D'Y REMÉDIER

Il serait tout à fait superflu d'insister sur l'intérêt capital que présente le problème des constructions asismiques, c'est-à-dire capables de résister aux tremblements de terre même les plus violents, et cependant, sans qu'on s'en doute, c'est peut-être la branche la mieux élucidée actuelle- , ment de la sismologie, les divergences entre les techniciens ne roulant plus que sur des points de détail. Grâce à de très nombreux travaux publiés depuis quelques années dans divers pays instables comme l'Italie, le Japon, l'Autriche et les Etats- Unis, il existe un véritable Art de bâtir dans les pays à tremblements de terre et, n'était l'incurie des populations intéressées et pourtant si souvent éprouvées, rien ne serait plus facile que de supprimer le péril sismique. Voilà une affirmation

qui semblera sans doute paradoxale tant les investigations faites dans cette voie sont restées cachées dans des recueils spéciaux, peu accessibles au public.

Pour se convaincre immédiatement de cette possibilité, de sauver les constructions, il suffit de songer aux nombreux monuments de l'antiquité classique grecque ou romaine, encore debout après avoir résisté victorieusement à l'assaut de vingt siècles et plus, aux déprédations des barbares et en même temps aux grands tremblements de terre du bassin de la Méditerranée pourtant si souvent ébranlé. Et cependant il ne semble pas, si Ton se reporte aux traités d'architecture conservés, ceux de Vitruve et de Frontin par exemple, que ces grands constructeurs qu'étaient les Romains se soient jamais préoccupés, au moins explicitement, de rendre leurs monuments asismiques; mais ils construisaient bien et lentement, c'est-à-dire ne négligeaient aucune des prescriptions de l'art et n'employaient que d'excellents matériaux. On est d'ailleurs certain que cette immunité était spéciale aux monuments importants et ne s'étendait pas aux modestes habitations, les récits des historiens en font foi.

L'expérience la plus courante prouve que sauf des cas très particuliers, par exemple quand un édifice se trouve sur le trajet d'une faille qui rejoue au moment d'un tremblement de terre, toute

CONSTRUCTIONS A8ISMÏQUES 265

construction simplement soignée et bâtie avec de bons matériaux assemblés rationnellement résiste aux plus destructives secousses. On peut dire qu'au moyen de ces deux prescriptions d'ailleurs indépendantes de toute question préalable d'asismicité et qui constituent le plus élémentaire devoir d'un constructeur, on éviterait les quatre cinquièmes peut-être des dommages, entendant par là qu'on ne tient pas compte des petites avaries qui ne compromettent ni la solidité, ni l'habitabilité d'un édifice.

Il n'est pas téméraire de penser que l'autre part de dommages, le cinquième restant, est dû à un mauvais choix du site, ou du terrain sur lequel on a bâti. Certes, le plus souvent, ce choix n'est pas libre et s'impose en conséquence de multiples considérations. Il faut donc envisager la possibilité, d'ailleurs indéniable, de combattre efficacement le danger sismique des terrains incohérents ou de ceux topographiquement mal situés, le long de la pente d'une crête par exemple. Le problème se complique en raison de circonstances parfois contradictoires, tel terrain naturellement résistant de par sa constitution pouvant devenir dangereux, si, en raison de sa situation topographique, le mouvement sismique peut y acquérir toute son amplitude. Cependant, grâce aux multiples ressources de l'art moderne des constructions, il ne sera pas plus difficile de construire

asismiquement dans les situations les plus défavorables que d'élever un pont en terrain marécageux ou un viaduc sur des sables mouvants. A peine si ce sera une question d'argent. Mais ce n'est pas ainsi que le problème se pose au moins pour les habitations particulières et il s'agit d'exposer les principes généraux sur lesquels s'appuyer pour les rendre asismiques.

On pourrait évidemment établir les règles préservatrices au moyen de considérations théoriques a priori. L'art de bâtir est, en effet, tout entier une conséquence de la nécessité de résister à la pesanteur, effort statique, constant, vertical de haut en bas et aussi aux poussées obliques résultant de l'agencement mutuel des matériaux, c'est-à-dire des formes architectotiiques adoptées, ainsi celles des voûtes. Dans le cas du tremblement de terre, il faut y ajouter un effort brusque et passager, donc dynamique, ondulatoire dans le sens horizontal et trépidatoire dans le sens vertical de haut en bas et de bas en haut. Posé de la sorte, le problème n'est pas au-dessus des moyens de la science de l'ingénieur, mais il est beaucoup plus sûr de faire appel à l'expérience acquise dans de nombreux désastres. On a donc comparé pour de nombreux tremblements de terre les structures, les matériaux, et les sites des édifices qui ont résisté ou non et de cette vaste enquête architectonique on a déduit les structures à conseiller, les matériaux

CONSTRUCTIONS ASISMIQUES 267

à préférer, les situations topographlques à éviter. Cette méthode expérimentale a posteriori a servi de base à l'art de construire dans les pays à tremblements de terre qu'il suffirait de suivre à la lettre pour éviter la totalité des dégâts. Les prescriptions en sont assez peu nombreuses et à plusieurs reprises on les a codifiées en règlements d'édilité, qui malheureusement sont vite tombés en désuétude jusqu'à ce qu'un nouveau désastre soit venu en démontrer, quoiqu'un peu tard, le bien fondé et la nécessité.

Sans entrer dans le détail, il ne sera pas sans intérêt de développer ici quelques considérations générales relativement au mode d'action des tremblements de terre sur les édifices et de montrer comment l'art de bâtir asismiquement résulte de la seule observation, ses principes restant d'ailleurs en parfait accord avec ceux de l'Art de bâtir sans épithète. Il suffira à notre but de considérer la simple habitation, dont la destruction entraîne le plus grand nombre de victimes et la plus grande partie des pertes matérielles. Voyons donc comment un tremblement de terre attaque une construction, ou mieux une muraille qui est l'élément fondamental de tout édifice, celui au moyen duquel l'homme sépare de l'atmosphère libre un certain espace où il abrite contre les intempéries sa personne et ses biens les plus précieux.

Malgré leur peu d'amplitude, mais à cause de

leur grande vitesse de propagation, et surtout de la brièveté de leur période, les vibrations préliminaires ne laissent pas que d'exercer sur une muraille des efforts mécaniques d'importance. On peut dire schématiquement que cet effort sur les matériaux est moléculaire, c'est-à-dire qu'il tend à les désagréger en les désorganisant. De cela se déduit la nécessité de n'employer que des matériaux solides, compacts, cohérents et élastiques et de relier les éléments constitutifs, pierres, briques, etc., par un mortier jouissant des mêmes propriétés physiques.

Une muraille devra donc être homogène et élastique et, si Ton veut donner à cette prescription une formule savante, on dira que toutes ses parties devront pouvoir vibrer synchroniquement. Toutes les règles pratiques tirées de l'observation quant aux qualités des matériaux de construction pourraient être déduites de cette règle et ici la théorie et l'expérience restent en parfait accord. Cela se prouve clairement au seul examen des décombres d'une ville qui vient d'être renversée par un tremblement de terre. Si les restes d'une muraille forment un tas de matériaux désagrégés, c'est que l'élément de liaison ne présentait pas une résistance comparable à celle des éléments constitutifs, pierres ou briques par exemple, et la muraille manquait d'homogénité et d'élasticité ; si, au contraire, en tombant, la muraille s'est

CONSTRUCTIONS ASISMIQUES 269

fragmentée en gros blocs, c'est qu'en raison même des dispositions architectoniques la muraille avait des lignes de moindre résistance par suite de l'agencement défectueux des ouvertures, portes et fenêtres, ou de causes analogues. Toutefois les vibrations préliminaires, longitudinales et transversales, ne sont pas le facteur le plus à craindre du mouvement sismique.

Aux vibrations préliminaires succèdent les ondes de la phase principale. Elles ont une moindre vitesse de propagation et une plus longue période, mais leur amplitude, qui peut atteindre vingt centimètres et plus, les rend destructives. Ce mouvement ondulatoire n'attaque pas simultanément toutes les parties de la muraille, c'est-à-dire que ses diverses parties ne seront pas à un instant donné à la même phase; elles seront animées de vitesses dont la grandeur sera inégale et la direction différente, de sens contraire même. Il y aura donc tendance à séparation des éléments constitutifs, pierres ou briques, en suivant alternativement les joints, et en apparence capricieusement; Les fentes pourront même s'étendre à ces éléments, tous ces effets divers variant avec les propriétés physiques relatives de ces éléments et du mortier*

Pour résister victorieusement à cet effort de disjonction, il faudra que les propriétés physiques des matériaux procurent comme tout à l'heure l'homogénéité et l'élasticité de la muraille.

Mais une muraille se détruit aussi parce que, grâce à l'inertie, certaines de ses parties n'obéissent pas immédiatement au mouvement ondulatoire communiqué à d'autres que leur position rend plus libres d'y céder. L'intervention de ce nouveau facteur de ruine se produit tout particulièrement pour les parties supérieures relativement aux parties inférieures qui, elles, reçoivent directement l'impulsion sismique du sol. Celles-là restent donc en retard par rapport à celles-ci, circonstance qui s'aggravera notablement si les poutres des planchers, au lieu de reposer par leur simple poids sur les murailles, leur sont solidement reliées. Il se produira donc un effet de cisaillement horizontal, la muraille constituant un pendule renversé, mais dont la partie supérieure manque de liberté; elle se fendra à la hauteur du plancher, ou plus communément un peu plus bas parce que le pied de la muraille aura déjà changé de phase quand la partie supérieure aura fini par se mettre en mouvement. Théoriquement, ces fentes devraient se produire horizontalement, mais en réalité leur direction est oblique, perturbée qu'elle est souvent par les lignes de moindre résistance, comme celles dues aux ouvertures.

L'action destructive de l'inertie est moindre pour une muraille indépendante que pour celles qui font partie d'un édifice, en dépit du mutuel soutien résultant, parce que, dans ces cas, l'inertie

CONSTRUCTIONS ASISMIQUËS 271

des planchers et des toitures s'ajoute à celle des parties supérieures de la muraille. Pour y résister, les murailles devront former un tout avec les

parties horizontales, c'est-à-dire qu'elles doivent

être renfermées dans une armature générale à éléments tant horizontaux que verticaux. Elles ne doivent pas être autonomes, ou self-supporting, comme disent les Anglais, et leur rôle se réduira à celui d'un simple matériel de remplissage, tout le poids de la construction se reportant sur l'armature. Tel est le plus clair enseignement des derniers grands désastres. Il n'y a d'ailleurs là rien de nouveau que l'expression, et Vivenzio connaissait bien ce fait quand, après le tremblement de terre des Calabres des S et20févrieri783, il inventait son système des case barracate, qui, depuis, a fait ses preuves toutes les fois qu'il a été appliqué rationnellement.

Comme on sait, le mouvement sismique présente une autre sorte d'ondes, les ondes visijbles ou gravifiques particulières aux terrains sans consistance. On en estimera facilement l'effet éminemment destructeur en se rappelant que, douées d'une bien plus grande vitesse de propagation que celle des vagues de la mer, ces ondes viennent déferler contre les fondations d'un édifice exactement de la même manière que les vagues marines contre une côte rocheuse et abrupte. Si donc l'édifice ne forme pas un tout, il se séparera de ses fondations et s'effondrera sans remède. Ainsi, par une autre voie, nous arrivons à la conception d'un édifice dont les diverses parties soient tellement solidaires qu'aucune d'entre elles ne puisse se mouvoir indépendamment des autres, et c'est ainsi que s'est transformée l'idée des anciens sismologues quand ils disaient que toutes les parties d'un édifice doivent pouvoir se mouvoir synchroniquement.

Un autre effet des ondes gravifiques est d'incliner une construction et si la projection du centre de gravité d'un mur peut sortir de sa base de sustentation, il n'en est pas de même pour un édifice considéré comme un ensemble. En d'autres termes, le renversement d'un édifice est impossible, et, en fait, on n'en a pas d'exemple; cela ne peut arriver que pour ceux de formes très particulières comme les phares ou les che-

CONSTRUCTIONS ASISMIQUES 273

minées d'usines.' Mais si les murailles ne sont pas parfaitement reliées aux divisions intérieures, elles se rendront indépendantes du reste de l'édifice et se renverseront. Ce danger est très réel et on voit, en effet, à tous les grands tremblements de terre, des façades tomber seules en laissant apercevoir des appartements béants dont les meubles sont restés en place. D'autres fois, au contraire, c'est la façade qui reste debout et l'intérieur de l'édifice s'effondre.

Il s'agit donc de constituer un édifice de telle sorte qu'il forme un monolithe seulement susceptible de se balancer avec les ondes principales et les ondes gravifiques. La solution consiste évidemment dans les armatures générales dont il a déjà été question et les vides en seront remplis par des matériaux formant rideau. En d'autres termes, ce sera une cage.

A première vue, ces considérations pourront être taxées de théoriques. Il est bien loin d'en être ainsi, et nous avons dans les vagues de la mer un phénomène naturel très analogue aux tremblements de terre et dont l'effet sur les navires a conduit à des principes tout semblables pour les constructions navales.

Comment, en effet, agissent les vagues sur le navire, si l'on ne tient pas compte de ce fait, ici accessoire, qu'il flotte? En déferlant contre ses flancs, ou murailles, elles le font rouler et tanguer.

SISMOLOGIE MODERNE. 18

Ces effets ne diffèrent pas essentiellement du mouvement imprimé à une construction par les ondes principales et gravifiques d'un tremblement de terre et le choc des mêmes vagues de la mer correspond, au moins jusqu'à un certain point, à l'effet des vibrations préliminaires. Les conditions exigées dans les constructions navales seront donc les mêmes que pour les constructions asismiques : homogénéité, élasticité etindéformabilité. L'homogénéité s'opposera à la destruction et à la désorganisation des matériaux par les mouvements vibratoires; l'élasticité suffira pour combattre l'inertie de certaines parties par rapport à d'autres sous l'action du mouvement ondulatoire des ondes principales; enfin l'indéformabilité empêchera le mouvement pantographique de l'armature, autre cause de destruction des murailles par excès de tension ou de compression sous l'action des ondes gravifiques déformant les panneaux de l'armature. Aux deux premières conditions correspondent le choix et la bonne qualité des matériaux, éléments de liaison et éléments constitutifs. Il est un peu plus délicat de satisfaire à la troisième, l'indéformabilité, mais tout constructeur avisé ne sera pas embarrassé pour l'obtenir au moyen de liaisons appropriées entre les diverses parties de l'armature, soit métallique, soit de bois, et saura transformer les rectangles en triangles, la seule figure indéformable.

CONSTRUCTIONS ASISMIQUES 275

Il viendra tout de suite à l'esprit que l'emploi du ciment armé est précisément le mode de construction qui satisfait, et, au plus haut degré, à toutes ces exigences. Ce sera donc le matériel de choix pour les pays à tremblements de terre et, effectivement, toutes les foi» qu'il a été convenablement construit, les édifices ont admirablement résisté, à Messine comme à San-Francisco. Il présente en outre l'immense avantage d'être incombustible, et l'on sait la violence des incendies qui suivent toujours les grands tremblements de terre et souvent même produisent plus de dommages que le phénomène naturel. Dans un édifice en ciment armé ne peuvent brûler que les objets contenus, et la parfaite liaison entre le ciment et le métal de petit échantillon écarte le danger des inégales dilatations entre les murailles et les éléments métalliques des constructions en charpentes de fer ou d'acier et qui, en cas d'incendie, suffisent à en assurer la destruction, même quand l'édifice a victorieusement résisté au tremblement de terre. Malheureusement le ciment armé ne convient pas partout à cause de son prix élevé et de la difficulté de son emploi, mais à cette objection il y a cette réponse que les plus modestes modes de construction peuvent être rendus asismiques à peu de frais et à condition de ne pas s'en tenir aux conseils des nombreux empiriques qui pullulent dans les pays à tremblements de terre.

Comme on l'a déjà fait remarquer, les désastres sismiques se feront de plus en plus graves par suite de la surpopulation croissante des villes et des progrès mêmes de la civilisation, qui exigent des constructions plus compliquées et plus élevées : La question de leur asismicité devient donc de plus en plus urgente. Nous entrevoyons que, dan» cet ordre d'idées, le ciment armé finira par remplacer tous les autres matériaux de construction, parce qu'il est à la fois hygiénique et incombustible. L'asismicité sera obtenue par surcroît et, ce jourlà, le danger des tremblements de terre aura disparu pour toujours, sans qu'on Tait voulu, et nous avons beaucoup plus de confiance dans cet inconscient progrès de l'avenir que dans l'adoption de mesures préventives d'édilité, car l'expérience de l'histoire montre que la routine continuera à avoir raison contre les plus sages conseils des sismologues.