Comportement en cisaillement de murs en maçonnerie non armée avec ouvertures de portes et fenêtres renforcés par treillis d’acier soudé

Pourquoi des murs en brique plus sûrs importent

De nombreuses habitations, écoles et petits bâtiments dans le monde sont construits en simples murs de brique sans armature acier interne. Ces murs sont peu coûteux et faciles à ériger, mais ils peuvent être dangereusement fragiles lors des séismes, surtout là où des fenêtres et des portes interrompent la surface du mur. Cette étude explore une méthode peu onéreuse pour rendre ces murs beaucoup plus résistants en ajoutant une fine couche de treillis d’acier soudé sous un enduit ordinaire — une approche qui pourrait aider à protéger des vies dans les régions sismiques sans nécessiter une reconstruction complète.

Comment les séismes endommagent les murs ordinaires

Quand le sol tremble, les murs en brique peuvent céder de plusieurs façons. L’une des plus courantes est une fissure diagonale qui traverse le panneau d’un coin à l’autre, un peu comme déchirer une feuille de papier. Les ouvertures pour portes et fenêtres aggravent ce problème en concentrant les contraintes à leurs angles et en interrompant le transfert des efforts à travers le mur. Dans les essais et en situation réelle, ces points faibles se fissurent souvent en premier, provoquant la rupture des briques et du mortier et, parfois, une ruine partielle ou totale. Comme de nombreux bâtiments existants ont été conçus sans trop tenir compte des risques sismiques, trouver des moyens pratiques de renforcer ces murs vulnérables est une question de sécurité urgente.

Une simple « veste » en treillis pour murs fragiles

Les chercheurs ont testé une méthode de renforcement simple : fixer un treillis métallique soudé fin sur la surface du mur et le recouvrir d’une couche de mortier classique, à la manière d’un enduit. Ils ont construit onze panneaux muraux à petite échelle — certains pleins et d’autres avec une ouverture centrale reproduisant une porte ou une fenêtre — et les ont chargés en diagonale pour imiter les efforts in‑plan générés par les séismes. Différentes dispositions du treillis ont été essayées : des bandes verticales et horizontales, des bandes posées en diagonale, une couverture partielle autour de l’ouverture, une couverture totale du mur, et des combinaisons mixtes. Chaque version utilisait des matériaux familiers aux maçons : briques creuses en terre cuite, mortier ciment standard et un léger treillis d’acier à motif losange.

Ce que les essais ont révélé

Le mur non renforcé avec ouverture a présenté de faibles performances : des fissures se sont rapidement formées aux angles de l’ouverture, et sa capacité à résister au cisaillement était d’environ la moitié de celle d’un mur plein comparable. L’ajout d’une simple couche de mortier, sans treillis, améliorait déjà la résistance et la raideur en confinant la surface. Cependant, l’insertion d’un treillis d’acier soudé sous cette couche a conduit à un comportement nettement meilleur. Des fissures apparaissaient toujours, mais elles étaient plus fines, plus diffuses et survenaient plus tard pendant le chargement. Les murs avec treillis diagonal, en particulier, fonctionnaient en harmonie avec le schéma de fissuration diagonal naturel, en pontant les fissures et en aidant à reprendre les efforts en traction que la brique et le mortier nus supportent mal.

Les schémas de treillis les plus performants

Parmi toutes les dispositions, la plus efficace était une « veste » de treillis couvrant entièrement le mur autour de l’ouverture. Cette configuration a augmenté la charge ultime d’environ 28 %, a pratiquement doublé la raideur initiale et a accru l’énergie absorbable par le mur avant rupture de plus de moitié, comparé au même mur sans treillis. Les murs avec des bandes de treillis diagonales, surtout lorsqu’elles étaient larges, ont également surpassé ceux équipés de bandes orthogonales droites, car leur orientation correspondait mieux à la direction des contraintes diagonales dommageables. Des motifs mixtes plus complexes ont apporté certains avantages mais n’ont pas dépassé le simple treillis diagonal à couverture complète. Fait important, l’adhérence entre le treillis, l’enduit et la brique est restée satisfaisante dans les essais, de sorte que le système a agi comme une peau unifiée maintenant la maçonnerie fissurée en place.

Regarder à l’intérieur avec des modèles numériques

Pour étendre leurs conclusions au‑delà du nombre limité d’éprouvettes de laboratoire, les auteurs ont construit des modèles numériques détaillés reproduisant les murs, le treillis et les conditions de chargement. Ces simulations ont bien reproduit les résultats expérimentaux en termes de formation des fissures, de capacité portante et d’atténuation après la résistance maximale. Avec le modèle validé, l’équipe a exploré des questions de conception difficiles à étudier expérimentalement, comme l’effet d’une augmentation de la proportion de treillis ou le changement de taille des ouvertures sur la performance. Ils ont trouvé qu’un faible rapport de treillis d’environ 0,08 % de l’épaisseur du mur offrait un compromis efficace entre gain de résistance et usage de matériau, et que des ouvertures plus grandes réduisaient fortement la capacité — même lorsque le mur était entièrement enveloppé de treillis.

Ce que cela signifie pour les bâtiments réels

Pour les non‑spécialistes, le message principal est qu’un fin treillis d’acier dissimulé sous un enduit ordinaire peut améliorer de façon significative la résistance aux séismes des murs en brique existants avec portes et fenêtres. Bien que cela ne transforme pas un bâtiment faible en une structure sismique moderne complète, cela peut retarder la fissuration, accroître les efforts que le mur peut supporter et aider le mur à rester globalement intact plus longtemps pendant les secousses. Le travail met aussi en lumière des compromis entre simplicité, coût et performance : la couverture diagonale complète fonctionne le mieux mais nécessite plus de matériau et de main‑d’œuvre. Dans l’ensemble, l’étude suggère que le treillis d’acier soudé est un outil pratique et évolutif du catalogue de renforcement — un moyen susceptible d’être appliqué à de nombreux bâtiments vulnérables dans le monde pour réduire dégâts et victimes lors de futurs séismes.

Citation: Ghalla, M., Bazuhair, R.W., Mlybari, E.A. et al. Shear performance of unreinforced masonry walls with door and window openings strengthened using welded steel mesh. Sci Rep 16, 8704 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40618-z

Mots-clés: maçonnerie non armée, renforcement parasismique, treillis d’acier soudé, murs en brique avec ouvertures, génie sismique