Article de recherche / Research Article

Impact hydrodynamique des vagues contre les bâtiments

Hydrodynamic impact of water waves on buildings

¹ The University of Queensland, Brisbane 4072, Australie
² Haute École d'Ingénierie et d'Architecture de Fribourg (HEIA-FR, HES-SO), Fribourg, Suisse
³ École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Suisse

^* Correspondance : d.wuthrich@uq.edu.au

Reçu : 3 Février 2020
Accepté : 5 Février 2020

Résumé

Les tsunamis, les vagues d'impulsion et les ruptures de barrages représentent des phénomènes extrêmes qui mettent en danger la vie des personnes et la fonctionnalité des infrastructures. Des événements récents dans l'Océan Indien (2004), au Japon (2011) et en Indonésie (2018) ont montré que des mesures constructives peuvent réduire les charges induites sur les structures, et l'objectif de cette étude est d'évaluer et d'analyser le dommage potentiel des bâtiments frappés par des vagues. Au travers d'un programme expérimental étendu, cette recherche d'abord caractérise le comportement hydrodynamique des vagues sur fond sec et sur fond mouillé en termes de la célérité du front, des hauteurs d'eau et des profils de vitesse derrière le front. Ensuite, l'avantage d'avoir des bâtiments perméables pour réduire les hauteurs d'eau et les sollicitations en cas d'inondation est démontré. En outre, cette étude introduit des formules simples pour prédire la charge hydrodynamique sur un bâtiment, en tenant compte de l'effet des ouvertures au travers d'un coefficient de résistance adapté. Ces résultats fournissent des informations importantes pour le dimensionnement d'infrastructures plus sûres, qui puissent agir comme refuges verticaux en cas de dangers naturels liés à l'eau.

Abstract

Tsunamis, impulse waves and dam-break waves represent extreme events that endanger human lives and generate damage to critical infrastructure. Recent events in the Indian Ocean (2004), in Japan (2011) and in Indonesia (2018) showed that constructive measures could be used to reduce the loads exerted on structures. Thus, the objective of this research is to study the loading process of different building configurations during wave impact. Through an extended experimental program, this research initially characterises the hydrodynamic behaviour of wet bed bores and dry surges in terms of their front celerity, water depths and velocity profiles behind the front. Then, the advantage of porous buildings in reducing inundation depths and loadings on the building is shown and discussed. Finally, this study provides simples formulae to predict the hydrodynamic load on a building, taking into account the effect of openings through an adapted resistance coefficient. These results reveal important information for the design of safer infrastructure that will act as vertical shelters in case of water related natural hazards.