Tour de la pr´ efecture de Nice

La Pr´efecture de Nice est une double tour s´epar´ee par un joint de 10 cm et construite en 1979. Ces deux tours ´etant identiques et isol´ees l’une de l’autre, une seule d’entre elles a ´et´e instrument´ee et est donc d´ecrite et ´etudi´ee ici. La structure est ainsi une tour en b´eton arm´e de 22 ´etages dont 2 en sous-sol. L’instrumentation de ce bˆatiment a ´et´e effectu´ee en 2010 par le RAP Lorenzo et al. (2015). Le r´eseau install´e dans la structure se compose de 18 acc´el´erom`etres mono composante Episensor FBA ES-U2 Kinemetrics dans les ´etages et de 2 acc´el´erom`etres tri-axiaux Episensor FBA EST en sous-sol reli´es `a une enregistreur Kephren 24-bit. Une vue ext´erieure et un diagramme de la r´epartition des capteurs sont fournis respectivement sur les figures 2.12a et 2.12b. Les donn´ees sont l`a encore, enregistr´ees en continu avec une fr´equence d’´echantillonnage de 125 Hz et sont

2.5 Structures r´eelles

synchronis´ees par GPS. Les donn´ees de la composante longitudinale (composante HN2 d’azimut 343^◦N) de la station situ´ee au dernier ´etage sont celles qui seront trait´ees dans la suite afin de suivre le comportement de cette structure. Ici encore, notre ´etude se limitera au mode fondamental selon la direction consid´er´ee, visible comme ´etant le pic autour de 1,2 Hz sur le spectre en figure 2.12c.

Figure 2.12 – a) Photo de la Pr´efecture de Nice. b) Diagramme de la localisation des stations. c) Spectre normalis´e d’une heure de signal enregistr´ee sur la composante longitudinale de la station au sommet de la tour de la Pr´efecture de Nice.

Chapitre 3

Mesure des param`etres modaux

d’une structure

Les rappels pr´esent´es au chapitre 1 nous enseignent que les principaux indicateurs de l’´etat de sant´e d’une structure sont ses param`etres modaux : fr´equences et amor-tissements, propres `a chaque mode. Leur mesure au cours du temps est donc l’objectif premier de la surveillance des structures. Pour ce faire, diff´erents bˆatiments et ´edifices sont instrument´es depuis le d´ebut du XXe si`ecle. L’enregistrement des vibrations au sein de ces derniers donne alors acc`es `a la fr´equence qui ´etait, aux d´ebuts de cette discipline, ´evalu´ee par lecture directe sur des enregistrements de s´eismes, de vibrations forc´ees ou ambiantes. Depuis, de nombreux progr`es ont ´et´e r´ealis´es `a la fois dans l’instrumentation et le traitement du signal. Ils ont alors permis d’exploiter pleinement les donn´ees de s´eismes et de vibrations ambiantes afin de suivre en continu l’´etat de sant´e des struc-tures. Les mesures reposant sur l’utilisation des vibrations forc´ees ont ´et´e abandonn´ees de par leur caract`ere ponctuel dans le temps et plus difficile `a mettre en oeuvre. On se propose dans ce chapitre de d´ecrire bri`evement l’´evolution de l’´etude des vibrations dans les structures et de s’attarder plus longuement sur les vibrations ambiantes utilis´ees prin-cipalement dans la suite de ces travaux. Nous d´ecrirons et ´etudierons ´egalement dans la suite, la m´ethode de traitement du signal qu’est la Random Decrement Technique (RDT) permettant de traiter ces donn´ees sp´ecifiques. Nous pr´esenterons ensuite une ´etude pa-ram´etrique exp´erimentale des principaux facteurs `a consid´erer lors de l’utilisation de la RDT ainsi qu’une proposition d’adaptation de la technique `a nos donn´ees de laboratoire.

3.1 Historique des mesures de vibrations dans les

structures de g´enie civil

Les premiers enregistrements de vibrations ambiantes et sous s´eismes, dans les struc-tures de g´enie civil, on ´et´e effectu´es par Fusakichi Omori d`es 1900 suivi par d’autres auteurs japonais (Ishimoto et Takahasi (1929)) ainsi que des homologues am´ericains

MESURE DES PARAM`ETRES MODAUX D’UNE STRUCTURE

(Byerly et al. (1931), Carder (1936a), Carder (1936b)). Ces premi`eres mesures co¨ıncident `

a la construction de structures de g´enie civil de grande taille (e.g. l’Empire State Buil-ding a ´et´e achev´e en 1931) dont les auteurs cherchent `a mieux comprendre la dynamique. L’objectif est alors d’am´eliorer le dimensionnement de ces structures pour leur permettre de mieux r´esister aux s´eismes. Les sismologues d´eterminent `a cette ´epoque, directement sur les traces temporelles des sismogrammes, les p´eriodes de vibration des structures instrument´ees. Ces premi`eres mesures r´ealis´ees en grand nombre donneront par la suite naissance aux premi`eres formules empiriques reliant, dans les codes parasismiques, les p´eriodes de vibration des structures `a leur dimensions.

Jusqu’au d´ebut des ann´ees 1960, l’int´erˆet est ensuite port´e essentiellement sur les mesures de vibrations forc´ees qui pr´esentent alors l’int´erˆet d’ˆetre de forte amplitude, ´

etant alors, de fait, plus facilement et pr´ecis´ement mesur´ees. Celles-ci sont g´en´er´ees par des explosions, des machines rotatives ou encore par une personne effectuant des mou-vements sp´ecifiques. Elles sont ´egalement consid´er´ees comme ´etant plus repr´esentatives de la sollicitation que constituent les s´eismes pour les deux premi`eres m´ethodes cit´ees pr´ec´edemment.

Les ann´ees 1970 marquent un regain d’int´erˆet port´e aux vibrations ambiantes, notam-ment par Trifunac (Trifunac (1970), Trifunac (1972), Udwadia et Trifunac (1973)) qui d´emontre que celles-ci, dont la mesure n´ecessite moins de moyens mat´eriels, permettent d’obtenir des r´esultats aussi pertinents que ceux obtenus `a l’aide des vibrations forc´ees. C’est `a cette mˆeme p´eriode qu’est d´evelopp´ee la m´ethode dite de Random Decrement Technique (RDT) par Cole travaillant alors pour la NASA (Cole (1968), Cole (1971a), Cole (1971b), Cole (1973)). La RDT permet d’obtenir la r´eponse impulsionnelle d’une structure `a partir des vibrations ambiantes enregistr´ees en son sein et donc par exten-sion, sa fr´equence et son amortissement. Ces deux param`etres modaux sont alors d´ej`a consid´er´es comme les param`etres primordiaux dans le dimensionnement des structures et indicateurs de leur ´etat de sant´e.