Chapitre 8
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Génie parasismique
Plan 8.1 Généralités 8.2 Aléa sismique 8.3 Conception parasismique des ouvrages Introduction • Séismes dangereux pour la vie humaine à cause de la destruction des ouvrages • Principe de protection contre les effets des séismes réaliser des ouvrages "parasismiques", i.e. résistants aux séismes les bâtiments, même endommagés, ne s'effondrent pas
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• Deux notions à ne pas confondre
- Aléa sismique
• probabilité d'apparition d'un séisme en un site donné • pendant une période de référence donnée
- Risque sismique
• probabilité d'un dommage causé par un séisme
• Le risque sismique est donc fonction : - de l'aléa sismique - des dispositions constructives prises pour diminuer le risque
Génie parasismique
Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité 121
Introduction Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité • peut être évalué pour une construction, une ville, une région spécifique • probabilité de perte en biens, en activités productives et en vies humaines dans un laps de temps donné • augmente avec : - la densité de population - le potentiel économique du pays
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• nul en l'absence de constructions et de personnes développement des sociétés ↓ accroissement de leur propre vulnérabilité face aux tremblements de terre
coût des dommages attendus pour un séisme d'une intensité donnée
Vulnérabilité = (%) 0% 100%
coût de la construction
pas de dommages aux bâtiments : séismes d'intensité MSK < VI : séismes d'intensité MSK XI et XII constructions non parasismiques
1. Généralités
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Modèle élémentaire de faille
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La
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Richter
Mesure de la violence des séismes
1. Généralités
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D Puissances des séismes : magnitude
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D Effets des séismes : échelle macrosismique d'intensité
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Relation Intensité-Magnitude
8.2 L'aléa sismique Pour un niveau de risque acceptable fixé...
...et considérant que le niveau de protection peut être assuré par de bonnes dispositions constructives la connaissance de l'aléa sismique est nécessaire
Quelle est la probabilité annuelle d'excéder un niveau de mouvement du sol sur un site donné ?
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La réponse passe par la détermination du mouvement sismique de calcul mouvement du sol pris en compte pour le calcul de la construction parasismique
Calcul probabiliste • modèle de sismicité - distribution géographique des sources sismiques actives - récurrence des séismes pour une source donnée, en fonction de la magnitude
• modèle d'atténuation
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- description, pour un site donné, de l'effet d'un séisme en fonction de la magnitude et de l'éloignement du foyer 125
D Modèle de sismicité
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Sismicité historique
D Modèle de sismicité • Le long d'une faille de l'écorce terrestre, les séismes se produisent avec irrégularité • En étudiant la sismicité historique, on peut rendre compte, approximativement, de la succession des séismes par la relation de Gutenberg et Richter (1944) :
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log N = a − b ⋅ M
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M : magnitude du séisme N : nombre de séismes de magnitude ≥ M, par unité de temps et de surface a, b : constantes sismiques de la région
• Traçage de cartes de zonage sismique • Calcul de la probabilité de dépasser une magnitude M
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exemple de calcul
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D Modèle d'atténuation • Au cours de leur propagation, les ondes sismiques s'atténuent • Relation rendant compte de l'atténuation d'un paramètre caractéristique donné y, sur un site donné :
A M R G
: constante : magnitude (ou caractéristique du mouvement au foyer) : distance au foyer : conditions locales du site
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log y = A + f ( M ) + g ( R ) + h(G )
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Modèle d'atténuation
Atténuation → paramètres influants (a) paramètres généraux dépendant
• des caractéristiques au foyer
magnitude, profondeur
• des caractéristiques de propagation
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La prise en compte
- du modèle de sismicité - du modèle d'atténuation
propriétés physiques et mécaniques des terrains parcourus
(sans considérer les conditions locales)
Traçage des cartes de zonage sismique pour un facteur particulier (vitesse, accélération…) Exemple : probabilité de dépassement de 10% sur une période de retour de 475 ans
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Zonage sismique en France
Atténuation → paramètres influants (b) paramètres liés aux conditions locales (du site) Pour préciser l'approche arrêtée en (a), on doit tenir compte de l'effet de site Les mouvements sismiques sont modifiés par les particularités - topographiques - stratigraphiques
du site
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Exemples
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• séismes de Mexico (19/9/85) et de Californie (17/10/89) mouvements en surface 3 fois plus grands dans les couches d'alluvions que dans les affleurements rocheux voisins
• les reliefs importants sont souvent plus perturbés que les zones voisines à relief peu marqué
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exemple d'accélérogramme de Mexico
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D Mouvement sismique de calcul
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Donc les structures oscillent et sous l'effet d'accélérations
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Spectres pour différents sols
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Spectres réglementaires
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8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes D Implantation des ouvrages • Voisinage des failles Éviter les constructions d'ouvrages dans le voisinage de failles reconnues actives
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→ voir les plans d'exposition aux risques (P.E.R.) lorsqu'ils existent
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Exemple de Kobe, construite très près d'un réseau de failles
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8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes D Implantation des ouvrages • Topographie
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- Amplification des mouvements sismiques Exemple : Mexico - Sites en pente, zones d'éboulis, rebords de falaise
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8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes D Implantation des ouvrages
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• Zones suspectes de liquéfaction
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8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes D Sols et fondations • Fondations homogènes - Pas de construction à cheval sur deux formations géologiques de propriétés sinon, scinder l'ouvrage en 2 unités indépendantes mécaniques différentes - Éviter d'associer pour un même ouvrage deux types de fondations exemple : pieux et semelles isolées différents
- Rechercher les couches profondes stables et résistantes - Éviter les sols déformables (meubles) déplacements différentiels plus importants
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• Choix de l'assise
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