La ville de Cusco située en altitude dans la cordillère des Andes, fait face à des aléas climatiques et sismiques considérables. Deux importants séismes historiques ont eu lieu en 1650 et 1950, ce dernier a impacté grandement la ville. A travers le projet post-doc ARCHIVES » (Architecture at Risk in Cusco : Heritage Instrumentation, Vulnerability Estimation and Supervision) lancé en 2023, le Cerema contribue à la démarche d’actualisation des plans de gestion des risques de catastrophe sismique.
Un site marqué par d’importants événements sismologiques
La démarche consiste à combiner un diagnostic architectural et des mesures de vibrations ambiantes. Une première campagne de mesures a été réalisée durant deux mois en 2023, afin d’instrumenter 10 édifices anciens sur quatre sites du centre historique de Cusco et à la citadelle de Machu Picchu, située à 30 km au nord, jusque fin 2024.
Des stations sismologiques low-cost ont été implantées et les données ont été étudiées avec d’autres partenaires et équipes scientifiques (Institut Péruvien de Géologie et Mines INGEMMET, Université San Antonio Abad de Cusco…).
Deux méthodes sont utilisées :
- Des enregistrements des vibrations ambiantes au niveau d’une station vélocimètrique pour enregistrer les micro-tremblements
- Des études de prospection géophysique de subsurface (sismique multicanal active et passive) pour étudier la propagation des ondes dans le sol.
Plus de 3000 évidences archéologiques de dégâts sismiques ont été identifiées ainsi que leurs orientations, qui indiquent les mouvements du sol passés, et ont permis de confirmer l’importance des séismes de 1650 et 1950, ainsi que de repérer un événement sismique important survenu entre 1400 et 1533.
Améliorer la connaissance des impacts sur le bâti
Le projet de recherche conjoint MonitorINCA pour le suivi de la réponse dynamique de structures Inca et coloniales dans la région de Cusco a ensuite été présenté à l’Académie3 de l’lDEX-UCA (Université Cote d’Azur) Via une approche multidisciplinaire impliquant géophysiciens, architectes, ingénieurs civils et spécialistes dans l’analyse de données, le projet doit permettre d’identifier les différents processus en cours et leurs impacts.
Le projet a notamment pour objectifs :
- Caractériser le comportement dynamique long-terme (à partir de mesures de vibrations ambiantes) de trois édifices historiques supplémentaires grâce à l’installation de capteurs sismologiques dans le temple inca de Wiracocha à Raqchi, la église coloniale de SanCristobal à Cusco, et dans la citadelle de Machu-Picchu
- Renforcer un réseau de recherche au Pérou autour de la question de l’analyse vibratoire du patrimoine bâti et son suivi temporel.
Un modèle de la réponse dynamique de chaque type de bâtiment à différents phénomènes comme la modification des paramètres climatiques sur le long terme, des vibrations anthropiques ou des séismes sera élaboré en s’appuyant sur l’intelligence artificielle. Ces modèles seront exclusivement basés sur les mesures de vibrations ambiantes.
Des sismomètres sont placés sur des endroits privilégiés des différentes structures. Les vibrations enregistrées, après analyse, permettent de identifier et suivre les modes de vibrations de la structure. Cette information est ensuite utilisée pour construire des modèles de ces structures qui pourront être utilisés pour estimer la réponse aux séismes, ou autres forces dynamiques dans le futur proche.
D'autre part, les variations de ces caractéristiques dynamiques de structures (fréquences propres et coefficients d’amortissement) informent aussi sur leur degré de dégradation et permettent de faire un suivi de la santé structurelle du patrimoine culturel d'une manière non-invasive.