis. Le coût total de la reconstruction pour les assureurs est estimé à 40 milliards de dollars.

Un test en conditions réelles

POUR LES SYTEMES DE RENFORCEMENT STRUCTUREL DE SIKA

Le Christchurch Arts Centre était en cours de restauration avant que ne surviennent les tremblements de terre. Considéré comme étant le centre culturel de Christchurch, il est l’un des sites historiques les plus importants de la ville. Autrefois baptisé «University of Canterbury» lors de son inauguration en 1873, il est l’un des meilleurs exemples d’architecture néogothique en Nouvelle-Zélande.

Classé dans la catégorie 1 selon le New Zealand Historic Places Trust, le plan de rénovation du Centre d’Arts nécessite un important souci du détail et le respect des normes les plus strictes concernant les pratiques de conservation. Cette restauration a donc été englobée dans le projet de renforcement de l’ancien bâtiment de l’Arts School en vue d’éventuels tremblements de terre.

Renforcer les murs

En étroite collaboration avec l’entrepreneur principal Fletcher Construction et l’ingénieur structurel Holmes Consulting Group, l’installateur BBR Contech, agréé par Sika Nouvelle-Zélande, a renforcé cinq des murs porteurs intérieurs du bâtiment de l’Arts School grâce à la technologie des Polymères Renforcés de Fibres de Sika.

Ce système comprend un certain nombre d’avantages non négligeables pour les projets de restauration comme celui-ci. Léger et d’une épaisseur variant de 0,5 mm à 1,5 mm, il est simple d’application tout en possédant un rapport poids/résistance impressionnant. Il résiste également à la corrosion et peut être recouvert d’une variété de plâtres et enduits de finition, ce qui le rend très adapté pour les projets de renforcement structurel sur d’anciens bâtiments, où l’objectif est d’obtenir un résultat proche de l’original.

Replacer les revêtements muraux

«Puisque nous étions face à un bâtiment historique, nous avons été contraints de retirer et de replacer les revêtements muraux d’origine», explique John Hares, directeur de Holmes Consulting. «L’utilisation des PRF appliqués sur une épaisseur de 3mm à peine nous a permis de limiter notre impact sur les revêtements existants.»

Après avoir reconstruit les murs sous-jacents d’origine, en basalte, BBR Contech a appliqué environ 200 m2 de SikaWrap®. Les revêtements intérieurs ont ensuite été replacés afin de redonner aux pièces leur cachet d’origine, sans signe visible des travaux de restauration effectués.

Le grand séisme de 2010

Et puis les grands tremblements de terre sont arrivés. Le séisme de septembre 2010, d’une magnitude de 7,1 sur l’échelle de Richter et le séisme dévastateur de février 2011, d'une intensité de 6,3, ont véritablement soumis les travaux de renforcement effectués sur le Centre d’Arts à un test en conditions réelles, en exerçant sur le bâtiment des secousses d’une extrême violence. Conformément aux attentes, les bâtiments renforcés ont très bien reçu les chocs. L’ancienne Arts School est par ailleurs l’un des rares bâtiments du site à n’avoir subi que des dommages minimes.

Quelques faits

  • La Nouvelle-Zélande compterait 15 000 à 25 000 bâtiments considérés «à risque»
  • 8 à 15% du parc immobilier est sujet aux effets des tremblements de terre
  • La plupart de ces structures ont été construites entre 1880 et 1935
  • Le gouvernement néo-zélandais propose un nouveau régime de renforcement strict
  • Le gouvernement souhaite faire évaluer 193 000 structures essentielles d’ici 2018
  • Le coût reste un frein important pour les propriétaires de bâtiments

Le renforcement structurel aux tremblements de terre

FAIT LA UNE DES JOURNAUX

Les tremblements de terre ne sont pas rares en Nouvelle-Zélande et pourtant, une bonne partie des bâtiments historiques du pays manquent d’un renforcement structurel offrant une résistance aux séismes.

Selon le gouvernement néo-zélandais, 15 000 à 25 000 bâtiments seraient à risque dans le pays. Un registre national de ces bâtiments est en cours d’élaboration et les propriétaires négocient avec le gouvernement afin de fixer une date à laquelle les constructions devront être structurellement renforcées ou démolies.

Plus de 13 000 répliques

Le risque ne diminuera pas non plus: plus de 13 000 répliques ont été dénombrées ne serait-ce que dans la région de Christchurch depuis le premier tremblement majeur en 2010.

En juillet et en août 2013, Wellington, la capitale du pays, a été frappée par deux importants séismes (magnitude de 6,2 et de 6,3), les plus intenses de la ville depuis des décennies. Si les dégâts ont été minimes, ces séismes ont durement rappelé l’urgence du besoin de renforcement aux propriétaires de bâtiments commerciaux comme aux responsables politiques.

Un besoin de renforcement urgent

Tous les propriétaires de bâtiments commerciaux n’ont cependant pas attendu l’initiative du gouvernement.
En décembre 2013, le principal journal de Wellington, le Dominion Post, a publié un article sur l’installation d’un système de renforcement Sika dans un bâtiment historique de la ville.

Extrait de l’article du journal «À l’image de nombreux bâtiments de Wellington, le 61 Thorndon Quay ne répond pas aux exigences de sécurité conseillées en cas de séismes, en ne satisfaisant qu’à environ 50% des nouvelles normes de construction gouvernementales. L’entreprise qui a récemment acheté le bâtiment souhaite le convertir en une nouvelle résidence hôtelière et l’amener à un respect de 70% des normes. Les colonnes du bâtiment possèdent toutefois des propriétés de déformation insuffisantes, ce qui signifie qu’elles pourraient se fissurer en cas de séisme.»

L’ingénieur en charge de la mise à niveau structurelle du projet Marc Stewart explique que l’acier est le matériau qui apporte la capacité de déformation (flexibilité) nécessaire aux colonnes pour résister à un tremblement de terre.

«Or, celles du 61 Thorndon Quay n’en possèdent pas suffisamment.Elles resteraient rigides en cas de séisme, et les mouvements sismiques les feraient trembler et se fissurer. Jusqu’aux années 90, on choisissait généralement de renforcer ce genre de colonnes en ajoutant davantage d’acier et de béton. On perdait un peu d’espace à l’intérieur et on ajoutait de la masse au bâtiment, c’était donc renforcer pour renforcer», déclare M. Stewart.

Aujourd’hui, on remplace souvent l’acier par un autre matériau comme par exemple un tissu à base de de carbone imprégné de résine époxy - qui joue le rôle de colle structurale, et enroulées autour des colonnes. Cet enrobage joue le même rôle que l’acier: il permet aux colonnes s’adapter aux mouvements lors du séisme, d’absorber son énergie et de la disperser.

BBR Contech a renforcé quatre étages du bâtiment à l’aide du système de renforcement à base de fibres de carbone mis au point par l’entreprise Sika, spécialisée dans les technologies de construction. Le renfort PRF sera également utilisée sur certaines poutres du plafond, qui seront remises à neuf une fois l’intérieur rénové.

Les renforts à base de fibres de carbone peuvent également être insérés dans une maçonnerie non renforcée ou utilisés sur l’extérieur d’un bâtiment et recouvert par le revêtement de façade – une solution qui pourrait être appliquée à certains bâtiments historiques de Wellington devant encore être renforcés.

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Renforcement d’un pont historique à l’aide de lamelles Sika CarboDur

Lors de son inauguration en 1910, le pont de Grafton était à la pointe de la technologie bénéficiant de la plus grande travée de béton armé au monde.

Le pont de 296 mètres de long, qui s’élève à 43 mètres au-dessus de Grafton Gully, la principale ville d’Auckland, a été mondialement célébré en tant qu’ouvrage d’une valeur incomparable.

Près de 100 ans après sa construction, le pont a été renforcé dans le cadre du projet de transport «Auckland Central Connector». Il bénéficie depuis lors d’une importante résistance aux tremblements de terre, il est à présent capable de supporter de plus grand séismes et d’accueillir l’intense trafic d’autobus et, les futures innovations en matière de transport (comme les tramways par exemple)

Quel matériau a-t-on utilisé pour renforcer le pont?

Dans le cadre de ce projet de renforcement, plus de 600 mètres de lamelles de PRFC (matériaux Polymères Renforcés de Fibres de Carbone) Sika CarboDur® et 830 profilés Sika CarboShear préformés en forme de L ont été fixés à la structure du pont. Les lamelles Sika CarboDur® ont été appliquées sur la face inférieure des poutres afin d’accroître la résistance en flexion travée.

Les profilés Sika CarboShear L ont été installés par deux autour des poutres (pour former un U) et ancrés dans la dalle en béton afin d’améliorer la résistance au cisaillement.

Les travaux ont été plus rapides que prévu et ont permis à cette structure de revenir à la pointe des technologies de construction. Ce pont emblématique pourra ainsi desservir Auckland pour de nombreuses générations à venir.

Découvrez le potentiel des solutions PRFC de Sika sur YouTube!

Un panneau non renforcée se brise aisément lorsqu’il est soumis à un poids de 50kg. Une fois renforcé de lamelles Sika CarboDur®, un panneau de même taille pourra supporter 150kg, en plus des 80 kg de Navindra.

Lien YouTube

Cette vidéo compare deux poutrelles en béton, dont l’une est renforcée par une seule lamelle Sika CarboDur®.Alors que la poutre non renforcée ne supporte pas le poids d’une seule personne, celle renforcée par le Sika CarboDur®, accueille facilement sept personnes.

Regarder sur YouTube

«L’une des forces incomparables de ces vidéos est que chacun peut comprendre en quelques minutes notre message clé, qui est de montrer que nos produits PRFC réagissent aux charges de manière exceptionnelle, et ce, que vous soyez propriétaire d’un bâtiment commercial, architecte ou ingénieur structurel», déclare Peter Withell, Directeur général de Sika Nouvelle-Zélande.

Plus d’informations sur Sika Nouvelle-Zélande