Le plus grand complet

Un bâtiment de 10 étages en bois lamellé-croisé sera testé sur l'un des deux plus grands simulateurs de tremblement de terre au monde à l'Université de Californie à San Diego ce printemps. Connu sous le nom de projet Tallwood, il s'agit du plus haut bâtiment à grande échelle jamais construit et testé sur un simulateur de tremblement de terre ou une table vibrante.

Les tests doivent commencer fin avril. La table vibrante simulera les mouvements sismiques enregistrés lors de tremblements de terre antérieurs couvrant une gamme de magnitudes de tremblements de terre sur l'échelle de Richter, de la magnitude 4 à la magnitude 8, y compris diverses itérations du tremblement de terre de Northridge de magnitude 6,7 qui a frappé Los Angeles en 1994. Cela se fera en accélérant la table à au moins 1 g, ce qui pourrait accélérer le sommet du bâtiment jusqu'à 3 g. Pour référence, en moyenne, les montagnes russes modernes produisent 4 g d'accélération maximale.

La table vibrante peut transporter et secouer des structures pesant jusqu'à 2 000 tonnes métriques, soit 4,5 millions de livres, soit environ le poids de 1 300 berlines. Cela en fait le simulateur de tremblement de terre capable de transporter la plus grande charge utile au monde. C'est aussi la seule table sismique à grande échelle au monde située à l'extérieur.

La table a été récemment mise à niveau grâce à un financement de 17 millions de dollars de la NSF et est désormais capable de reproduire les mouvements du sol en 3D complets qui se produisent lors de tremblements de terre, lorsque le sol se déplace dans les six degrés de liberté - longitudinal, latéral, vertical, roulis, tangage et embardée. Il fait partie du réseau d'infrastructure de recherche en ingénierie des risques naturels de la NSF, ou NHERI - huit installations expérimentales soutiennent la recherche innovante pour atténuer les dommages causés par des risques tels que les tremblements de terre, les tsunamis, les glissements de terrain, les tempêtes de vent, les ondes de tempête et les inondations.

"La combinaison de la plus grande capacité de charge utile au monde, d'un environnement extérieur et de la nouvelle capacité d'agitation à six degrés de liberté fait de la table vibrante de l'UC San Diego une installation puissante et unique", a déclaré Joel Conte, chercheur principal du La NSF a financé la mise à niveau de la table vibrante UC San Diego NHERI ainsi que des projets d'exploitation et de maintenance et un professeur au Département d'ingénierie structurelle de l'UC San Diego Jacobs School of Engineering. "C'est le seul endroit où les tests de Tallwood pourraient avoir lieu."

Le bâtiment Tallwood a été construit à grande échelle, ce qui signifie qu'il mesure en effet 10 étages, culminant à 116 pieds, soit environ 35,5 mètres, soit environ un cinquième de la hauteur du monument national à Washington, DC.

La série de tests est financée par la National Science Foundation, tout comme l'installation de l'UC San Diego, située au Englekirk Structural Engineering Center.

Les bâtiments en bois massif - des couches de bois collées ensemble - gagnent en popularité en tant qu'alternatives plus vertes et plus rapides aux structures en béton et en acier. Avec les nouveaux codes du bâtiment récemment mis à jour pour permettre la construction d'un plus grand nombre d'immeubles en bois massif aux États-Unis, beaucoup se sont demandé comment de tels bâtiments se comporteraient en cas de tremblement de terre.

"Le bois massif fait partie d'une tendance massive dans l'architecture et la construction, mais la performance sismique des immeubles de grande hauteur construits avec ces nouveaux systèmes n'est pas aussi bien comprise que les autres systèmes de construction existants", a déclaré Shiling Pei, chercheur principal et professeur agrégé de génie civil. et génie environnemental à la Colorado School of Mines.

L'équipe de Pei, qui comprend à la fois des chercheurs et des praticiens, a conçu un système latéral de murs basculants en bois massif de 10 étages, adapté aux régions à fort risque sismique. Ce nouveau système vise une performance résiliente, ce qui signifie que le bâtiment subira un minimum de dommages dus aux tremblements de terre de niveau de conception et sera rapidement réparable après de rares tremblements de terre.

"Le système de mur à bascule se compose essentiellement d'un panneau mural en bois massif ancré au sol à l'aide de câbles ou de tiges en acier avec de grandes forces de tension", a déclaré Pei. "Lorsqu'ils sont exposés à des forces latérales, les panneaux muraux en bois basculeront d'avant en arrière - ce qui réduit les impacts du tremblement de terre - puis les tiges d'acier ramèneront le bâtiment à l'aplomb une fois le tremblement de terre passé."

En raison de ce mouvement sismique induit par le système de basculement, les composants non structuraux critiques pour la résilience à l'intérieur et recouvrant le bâtiment, tels que la façade extérieure, les murs intérieurs et les escaliers, sont sur le point de faire un grand tour.

"La conception résiliente doit également tenir compte des systèmes non structuraux du bâtiment, qui ne font pas partie du système structurel résistant à la charge, mais jouent un rôle important dans la fonction du bâtiment et sa capacité à se rétablir après le tremblement de terre", a déclaré Keri Ryan, un projet co -chercheur et professeur d'ingénierie à l'Université du Nevada, Reno.

L'équipe de projet dirigée par Ryan se concentrera sur les composants non structurels critiques pour la sécurité qui s'étendent d'un étage à l'autre et sont donc soumis au mouvement relatif entre les étages. Le bâtiment comprend quatre assemblages de façades extérieures, un certain nombre de murs intérieurs et une tour d'escalier de 10 étages. La performance des escaliers sera évaluée par une équipe dirigée par le professeur Tara Hutchinson, du département d'ingénierie structurelle de l'UC San Diego.

L'enveloppe extérieure doit protéger le bâtiment des températures extrêmes et des événements météorologiques, tandis que les escaliers doivent rester fonctionnels pour permettre aux occupants de sortir en toute sécurité et aux premiers intervenants d'accéder en permanence à tous les étages du bâtiment. "Ces assemblages ont été conçus avec une variété de détails nouveaux et innovants destinés à s'adapter au mouvement d'un sol à l'autre sans dommage", a déclaré Ryan. "Beaucoup de ces détails n'ont jamais été testés dans un cadre de construction rigoureux."

En 2017, l'équipe de Pei a effectué un test sur un bâtiment en bois massif de deux étages en simulant les secousses du tremblement de terre de Northridge, un tremblement de terre de magnitude 6,7 qui a frappé Los Angeles en 1994. Le bâtiment a été soumis à 13 tests de tremblement de terre et est resté structurellement sans dommages. . En plus de démontrer que les systèmes de construction en bois massif peuvent être résistants aux séismes, ces tests ont aidé l'équipe de recherche à développer les méthodes de conception et d'analyse qui ont été utilisées pour le bâtiment de 10 étages. Les tests ont été effectués avant la mise à niveau de la table vibrante et ne pouvaient se déplacer que dans un seul degré de liberté.

Le projet est soutenu par la National Science Foundation (subventions 1636164, 1635363, 1635227, 1634628, 1634204, 1635156). Un consortium d'universités collabore avec le soutien de la NSF au projet NHERI TallWood, notamment la Colorado School of Mines (chef de file), l'Université du Nevada, Reno, l'Université de l'État du Colorado, l'Université de Washington, l'Université de l'État de Washington, l'Université de Californie à San Diego, l'État de l'Oregon Université et Université Lehigh. Le projet a également reçu le soutien du US Forest Service, du Forest Products Laboratory et d'un certain nombre de partenaires industriels. L'installation de table vibrante NHERI fonctionne grâce au soutien de la NSF dans le cadre de l'accord de coopération 2227407.

Une photo de Pei sur le chantier en août 2022 est disponible ici (crédit David Baillot/University of California San Diego). Une photo du site en construction en octobre 2022 est disponible ici (crédit Shiling Pei/Colorado School of Mines). Un rendu du site est disponible ici (crédit LEVER Architecture). Des photos, rendus et vidéos supplémentaires sont disponibles sur demande.

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