Réunion générale. Bâtiment ISTerre Salle de conférence - 1ème étage Campus Universitaire. Grenoble, le 28 mars 2013

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1 URBASIS Sismologie urbaine : évaluation de la vulnérabilité et des dommages sismiques par méthodes innovantes ANR-09-RISK-009 Réunion générale Bâtiment ISTerre Salle de conférence - 1ème étage Campus Universitaire Grenoble, le 28 mars 2013 Résumé du projet ANR-URBASIS L'augmentation des populations dans des noyaux urbains de plus en plus grands, exposés aux séismes et constitués dʼun habitat hétérogène sont les ingrédients qui positionnent le milieu urbain parmi les éléments les plus critiques du risque sismique. Sa connaissance devient alors un élément important à maîtriser pour gérer, prédire et évaluer sa vulnérabilité et son intégrité postsismique. La variabilité de la réponse dʼʼune structure à un séisme introduit une incertitude importante dans lʼévaluation de sa vulnérabilité mais aussi dans lʼestimation des dommages. Bien souvent deux échelles dʼespace (échelle de la ville ou du bâtiment) et trois échelles de temps (avant, pendant et après le séisme) sont invoquées lors des études sismiques en milieu urbain. Nous proposons de développer des méthodes dʼévaluation de la vulnérabilité et des dommages sismiques à lʼéchelle de la ville et de la structure. Basée sur lʼutilisation de photographies aériennes et satellites, lʼévaluation de la vulnérabilité se fera par analyse des schémas urbains et recherche des paramètres structuraux essentiels (hauteur, forme, toit, etc). La détection des changements avant et après le séisme permettra dʼévaluer et de quantifier les zones urbaines endommagées. Nous proposons également de mieux comprendre lʼendommagement dʼune structure particulière par la recherche de ses paramètres modaux (fréquence, amortissement et déformées modales). Des développements technologiques et algorithmiques en traitement du signal permettront leur estimation en période normale (inter sismique), lʼétude de leur variation pendant la sollicitation sismique (co-sismique), et après la sollicitation (post-sismique) afin dʼévaluer lʼendommagement des structures. La sensibilité des paramètres modaux à l'intégrité de la structure sera évaluée afin d'explorer la capacité de cette approche pour une estimation de l'endommagement selon l'echelle Européenne Macrosismique EMS98. Enfin un outil navigant/ communicant de collecte in-situ d'informations structurale (vulnérabilité et dommage) sera développer afin de faciliter le recueil des données urbaines. Un système de représentation de la vulnérabilité et des dommages à lʼéchelle dʼune ville sera finalement développé pour faciliter la gestion de la crise sismique. Partenaires Institut des Sciences de la Terre - ISTerre - Grenoble Laboratoire Images Parole Signal Automatique - GIPSA-Lab - Grenoble Office National d'etudes et de Recherches Aérospatiales - ONERA - Palaiseau BRGM - Orléans Laboratoire d Informatique de Grenoble

2 PROGRAMME 10:15: Accueil ISTerre - Rue de la piscine - Campus de Grenoble 10:30 Nouvelles du projet P. Gueguen 10:40 Détection des dommages et sensibilité des paramètres physiques! A Hamze! Analyse de la vulnérabilité des structures tests de Martinique! C. Negulescu 11:20 Discussion et commentaire 11:40 Pause 11:50 Analyse des bâtiments tests de Grenoble par vibromètre Lidar! M. Valla! Indicateur de nocivité et réponse des structures : application à la! base de données mouvements forts!!!!! P. Gueguen! Analyse des paramètres modaux sous séismes!!! F. Nasser 12:50 Repas 14:30 Imagerie satellite pour évaluer la vulnérabilité sismique!! M. Dalla-Mura! Analyse grande échelle de la vulnérabilité sismique par! méthode SVM!!!!!!!! I. Riedel 15:10 Dispositif mobile et infrastructure de données pour la! représentation de la vulnérabilité et des dommages sismiques! L. Poulenard 15:30 Discussion et commentaire 16:00 : Discussions générales - Fiche résumé ANR - Plan de travail pour T0+48 à T Présentation rapport final T Publications et congrès - Questions diverses 16:30 - Fin En présence de Rémy Bossu (EMSC/CSEM), Hervé Yesou (SERTIT) et Amin Karbassi (EPFL, en remplacement de P. Lestuzzi) - Membres du comité de pilotage du projet.

3 Résumé des présentations Analyse de la vulnérabilité des structures tests de Martinique! C. Negulescu BRGM La présentation porte sur lʼanalyse des résultats de lʼexpérience menée en Martinique. Sur deux bâtiments proches et identique, le séisme de M 7.3 de Martinique nʼa pas provoqué le même niveau dʼendommagement. lʼobjectif de ce travail consistait à tester lʼévaluation des changements des caractéristiques dynamiques par vibrations ambiantes et dʼévaluer numériquement la réponse des deux bâtiments et leur vulnérabilité sismique. La procédure suivie consistait à ajuster les modèles (les hypothèses) aux données de vibrations ambiantes, sur les formes des modes et les valeurs de fréquence, en ajustant en particulier la présence des joints de dilatation et des maçonnerie de remplissage. Le travail a permis de montrer la progression des dommages avec le niveau de sollicitation et la variation des caractéristiques modales. Futurs travaux: rédaction de deux articles (part A et part B) sur la façon d utiliser les vibrations ambiantes pour détecter les anomalies, caler les modèles et estimer la vulnérabilité sismique. Cette activité est liée au WP3 et WP4. Détection des dommages et sensibilité des paramètres physiques! A Hamze ISTerre La pésentation porte sur des méthodes de détection et de localisation dʼendommagement ans des structures. Plusieurs méthodes sont testées, locales ou globales, sachant que la difficulté des localisations porte sur la nécessité de connaître les formes modales. Deux approches sont présentées: lʼune numérique par éléments finis, lʼautre expérimentales sur une poutre endommagée en plexiglas au laboratoire. On constate la forte sensibilité des fréquences à lʼendommagement et la possibilité avec la méthode ULS dʼaméliorer la localisation de lʼendommagement. Avec la méthode du décrément aléatoire, il est possible de suivre de très faibles variations de fréquence sur la poutre exprimentale, lʼendommagement étant ici produit par la chauffe dʼune section de la poutre (variation du module dʼyoung). Futurs travaux: rédaction du délivrable 5 sur la sensibilité des paramètres modaux aux dommages. Cette activité est liée au WP3. Analyse des bâtiments tests de Grenoble par vibromètre Lidar! M. Valla - ONERA La présentation porte sur les résultats des essais menés sur les bâtiments pilotes de Grenoble avec le Lidar développé dans le cadre du projet. Ce Lidar permet des mesures de vibrations avec une précision suffisante pour évaluer les fréquences de vibrations des bâtiments. Après la description de lʼinstrument et des expériences, les résultats sont analysés. On constate une forte similute des réponses des structures obtenues avec cet instrument et les vélocimètres classiquement utilisés. Même si les mesures se font uniquement selon lʼaxe de visé du Lidar, elles permettent de révéler les fréquences de vibrations des différents modes et dʼobtenir au final une signature fréquentielle de la réponse des structures. Ces signatures représentent lʼétat de la structure et sont (seraient) sensibles à tout changement comme ceux produits par des dommages sismiques.

4 Futurs travaux: rédaction d un article dans un numéro spécial ASCE (proposition acceptée) et planification d un expérience complémentaire à Grenoble en juin Cette activité est liée au WP2 et WP4. Indicateurs de nocivité et réponse des structures : application à la base de données mouvements forts!!!!! P. Gueguen - ISTerre Cette présentation porte sur lʼanalyse des données de la base de données consitutées des enregsiutrelenst de séismes en bâtiment californiens. Plusieurs types de bâtiment ont été testés et plusieurs centaines dʼenregistrements de séismes ont pu être travaillées afin de faire le lien entre le mouvement du sol et la déformation des structures. Finalement le lien avec lʼendommagement et la vulnérabilité sismique des ces bâtiments a été analysées. Les résultats montrent une plus forte variabilité des réponses lorsque moins dʼinformation sur les batiments sont pris en compte. On constate également une meilleure description de la nocicité du signal sismique avec les valeurs spectrales (spectres de réponse en accélération ou déplacement). Finalement, une forme fonctionnelle permet de donner le déformation inter-étage dʼun bâtiment en bâton armé en fonction de valeurs de mouvement du sol. Futurs travaux: rédaction du délivrable 5 et du rapport final de la tâche 3 sur la sensibilité des paramètres modaux aux dommages. Modal parameter extraction of civil buildings using the Random Decrement Technique F. Nasser - GIPSA-Lab Cette présentation porte sur lʼoptimisation de la méthode RDT et sur différentes solutions pour évaluer lʼamortissement dans les structures. Plusieurs options sont possibles pour calculer la signature de la réponse impulsionnelle via la RDT, selon les conditions initiales des signaux et les longueurs de fenêtres choisies. Les résultats présentés portent dʼabord sur des données synthétiques et sur lʼefficacité de la méthode. On observe une évaluation fortement dépendente de la façon de traiter le signal, en fonction du nombre de périodes considérées et en fonction du filtrage appliqué. Plusieurs tests doivent être confirmés en particulier sur la sensibilité des résultats portant sur lʼestimation de lʼamortissement, avant application à des données réelles. Futurs travaux: poursuite du travail de thèse, focalisation sur l effet des paramètres de traitement sur le RDT. Collaboration Gipsa-Lab/ISTerre Imagerie satellite pour évaluer la vulnérabilité sismique!! P. Matsuka - E. Pathier - J. Chanussot - M. Dalla Mura - A. Chiancone - GIPSA-Lab - ISTerre The assessment of seismic vulnerability in moderate-to-low seismic hazard coun- tries is a challenging task. Several methods have been proposed to evaluate vulnerability in high seismic hazard countries. Those methods make use of post-seismic observations of damage to evaluate characteristics and vulnerability of the buildings. They are very expensive and not suitable for the analysis of moderate-to-low seismic hazard countries where postseismic observations of damage are fortunately a few. The high cost of seismic assessment campaigns and the lack of attention of govern- ments in moderate-to-low seismic hazard countries as France outline the need to develop new methods for vulnerability assessment. In-situ analysis and estimation of parameters on a wide area with a huge num- ber of buildings is expensive in terms of both money and time. Remote Sensing techniques can

5 provide a first fast result to point out the most vulnerable areas and districts focusing further analysis in specific areas. The goal of our analysis is to classify buildings in accordance with the vul- nerability classes (A, B, C, D, E, F) defined by the European Macroseismic Scale 1998 (EMS98). Vulnerability classes ranging from A to E have been taken into account and the classification of buildings has been performed using only features extracted from Remote Sensing data. In the first chapter a brief in- troduction to vulnerability assessment is presented. In the second chapter the data set on Grenoble and Nice is shown. In the third chapter feature extraction and definition of new indexes are outlined and discussed. Experimental results are described in chapter four with a discussion on the two test scenarios. A conclusion and a discussion of further improvements are finally drawn. Futurs travaux: classification de Grenoble et de Nice et integration avec dʼautres données du bâti. Rédaction dʼarticles.! Analyse de la vulnérabilité sismique grande échelle par méthode SVM I. Riedel - P. Gueguen - E. Pathier - J. Chanussot - M. Dalla Mura - A. Chiancone - T. Leduc - GIPSA-Lab - ISTerre - CERMA A complete seismic risk assessment requires not only the estimation of the seismic hazard, but also a representation of the quality of existent buildings and expected response through the definition of their vulnerability. The seismic vulnerability of an urban environment characterizes the capacity of buildings to stand a seismic ground motion. The well-known methodologies conceived for its estimation using post-event damage information cannot be easily applied in moderate-to-low seismic hazard regions like central Europe. These methods require numerous parameters of buildings to estimate their vulnerability. We propose a way to perform a fast estimation, but starting from the information on building really available instead of the required by the methods. This information is easy-to-get and reliable. Using a dataset of existing buildings in Grenoble (France) with an EMS98 vulnerability classification and by means of two different datamining techniques - Association Rule Learning and Support Vector Machine - we develop seismic vulnerability proxies. These proxies are applied to the entire country using basic information contained in national databases (census information) and provided by image processing of satellite and aerials photographs. We obtain a vulnerability map nation-wide. The approach was validated on data acquired on the city of Nice, by comparison with the RiskUE method and finally, damage estimations were compared with historic earthquakes that produced moderate-to-strong damage in France. Futurs travaux: Articles en cours de finalisation. Application à dʼautres types de données (base du BCSF). Dispositif mobile et infrastructure de données pour la représentation de la vulnérabilité et des dommages sismiques L. Poulenard - PAD Davoine - J Gensel Réaliser un inventaire sismique du bâti constitue un enjeu majeur pour la connaissance et la gestion du risque sismique. Compte tenu de la difficulté à collecter en quantité suffisante, et de façon détaillée, les paramètres structuraux à l échelle du bâtiment, nous proposons une approche basée sur les technologies offertes par le Géoweb dans le but de faciliter la co-production de données liées à l évaluation de la vulnérabilité et des dommages sismique d une ville. Notre approche repose sur une application associant un dispositif mobile pour la collecte in situ de données (partie client), et une application web pour le stockage, la visualisation et la diffusion des données collectées (partie serveur). Dans le cadre du projet Urbasis, une application, basée sur l utilisation de Smartphones de type Iphone, associée à une approche basée sur les concepts de la coproduction de données et de la Volunteered Geographical Information (VGI) (Goodchild, 2007), permet à

6 une communauté d utilisateurs de collecter, in situ, un maximum de données intervenant dans l évaluation du risque sismique. Les données d inventaire collectées sont mises à disposition des utilisateurs pour compléter une banque d'information du bâti et contribuer ainsi à l estimation de la vulnérabilité en période pré-sismique, ou de l endommagement, en période post-sismique. Dans cette présentation, après avoir rappelé les méthodes d évaluation de la vulnérabilité sismique et les enjeux d un inventaire sismique du bâti urbain, nous traitons de l intérêt du Géoweb pour sa réalisation, avant de présenter les principales caractéristiques de l application Isibat (Inventaire SIsmique du BAti). Futurs travaux: interpolation des résultats. Déploiement de lʼapplication server. Discussions générales - Présentation de la Fiche résumé ANR - Plan de travail pour T0+48 à T0+54: - rappel de la liste des rapports et délivrables - description des expériences à réaliser - liste des publications (environ 3 à écrire) - Présentation rapport final T organisation d une journée de restitution (Automne 2014) - demande de prolongation du projet à la demande du GIPSA-Lab