Génie parasismique

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PO IC - Géologie de l'ingénieur

Chapitre 8

Génie parasismique

Plan

8.1 Généralités 8.2 Aléa sismique

8.3 Conception parasismique des ouvrages

Introduction

• Séismes dangereux pour la vie humaine

• Principe de protection contre les effets des séismes

à cause de la destruction des ouvrages

réaliser des ouvrages "parasismiques", i.e. résistants aux séismes

les bâtiments, même endommagés, ne s'effondrent pas

- Aléa sismique

- Risque sismique

• Deux notions à ne pas confondre

• probabilité d'apparition d'un séisme en un site donné

• pendant une période de référence donnée

• probabilité d'un dommage causé par un séisme

Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité

• Le risque sismique est donc fonction : - de l'aléa sismique

- des dispositions constructives prises pour diminuer le risque

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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 :

• nul en l'absence de constructions et de personnes - la densité de population

- le potentiel économique du pays

développement des sociétés

↓

accroissement de leur propre vulnérabilité face aux tremblements de terre

Introduction

Vulnérabilité = (%)

coût des dommages attendus pour un séisme d'une intensité donnée coût de la construction

0% : séismes d'intensité MSK < VI 100% : séismes d'intensité MSK XI et XII

pas de dommages aux bâtiments constructions non parasismiques

- Géologie de l'ingénieur

1. Généralités

Modèle élémentaire de faille

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La

Richter

1. Généralités

Mesure de la violence des séismes 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 ?

La réponse passe par la détermination du mouvement sismique de calcul

• modèle de sismicité

• modèle d'atténuation

mouvement du sol pris en compte pour le calcul de la construction parasismique

Calcul probabiliste

- distribution géographique des sources sismiques actives

- récurrence des séismes pour une source donnée, en fonction de la magnitude

- description, pour un site donné, de l'effet d'un séisme en fonction de la magnitude et de l'éloignement du foyer

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D

Modèle de sismicité

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) :

M b a

N = − ⋅ log

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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PO IC - Géologie de l'ingénieurPO IC - Géologie de l'ingénieur

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 :

) ( )

( )

(

log y = A + f M + g R + h G

A : constante

M : magnitude (ou caractéristique du mouvement au foyer) R : distance au foyer

G : conditions locales du site

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Modèle d'atténuation

Atténuation → paramètres influants

(a) paramètres généraux dépendant

• des caractéristiques au foyer

• des caractéristiques de propagation

magnitude, profondeur

propriétés physiques et mécaniques des terrains parcourus

La prise en compte - du modèle de sismicité - du modèle d'atténuation

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

(sans considérer les conditions locales)

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Zonage sismique en France

(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 Exemples

• séismes de Mexico (19/9/85) et de Californie (17/10/89)

• les reliefs importants sont souvent plus perturbés que les zones voisines à relief peu marqué

mouvements en surface 3 fois plus grands dans les couches d'alluvions que dans les affleurements rocheux voisins

Atténuation → paramètres influants

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exemple d'accélérogramme de Mexico

D

Mouvement sismique de calcul

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PO IC - Géologie de l'ingénieur - Géologie de l'ingénieur

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Donc les structures oscillent et sous l'effet d'accélérations

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Spectres pour différents sols

Spectres réglementaires

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• Voisinage des failles

8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes

D

Implantation des ouvrages

Éviter les constructions d'ouvrages dans le voisinage de failles reconnues actives

Exemple de Kobe, construite très près d'un réseau de failles

→ voir les plans d'exposition aux risques (P.E.R.) lorsqu'ils existent

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• Topographie

- Amplification des mouvements sismiques Exemple : Mexico

- Sites en pente, zones d'éboulis, rebords de falaise

8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes

D

Implantation des ouvrages

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• Zones suspectes de liquéfaction

8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes

D

Implantation des ouvrages

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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 mécaniques différentes

- Éviter d'associer pour un même ouvrage deux types de fondations différents

sinon, scinder l'ouvrage en 2 unités indépendantes

exemple : pieux et semelles isolées

• Choix de l'assise

- Rechercher les couches profondes stables et résistantes

- Éviter les sols déformables (meubles) déplacements différentiels plus importants

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