En architecture comme en génie civil, toute structure doit être capable de résister aux contraintes environnementales et aux charges qu'elle subit. Un bâtiment doit non seulement supporter la force de gravité, mais également porter le poids de ses matériaux, de ses occupants, de son mobilier et de ses équipements. Il doit en outre résister à des conditions exceptionnelles, telles que les séismes, qui exercent des forces latérales sur la construction. Pour faire face aux secousses d'un tremblement de terre, une structure doit être extrêmement rigide, l'ensemble de ses éléments formant un tout intégré. Idéalement, elle devrait aussi reposer sur des amortisseurs ou des appuis à rouleaux afin de limiter les charges liées au séisme.
Matériel nécessaire
- Papier et crayon
- Feuilles de tilleul (bois tendre)
- Cutter bien aiguisé
- Colle
- Bandes de papier ciré ou ressorts
- Plaque de contreplaqué servant de base
Instructions
1. Concevez votre bâtiment
Dessinez votre bâtiment sur papier avant d'entamer la construction de la maquette. Vous êtes libre de le concevoir comme bon vous semble, mais les constructions symétriques résistent plus efficacement aux forces sismiques : la symétrie limite en effet les moments de torsion autour d'un axe générés par des masses différentes reliées entre elles. Cette symétrie peut être respectée en plan (vue de dessus) ainsi qu'en élévation (vues latérales). Par ailleurs, les masses ou éléments saillants qui dépassent du volume principal créent davantage de couple de torsion : limitez donc ces projections pour atténuer les effets néfastes du séisme.
2. Construisez les murs de la maquette
Réalisez les murs avec des feuilles de tilleul orientées perpendiculairement les unes par rapport aux autres et collées le long de chaque arête. Découpez les feuilles à l'aide d'un cutter bien aiguisé et d'une règle métallique afin d'obtenir des coupes parfaitement droites et perpendiculaires. Des découpes mal exécutées produisent des bords irréguliers offrant de mauvaises surfaces de collage. Appliquez ensuite de petits points ou un fin filet de colle sur chaque bord avant l'assemblage : un excès de colle affaiblit les jointures, ralentit le séchage et nuit à la qualité générale du travail.
Vous pouvez ajouter des poteaux et des ouvertures, mais gardez à l'esprit que les feuilles de tilleul jouent le rôle de panneaux de cisaillement, c'est-à-dire des éléments qui s'opposent à la déformation provoquée par les forces latérales. Le cisaillement est une déformation du matériau résultant de forces internes qui se contrarient en réaction à une force extérieure. Une force latérale est une charge venant du côté, comme le vent ou un séisme, par opposition à une charge verticale telle que la gravité.
3. Ajoutez planchers et toiture
Collez des plaques plates de tilleul pour former les planchers et le toit afin de créer des panneaux horizontaux de cisaillement. Combinés aux panneaux verticaux, ces éléments limitent la déformation tridimensionnelle de la structure et apportent une redondance structurale face aux charges latérales et au cisaillement qui en découle. Fixez les bords des murs aux plaques de plancher à l'aide de petits points ou de fins traits de colle pour obtenir une structure solide et intégrée. La colle stabilise l'ensemble, à l'image des tirants et des armatures en acier utilisés dans les véritables bâtiments, et l'intégration des éléments garantit que les murs et les planchers ne basculent pas hors de leur plan.
4. Installez les amortisseurs sous la maquette
Collez des ressorts ou des bandes de papier ciré sous la base du modèle. Les ressorts agissent comme des amortisseurs, des dispositifs réellement employés dans les bâtiments pour limiter l'ampleur des charges latérales exercées sur la structure. Le papier ciré, quant à lui, réduit les frottements, ce qui permet au bâtiment de rouler ou de glisser horizontalement en réponse aux forces latérales du séisme.
À noter que les bâtiments réels utilisent parfois des appuis à rouleaux, comparables aux bandes de papier ciré, pour résister aux tremblements de terre, tandis que les structures de grande hauteur recourent souvent à un système de masse d'inertie (contrepoids) pour atténuer les effets des ouragans, qui génèrent des forces latérales similaires à celles des séismes.
5. Fixez la maquette sur la base en contreplaqué
Collez l'autre extrémité des ressorts, ou les bandes de papier ciré, sur la plaque de contreplaqué. Cette dernière représente le sol : le bâtiment doit être isolé structurellement du mouvement du terrain grâce aux ressorts ou aux bandes faisant office d'appuis à rouleaux, afin de résister aux vibrations et oscillations de la base lors de la simulation des effets sismiques. Lors d'un véritable tremblement de terre, la masse du sol se déplace latéralement en ondes, ondulant et frappant les terrains voisins. Faire vibrer ou secouer la plaque de contreplaqué constitue donc un moyen simple, mais fidèle à la réalité, de tester le comportement de votre maquette face à un séisme.
Conseils pratiques
- Testez plusieurs configurations (avec et sans amortisseurs) pour comparer la tenue de vos modèles lors des secousses simulées.
- Sécurisez votre espace de travail et manipulez le cutter avec précaution, toujours en vous appuyant sur la règle métallique.
- Laissez sécher complètement la colle entre chaque étape afin de garantir la rigidité de l'ensemble.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/architecture/1007000264.html