Source : Informed Infrastructure : https://informedinfrastructure.com/14153/future-forward-interview-applying-research-to-seismic-safety-and-resilience/
Miyamoto International est spécialisée dans l'ingénierie parasismique de haute performance, ainsi que dans la prévention, l'intervention et la reconstruction après une catastrophe. d'Informed Infrastructure (I2), s'est entretenu avec le Dr Kit Miyamoto, PDG et ingénieur en structures de Miyamoto International, au sujet de leurs activités à travers le monde et de la manière dont les progrès technologiques contribuent à renforcer la résilience, quel que soit le budget investi.
I2 : En matière de sécurité sismique, j’imagine que le monde est votre laboratoire. Diriez-vous que votre travail en Haïti et dans d’autres zones sinistrées vous permet de découvrir de nouvelles applications des systèmes parasismiques ?
Miyamoto : Nous mettons en pratique les dernières recherches au quotidien. Nous sommes des ingénieurs en activité, mais nous sommes également impliqués dans la recherche et le développement, avec des liens étroits avec l’Université de Californie à Berkeley et l’Institut de technologie de Tokyo au Japon.
Par exemple, nous avons mis en œuvre une stratégie de sensibilisation et de priorisation des mesures parasismiques pour les écoles de Manille, aux Philippines, ainsi que des travaux de renforcement parasismique. On y compte 3 800 bâtiments extrêmement dangereux. Appliquer des mesures d'ingénierie parasismique et de renforcement à ces bâtiments coûterait plusieurs milliards de dollars. Ces chiffres freinent toute action, car ils indiquent que le projet est techniquement ou financièrement irréalisable.
Cependant, à Manille, dans le cadre d'un programme financé par la Banque mondiale, nous avons priorisé les actions en utilisant une évaluation probabiliste des risques. Cette évaluation s'appuyait sur l'aléa sismique réaliste dans les microzones de la ville et sur une analyse de la fragilité des différents types de bâtiments. Grâce à cette connaissance du parc immobilier, nous avons pu estimer le taux de mortalité pour différents scénarios et prioriser les actions en fonction du rapport coût-bénéfice et de la réduction potentielle du risque de mortalité pour chaque investissement.
C’est ainsi que nous avons communiqué avec le gouvernement. Nous avons essentiellement plaidé en faveur de phases abordables, en procédant par étapes. C’est ainsi que nous utilisons la technologie pour communiquer et convaincre les décideurs politiques d’agir afin de réduire les risques. Nous les conseillons également sur la manière de mettre en œuvre le renforcement en utilisant les moyens les plus simples et les plus rentables, tels que les murs de cisaillement en béton, et les dispositifs les plus récents, comme les amortisseurs visqueux et les contreventements à résistance au flambement.
Ces technologies sont largement utilisées dans des pays comme le Japon et la Californie, où leur coût est abordable. Les amortisseurs visqueux se sont révélés très rentables et peuvent même être utilisés dans les pays en développement. Nous nous efforçons de mettre les technologies les plus récentes au service des économies émergentes du monde entier.
I2 : Les outils logiciels permettant de visualiser et de simuler différents scénarios sont-ils essentiels pour communiquer ce qui doit être fait ?
Miyamoto : Absolument, et c’est particulièrement important lorsqu’on s’adresse à des personnes de la communauté qui ne sont pas ingénieurs. Nous réalisons beaucoup de modélisations 3D pour évaluer l’avant et l’après renforcement sismique. Nous montrons comment les bâtiments s’effondreraient, puis comment ils bougent beaucoup moins une fois les forces atténuées.
Nous utilisons cette visualisation même dans les endroits les plus reculés, comme la cathédrale de Miragoane en Haïti. L'Église catholique avait décidé de renforcer la structure parasismique de cette cathédrale située dans un tout petit village haïtien. Nous avons utilisé des isolateurs sismiques, et dans ce village, personne ne comprenait ni le fonctionnement des isolateurs ni même le principe du renforcement parasismique. Nous leur avons montré à quoi ressemblaient les isolateurs et comment ces grands rouleaux allaient désolidariser le bâtiment du sol. Grâce à la visualisation informatique, la communauté a compris et accepté que nos actions contribueraient à sauver la cathédrale.
I2 : Qu’en est-il de l’utilisation des capteurs dans votre travail ? Les relevés des capteurs sismiques sont-ils utiles pour comprendre comment certaines zones réagissent, et comment modélisez-vous les conditions pour chaque site ?
Miyamoto : Nous analysons le sol. Les sismologues et les géophysiciens déterminent l’emplacement des failles sismiques et leur potentiel de rupture. Ce niveau de détail ne nous suffit pas, car nous devons comprendre la nature du sol sur lequel repose le bâtiment. Nous effectuons des essais d’impact, où nous martelons le sol pour observer la transmission de l’énergie, son amplification ou son atténuation, et les mouvements de la base. Nous mesurons la vitesse des ondes de cisaillement. Il s’agit davantage d’une machine d’essai que d’un capteur.
I2 : Dans une région comme Haïti, où tant de bâtiments ont été endommagés, l'étendue des dégâts est-elle utile pour déterminer ce qui doit être fait pour atténuer de tels dégâts à l'avenir ?
Miyamoto : Lors du séisme d’Haïti en 2010, l’épicentre se situait à Port-au-Prince, la capitale. Le tremblement de terre a endommagé environ 50 % du parc immobilier. J’estime que 99 % des bâtiments ont depuis été reconstruits ou réparés. Cela s’est produit non seulement dans les quartiers riches, mais aussi dans les zones plus pauvres, car les maçons locaux ont été formés à des techniques différentes pour le mélange du béton et l’utilisation des armatures.
Le séisme de 2010 a généré une mine de données sur le comportement des structures non conçues par des ingénieurs lors de fortes secousses. Nous avons évalué 430 000 bâtiments dans la zone sinistrée pour le compte du ministère des Travaux publics d’Haïti ; ces données sont disponibles.
Il existe une importante faille sismique dans le nord de l'île (à la fois en Haïti et en République dominicaine) qui menace de se rompre. Le Programme des Nations Unies pour le développement nous a mandatés pour évaluer les risques dans cette zone. La zone sismique a fait l'objet d'études approfondies, notamment par l'Institut d'études géologiques des États-Unis (USGS), mais on ignorait jusqu'alors le comportement du parc immobilier. Grâce aux données de Port-au-Prince, nous avons pu prévoir avec une grande précision les impacts sur les bâtiments de cette région. Le séisme de 2010 a fait près de 250 000 victimes ; nous nous efforçons donc d'utiliser ces informations pour réduire les risques dans le nord d'Haïti.
I2 : Quelles mesures seront mises en place pour garantir que vos recommandations permettent de réduire les pertes en vies humaines ?
Miyamoto : Dans des pays comme Haïti et d’autres pays émergents, les contrôles sont quasi inexistants. Les gens construisent où bon leur semble. En connaissant les risques et les zones à risque géologique, on peut concevoir des bâtiments sûrs, même à proximité d’une faille sismique.
I2 : D’où vous vient votre motivation, et qu’est-ce qui vous a amené à vous impliquer dans la sécurité sismique et la prévention des catastrophes ?
Miyamoto : Je suis né et j’ai grandi à Tojo, au Japon, une ville où les séismes sont quasi hebdomadaires. Cela a toujours fait partie de ma vie. J’ai ensuite étudié à l’Université d’État de Californie, où j’ai obtenu ma licence et ma maîtrise. Finalement, je suis retourné au Japon et j’ai terminé mon doctorat à l’Institut de technologie de Tokyo. Ayant choisi de devenir ingénieur en structures et ayant étudié à la fois en Californie et au Japon, le génie parasismique faisait partie du cursus et m’est venu très naturellement.
En exerçant en Californie et au Japon, nous bénéficions grandement des progrès technologiques et des améliorations apportées aux normes de construction, et la qualité de la construction y est probablement la meilleure au monde. Cependant, de nombreuses régions du globe sont exposées au risque sismique, de l'Amérique latine à l'Asie, du Moyen-Orient à l'Europe. De nombreuses personnes sont exposées à ce risque, mais les connaissances en ingénierie et en pratiques de construction ne sont pas aussi répandues.
En tant qu'ingénieurs, je pense que nous pouvons grandement contribuer à partager nos bonnes pratiques avec le monde entier. Nous sommes une entreprise d'ingénierie, mais aussi une entreprise engagée. Nous voulons rendre les infrastructures plus sûres et plus agréables à vivre.
I2 : Au cours de vos années de pratique, avez-vous été encouragé par le rythme des progrès technologiques dans votre domaine ?
Miyamoto : Au fil des ans, il est devenu plus facile d’appliquer les technologies de pointe à moindre coût dans les pays en développement. Nous comprenons mieux le comportement des structures et nous avons constaté des progrès dans la puissance de calcul des logiciels et du matériel informatique.
Lorsque j'ai commencé à exercer en 1990, chaque simulation nécessitait une journée entière de calcul. Aujourd'hui, cette même opération se fait en moins d'une seconde. Ce type de progrès technologique nous permet d'appliquer les mesures d'atténuation de manière plus rentable. On peut réaliser des analyses plus poussées beaucoup plus rapidement et tester plusieurs options. On peut exécuter le modèle sismique sur des bâtiments et observer le comportement et la performance de leurs composants. Cette analyse permet une approche plus ciblée de la rénovation et de la réparation des bâtiments.
Auparavant, nous renforcions tout ce qui était possible, en construisant de nombreux murs de refend en béton et en consolidant les fondations, et cela nous satisfaisait. Le problème, c'est que c'est coûteux et que, dans bien des cas, nous n'en avons pas les moyens. Il en résulte une solution de repli : ne rien faire. Or, ne rien faire engendre une situation bien plus dangereuse qu'auparavant.
Grâce à des dispositifs de haute technologie, tels que des amortisseurs visqueux et des contreventements à résistance au flambement, il est possible de visualiser et de corriger les principaux défauts du bâtiment, et ce niveau d'analyse rend ces approches plus rentables.
I2 : Le mot résilience est de plus en plus utilisé ces derniers temps. Quelle est votre définition dans votre propre travail ?
Miyamoto : Nous sommes présents sur 20 sites à travers le monde, de la Californie à la Nouvelle-Zélande, en passant par Haïti et Istanbul. Notre présence renforce la résilience. En tant que PDG international, basé en Californie, je consacre encore beaucoup de temps à Haïti, car je suis convaincu que nous pouvons y avoir un impact considérable.
Pour de nombreux projets de construction d'envergure, tant publics que privés, nous faisons appel à nos services pour certifier la qualité de l'ingénierie et de la construction. Nous avons formé des dizaines d'ingénieurs haïtiens aux normes internationales, et ils supervisent eux-mêmes les travaux.
Je pense que lorsque la population constate un tel niveau d'effort et d'analyse, cela renforce considérablement sa résilience. Aujourd'hui, je crois que Port-au-Prince est bien plus résiliente qu'en 2009, avant le séisme, car les secteurs public et privé s'attaquent tous deux au risque sismique.
Ce travail à Port-au-Prince est, d'une certaine manière, facile, car la ville a perdu 250 000 personnes et il est urgent d'agir. Il existe des endroits plus dangereux, comme Manille, très exposée en raison d'une faille majeure, et où aucun séisme important ne s'est produit depuis plusieurs siècles. Le souvenir de cette catastrophe étant lointain, la mise en œuvre de mesures de résilience est plus complexe que dans les zones récemment touchées. C'est potentiellement tragique, mais c'est malheureusement la réalité.
Si nous parvenons à convaincre les secteurs public et privé d'adopter des mesures de résilience, d'améliorer les normes et les méthodes de construction, et de renforcer les structures par voie parasismique avant un tremblement de terre, nous pourrons sauver de nombreuses vies. Le coût sera également bien moindre, car la reconstruction est très onéreuse.
I2 : Il est difficile de prendre en compte l’impact économique d’une catastrophe majeure, car l’économie s’arrête tout simplement, n’est-ce pas ?
Miyamoto : Absolument ! En Californie, à Los Angeles comme à San Francisco, nous sommes dans l’expectative, et il est grand temps. Le risque d’une catastrophe majeure en Californie du Nord est très élevé ; le bilan humain se chiffrerait en milliers de morts et le coût en milliards de dollars.
Le séisme de Northridge à San Francisco en 1990 est considéré comme un séisme modéré de magnitude 6,9 sur l'échelle de Richter. On parle ici d'une énergie libérée dix fois supérieure. Le séisme de Loma Prieta était également un séisme modéré.
La Californie n'a pas connu de catastrophe urbaine majeure depuis le tremblement de terre de San Francisco en 1906. Nous n'avons pas encore été mis à l'épreuve, et c'est ce qui m'inquiète. Au Japon, nous avons l'expérience des récents séismes importants à Kobe et dans le Tōhoku ; les autorités ont pris conscience de l'urgence de la situation et sont plus proactives en matière de réduction des risques.
Nous n'allons pas subir les mêmes pertes humaines et matérielles qu'en Haïti. La situation pourrait ressembler davantage au tremblement de terre de Christchurch en 2011, où plus de 2 400 bâtiments ont été détruits dans le centre-ville. Aujourd'hui, à Christchurch, près des deux tiers du centre-ville sont des terrains vagues. Les pertes s'élèvent à 13 milliards de dollars, la population a été réduite à 350 000 personnes et environ 200 personnes ont perdu la vie.
En matière de réglementation du bâtiment, il est très facile de s'y conformer et d'assurer la sécurité des personnes, mais cela ne protège pas la structure. La réglementation permet certes de réduire les pertes humaines, mais elle ne permet pas de préserver les bâtiments ni la ville. On va assister à des pertes considérables dans les villes californiennes.
I2 : Il faut beaucoup de temps pour remplacer un tel niveau de perte de votre parc immobilier, n’est-ce pas ?
Miyamoto : Il faudra entre 10 et 20 ans, car l’économie a été complètement bouleversée. La différence entre la Nouvelle-Zélande et la Californie réside dans le fait que la Nouvelle-Zélande est protégée par l’assurance tremblement de terre. Près de 90 % des propriétaires d’immeubles étaient assurés contre les séismes. En Californie, moins de 10 % des propriétaires possèdent ce type d’assurance. La reconstruction ne sera donc pas aussi rapide en Californie. Le gouvernement japonais dispose de fonds et les utilise pour réparer les dégâts.
C’est pourquoi la résilience est si cruciale. Se préparer au redressement et à la reconstruction l’est tout autant. La mise en place de politiques de reconstruction influe considérablement sur la rapidité du processus. Même les petits détails comptent, car après un séisme, de nombreux bâtiments doivent être réparés ou reconstruits. Il est impératif de faciliter les investissements dans la reconstruction.
Je suis actuellement commissaire à la sécurité sismique de Californie, et l'une de nos missions est d'évaluer comment accélérer le rétablissement. La résilience ne se limite pas au renforcement des infrastructures ; elle englobe également la préparation au rétablissement et à la reconstruction. En Californie, nous manquons tout simplement d'expérience.
I2 : Votre expérience dans toutes ces différentes régions influence sans aucun doute votre pratique. Vous apportez en Californie et ailleurs une connaissance des pratiques en vigueur ailleurs.
Miyamoto : L’avantage d’être une entreprise internationale d’ingénierie parasismique réside dans la diversité de nos perspectives et la richesse de notre personnel international. Partout dans le monde, il existe de bonnes et de mauvaises pratiques. Nous pouvons tirer de précieux enseignements des autres pays afin d’appliquer les meilleures pratiques et de les adapter aux contextes politiques, culturels et commerciaux locaux. Nos bureaux collaborent activement avec nos clients pour mettre en œuvre ces meilleures pratiques.
On parle beaucoup de résilience dans le débat public, et notamment de normes de construction. On a tendance à croire que si les normes de construction sont adéquates, tout ira bien. Or, ce n'est que la première étape d'un processus en vingt étapes, et il est essentiel de le comprendre. L'efficacité des normes de construction dépend entièrement de la qualité de la conception et de la construction du bâtiment.
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