Aléa sismique et microzonage de l agglomération de Port-au-Prince

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1 Ministère des Travaux Publics, Transports et Communications (MTPTC) Ministère de la Planification et de la Coopération Externe (MPCE) Aléa sismique et microzonage de l agglomération de Port-au-Prince

2 Le microzonage sismique s effectue généralement sur les agglomérations soumises à un fort risque sismique

3 But du Microzonage sismique : Réduction du risque sismique Source: Le microzonage sismique: outil de prévention mais intervient aussi dans la prévision (aide à la planification des secours) et dans l information des populations

4 Microzonage = Etude technique cartographique à l échelle d une ville Les effets étudiés : Effets de sites liés à la nature du sous-sol Effets de sites liés à la topographie Rupture en surface sur la faille Effets induits: Mouvements de terrain Liquéfaction des sols

5 Méthodologie de réalisation de microzonage sismique

6 La zone d étude pour l agglomération de Port-au-Prince : 80 km 2

7 Total = 168 sites de mesures MASW (80 mesures) (88 mesures) Phase 1 : collecte des données Emplacement des points de mesure MASW utilisés

8 (76 mesures) (265 mesures) Au total 341 mesures de H/V sont utilisées Phase 1 : collecte des données Emplacement des points de mesure H/V utilisés

9 (212 rapports) 21 sondages carottés à 30 m de profondeur et analyse d échantillons 2 puits manuels et analyse d échantillons 2 sondages pénétromètres CPT et essais de laboratoire Phase 1 : collecte des données Emplacement des forages géotechniques utilisés

10 Etude géologique de base : Observations sur le terrain Phase 2 : Cartographie des aléas

11 Carte des faciès géologiques

12

13 Analyse morphostructurale (MNT) : Observations sur le terrain Failles inverses quaternaires, de direction NE-SW, visibles le long de la Rivière Grise, au contact lundi 6 janvier 2014 avec les marnes grises pliocènes > 13

14 Carte de faciès géologiques et des failles de l agglomération de Port-au-Prince

15 f1 f4 f3 f2 Les failles sont qualifiées de majeures ou mineures. Parmi les failles majeures les plus importantes, nous pouvons citer : -f1, bordant le flanc nord du morne Bourdon, qui se poursuit vers l est en direction de Bois Neuf puis Frères jusqu à la Rivière Grise, -f3, interprétée ou visible depuis Turgeau, jusqu à morne Hercule, puis les quartiers Berthe et Métivier, -f4, visible depuis les quartiers Martissan et Deprez jusqu au morne Calvaire où elle se connecte au système de failles d Enriquillo. La faille f2, cartée depuis les mornes Canapé Vert, Lazare puis le quartier Meyotte se connecte au SE à la faille F3. Contrairement aux failles f1, f3 et f4, elle n apparaît pas comme un contact faillé régulier entre deux formations lithologiques.

16 Cartographie aléa mouvements de terrain sur Port-au-Prince Démarche: Inventaire des mouvements de terrains et de leur typologie Lien avec la nature des formations lithologiques Evaluation du niveau d aléa: Croisement entre nature des formations et les pentes. Cartographie (prise en compte: lithologie, pentes, reconnaissances de terrain, rebord et pied de falaises ) Type de MVT Chute de blocs Eboulement Erosion de berges Glissement-coulée Glissement de terrain Indéterminé

17 Cartographie de l aléa mouvement de terrain

18 Effets de site topographique > Amplification du mouvement du sol au niveau d un bord de talus ou d une ligne de crête > Modélisation quantitative du phénomène est encore du domaine de la recherche > Pas pris en compte dans le code de construction IBC (en application en Haïti) > Approche proposée est une approche forfaitaire tels que pour les microzonages en France (EC8): o Les spectres de réponses pour le dimensionnement des bâtiments sont augmentés d un coefficient d amplification forfaitaire t fonction de la pente o Calcul des zones concernées avec un logiciel BRGM à partir d un modèle numérique de terrain (MNT). En noir: le profil topographique En bleu: la zone topographique concernée par un effet de site topographique Coefficient t=1 : pas d effet Coefficient t=1.4 : effet max pris en compte

19 Cartographie des effets de site topographique Zonage des effets de site topographiques au niveau de l agglomération de Port-au- Prince. Concerne une zone étendue du sud de l agglomération urbaine, notamment des zones déjà fortement urbanisées

20 Evaluation de l aléa liquéfaction : 2 étapes Une première étape consiste en une évaluation de la susceptibilité à la liquéfaction selon des critères qualitatifs : nature des terrains, leur âge de dépôt et niveau de la nappe L ensemble des formations datant du Quaternaire (F10 et X) est susceptible de liquéfier : susceptibilité «modérée» à «élevée» Les autres formations présentes (F2 à F9) ne sont pas susceptibles de liquéfier : susceptibilité «faible» à «très faible» La deuxième étape consiste en une évaluation de l aléa liquéfaction selon des critères quantitatifs : résultats des essais en laboratoire et ceux des sondages. Elle aboutira à une carte d aléa liquéfaction, avec vraisemblablement une réduction de l étendue des secteurs potentiellement liquéfiable.

21 Carte de liquéfaction Aléa nul Aléa faible Aléa moyen Aléa fort

22 Cartographie des effets de sites lithologiques Prospection géophysique MASW Classes de sol du code IBC V S30 = 427 m/s Deux types d information: La vitesse moyenne des ondes S sur les 30 premiers mètres : qualification du type de sol selon les codes de construction Le profil de vitesse avec la profondeur : si contraste important observé, effet de site significatif

23 Sol très dense Rocher dur Rocher Sol raide Zonage en classes de sol IBC (NEHRP)

24 Evaluation de l Aléa Sismique L aléa sismique indique la probabilité d une action sismique due a la contribution des possibles tremblements de terre (de magnitude ou intensité différentes) lors d une période de temps donnée. Aléa régional: exposition au danger évalué pour un sol rocheux homogène Aléa local: aggravation du phénomène par les caractéristiques locales du sous-sol. Le microzonage sismique: évaluation/cartographie de l aléa local Influence du sol sur les effets, localement, des séismes

25 Mouvement sismique de référence au rocher Le mouvement sismique au rocher de référence est le spectre de réponse calculé selon le code IBC 2009 pour un sol de type B comme préconisé par le CNBH. La position de la zone d étude et les limites communales sont représentées sur la carte d accélération maximale de l USGS Facteurs d amplifications à prendre en compte sur la zone d étude pour les classes de site forfaitaires NEHRP (IBC 2009)

26 Aléa régional pour la période spectrale de 0.2s et la période de retour 2475 ans (correspondant à une probabilité d occurrence de 2% sur 50 ans)

27 Spectres de référence au rocher pour les communes concernées par le microzonage sismique Commune S DS (g) S D1 (g) PGA rocher (g) Cité Soleil Tabarre Delmas Port-au-Prince Pétionville Paramètres associés aux spectres de référence au rocher T0 (s) Ts (s)

28 Zonage des effets de site lithologiques Plusieurs étapes : 1- analyse croisée des informations géologiques, géophysiques et géotechniques ; ces informations regroupent les données existantes collectées et les données acquises au cours du projet ; 2- identification des zones homogènes ; 3- définition d une ou plusieurs colonnes de sol représentatives associées à chaque zone ; 4- calcul des réponses sismiques associées à chaque zone ; 5- regroupement éventuel de zones pour obtenir le zonage sismique final.

29 Paramètres nécessaires à la définition des colonnes de sol Coupe géologique - nature des sols - géométrie des couches Vitesse des ondes sismiques - Onde P - Onde S Masse volumique humide Indice de plasticité (IP) Contrainte verticale effective niveau nappe

30 Accélération (g) classe1 classe2 classe3 classe4 classe5 classe6 Classe 0 Pétionville Classe 0 Port-au-Prince Période (s.) Spectres d accélération des classes de sols Zonage en classes de sol des effets de sites lithologiques

31 Accélération (g) classe1 classe classe3 classe4 classe5 classe6 Classe 0 Pétionville Classe 0 Port-au-Prince Période (s.)

32 Recherche de la non-résonance Période d oscillation d un bâtiment nb d étages / 10 Sol meuble Sol rigide Pour des sols meubles, le spectre de réponse a son maximum décalé vers les périodes élevées, les immeubles de grande hauteur subissent une agression plus forte que les immeubles bas. Pour les sols rigides, le spectre de réponse a son maximum décalé vers les périodes basses : les immeubles de faible hauteur subissent une agression plus forte dans ce cas. Solutions : - soit réduire la période propre - soit augmenter la période propre

33 Classe de sol Effets de site sur bâtiment rigide ou de faible hauteur Effets de site sur bâtiment souple ou de grande hauteur classe 0 sans effets de site sans effets de site classe 1 faible à moyen moyen à fort classe 2 faible à moyen fort classe 3 moyen à fort faible à moyen classe 4 moyen à fort moyen à fort classe 5 fort faible à moyen classe 6 fort moyen à fort Information qualitative sur les effets de site attendus pour chaque classe de sol

34 Accélération (g) Croisement des aléas pour une étude d aménagement Aléa régional Aléa local Failles actives classe1 classe2 classe3 classe4 classe5 classe6 Classe 0 Pétionville Classe 0 Port-au-Prince Effets de site lithologique Période (s.) Mouvements de terrain Effets de site topographique Liquéfaction

35 Conclusion Aléa sismique est un aléa fort sur toute l agglomération de Port-au-Prince Aléa régional plus élevé au Sud Mouvements de terrains plus importants au Sud Failles actives plus présentes au Sud Effets de site topographiques + importants au Sud Sols plus mauvais sur le littoral, Fort National Aléa liquéfaction élevé sur le littoral Le rocher affleurant (classe 0) n est présent que sur la bordure sud de la zone d étude sur les communes de Port-au- Prince et de Pétion-Ville. 6 autres classes de sols sont définies De fortes amplifications sont possibles pour les immeubles souples ou de grande hauteur sur les sols de la classe 2. A l inverse sur les sols de classes 5 et 6, les bâtiments rigides ou de faible hauteur, subiront une agression plus forte.

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