SISMOLOGIE APPLIQUEE 3 partie Les moyens de caractérisation de l aléa régional L aléa sismique régional

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1 SISMOLOGIE APPLIQUEE 3 partie Les moyens de caractérisation de l aléa régional L aléa sismique régional Introduction à la sismologie appliquée - à la construction - à la politique de construction et d urbanisme - à la politique de réduction du risque sismique Patricia BALANDIER pour DDE Martinique SECQUIP

2 LES DONNEES DE SISMOLOGIE POUR L ARCHITECTE ET L INGENIEUR (3) Introduction, avertissement Le phénomène sismique Caractérisation des phénomènes tectoniques La secousse sismique, caractérisation des ondes La propagation des ondes sismiques Les moyens de caractérisation de l aléa régional L aléa sismique régional L aléa sismique local Les notions d aléa, vulnérabilité et risque La traduction réglementaire : arbitrages politiques

3 6 - LES MOYENS D IDENTIFICATION DE L ALEA REGIONAL Problématique La sismicité instrumentale La sismicité historique L archéo-sismicité La paléo-sismicité Les investigation géotechniques et sismologiques

4 PROBLEMATIQUE: ETABLIR DES MODELES SISMOTECTONIQUES Dans les régions du monde où la sismicité est modérée (période de retour des séismes majeurs proche ou supérieure à 100 ans), comme en France métropolitaine ou dans les départements antillais, l évaluation de l aléa sismique passe par l observation de la microsismicité actuelle et par les recherches sur les indices de la sismicité passée. Jusqu à l occurrence d un séisme majeur on ne dispose pas d enregistrements de mouvements forts pour établir les spectres de réponse des sites ou les spectres réglementaires. On utilise des spectres «étrangers» pour la réglementation et des spectres établis sur la micro-sismicité pour les sites.

5 GUADELOUPE SISMICITE INSTRUMENTALE 1994 La localisation des micro-séismes permet de détecter d éventuelles failles sismogènes.

6 MARTINIQUE SISMICITE INSTRUMENTALE 1994

7 MARTINIQUE STATIONS

8 GUADELOUPE RESEAU DE LA SOUFRIERE

9 ANTILLES MACROSISMICITE HISTORIQUE

10 Macrosismicité Antilles

11 Sismicité historique de l arc des Petites Antilles Fichier Midas-IPGH

12 ARCHEOSISMICITE Dans les régions du monde où les vestiges archéologiques sont nombreux, on peut, en étudiant les déformations qu ils ont subi (déplacements sur une mosaïque de sol par exemple) détecter des indices de séismes passés qui complètent, sur des périodes parfois plus longues, les chroniques écrites historiques. En Égypte, en chine, en Grèce ou en Italie on dispose, à ce titre, d informations sur un passé beaucoup plus ancien qu en Amérique par exemple.

13 L observation des déformations régionales et locales (suivie de sondages de sol) permet de détecter la présence de failles ayant joué dans le passé. PALEOSISMICITE

14 PALEOSISMICITE: EVOLUTION DES PAYSAGES (exemple schématique) Lorsque de longues périodes se sont écoulées depuis le jeu de la faille, il est nécessaire de réaliser des sondages de part et d autre de l accident topographique avant interprétation.

15 PALEOSISMICITE: DEFORMATIONS REGIONALES Les gradins apparents dans ce paysage traduisent ans de séismes et un affaissement total proche de 50m.

16 PALEOSISMICITE: TRACE DE FAILLE DANS UN CHAMP

17 PALEOSISMICITE: TRACE DE FAILLE AU DETROIT DE MESSINE

18 PALEOSISMICITE: TOPOGRAPHIE Les études topographiques permettent de détecter les accidents de sol d origine tectonique. Les études géologiques complémentaires permettent de les caractériser.

19 PALEOSISMICITE: SONDAGES Tranchée d observations paléosismiques dans les Abruzzes: étude de la stratigraphie et des déformations.

20 7 - L ALEA SISMIQUE REGIONAL Estimation du mouvement sismique «au rocher horizontal» et de sa périodicité de retour. Caractérisation des structures tectoniques susceptibles de jouer Lois de distribution fréquence - magnitude Évaluation déterministe de l aléa sismique régional Évaluation probabiliste de l aléa sismique régional Zonage de l aléa sismique régional : 1/

21 SEISMES DESTRUCTEURS

22 ESTIMATION DU MOUVEMENT SISMIQUE POSSIBLE «AU ROCHER» Le mouvement sismique de référence, déterminé de façon probabiliste ou déterministe pour une région, une zone ou un site donné, est dit «au rocher horizontal». C est à dire qu il ne prend pas en compte les modifications de signal locales dues à la nature du sol. Il dépend de la magnitude de référence pour chaque source régionale atténuée par sa distance au site concerné.

23 CARACTERISATION DES STRUCTURES SISMOTECTONIQUES L exploitation des données (enregistrements, historiques et observations sur le terrain) permet une estimation des: Loi d échelle de la faille (par l étude de sa géométrie) Loi fréquence/magnitude de la faille.

24 LOI FREQUENCE/MAGNITUDE L établissement d un diagramme du nombre de séismes enregistrés: pour une faille ou un domaine sismotectonique donné Pour chaque magnitude, pour une durée donnée dans le temps fait apparaître une répartition régulière des événements (nombre décroissant de façon linéaire avec l augmentation de la magnitude). La droite ainsi établie caractérise l activité de la faille ou du domaine.

25 SISMICITE MONDIALE

26 LOI FREQUENCE / MAGNITUDE (exemple)

27 LOIS FREQUENCE MAGNITUDE EN MARTINIQUE NOMBRE ANNUEL DE SEISMES > Mw (période ) Source : GEO-TER (1999) DONNEES DE SISMICITE (ARC) MARTINIQUE - SEISMES H>15 km MARTINIQUE - SOURCES SUPERFICIELLES (H<16 km) 1E+3 Mw MATINIQUE (80 km) Période de retour Sources Proches Subduction M 4 5 ans 4 mois M 5? (50-75) 5 ans M 6-25 ans M ans Nombre annuel de séismes de magnitude supérieure à Mw 1E E Magnitude Mw

28 Aléa Régional EVALUATION DE L ALEA SISMIQUE Aléa Régional (déterministe / probabiliste) Taille des sources Mouvements sismiques au rocher Données Sismicité historique Sismicité instrumentale Paléosismicité Géologie (Néo)Tectonique Enregistrements accélérométriques Outils Gutenberg- Richter + Statistiques Régressions (Modélisation)

29 EVALUATION DETERMINISTE DE L ALEA REGIONAL Analyse sismotectonique de la région Détermination des différentes unités sismotectoniques (failles, domaines de failles) Identification du séisme maximum connu pour chaque domaine (et du SMHV) et de ses paramètres (M, profondeur focale ) Rapprochement du séisme maximum de chaque domaine du point du domaine le plus proche du site étudié. Application des lois d atténuation pour chacun de ces séismes possibles.

30 ALEA REGIONAL APPROCHE DETERMINISTE

31 Carte de l aléa sismique déterministe de la France métropolitaine

32 PROPOSITION DE NOUVEAU ZONAGE SISMIQUE DETERMINISTE AUX ANTILLES

33 EVALUATION PROBABILISTE DE L ALEA REGIONAL Basée sur la connaissance historique de la macrosismisité Choix d une durée de référence (475 ans) Valeur de l échantillonnage pour l établissement des lois de distribution Fréquence / Magnitude Le séisme de référence pour la durée retenue est «laissé» sur son site et pondéré par les lois d atténuation.

34 ALEA REGIONAL APPROCHE PROBABILISTE

35 CARTOGRAPHIE DE L ALEA SISMIQUE REGIONAL PROBABILISTE EN FRANCE METROPOLITAINE

36 PROPOSITION DE ZONAGE DE L ALEA SISMIQUE REGIONAL PROBABILISTE AUX ANTILLES

37 Réglementation française relative aux méthodes de détermination de l aléa sismique régional: Pour les ouvrages à risque spécial (arrêté du 10 mai 1993), on retient pour l aléa régional la méthode déterministe. Pour les ouvrages à risque normal (arrêté du 27 mai 1997), on retient pour l aléa régional des valeurs forfaitaires de l accélération au rocher dépendant du zonage réglementaire et de la classe des bâtiments : l accélération nominale a N.

38 ZONAGE SISMIQUE REGLEMENTAIRE DE LA FRANCE Ce zonage établi il y a quelques années sur la base de connaissances historiques présente quelques similitudes avec le zonage déterministe. Il sera remplacé un jour, au vu de l évolution des connaissances

39 DES ETUDES SISMOTECTONIQUES A LA DEFINITION D ACCELERATIONS DE REFERENCE POUR UNE REGION Nous verrons plus loin comment la définition des accélérations de référence au rocher pour une région permettra d évaluer pour partie l agression subie par un bâtiment. Fin de la 3 partie