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 à cause de la destruction des ouvrages Principe de protection contre les effets des séismes réaliser des ouvrages "parasismiques", i.e. résistants aux séismes Deux notions à ne pas confondre les bâtiments, même endommagés, ne s'effondrent pas - Aléa sismique - Risque sismique probabilité d'apparition d'un séisme en un site donné pendant une période de référence donnée probabilité d'un dommage causé par un séisme Le risque sismique est donc fonction : - de l'aléa sismique - des dispositions constructives prises pour diminuer le risque Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité Génie parasismique 121
Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité Introduction 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 : - la densité de population - le potentiel économique du pays nul en l'absence de constructions et de personnes développement des sociétés accroissement de leur propre vulnérabilité face aux tremblements de terre Vulnérabilité = (%) coût des dommages attendus pour un séisme d'une intensité donnée coût de la construction 0% : séismes d'intensité MSK < VI pas de dommages aux bâtiments 100% : séismes d'intensité MSK XI et XII constructions non parasismiques Modèle élémentaire de faille 1. Généralités 122 Génie parasismique
La Richter Mesure de la violence des séismes 1. Généralités Puissances des séismes : magnitude Génie parasismique 123
Effets des séismes : échelle macrosismique d'intensité 124 Génie parasismique
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 mouvement du sol pris en compte pour le calcul de la construction parasismique Calcul probabiliste modèle de sismicité - distribution géographique des sources sismiques actives - récurrence des séismes pour une source donnée, en fonction de la magnitude modèle d'atténuation - description, pour un site donné, de l'effet d'un séisme en fonction de la magnitude et de l'éloignement du foyer Génie parasismique 125
Modèle de sismicité Sismicité historique 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) : log N = a b M 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 126 Génie parasismique
exemple de calcul Génie parasismique 127
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 M R G : constante : magnitude (ou caractéristique du mouvement au foyer) : distance au foyer : conditions locales du site 128 Génie parasismique
Modèle d'atténuation Atténuation paramètres influants (a) paramètres généraux dépendant des caractéristiques au foyer magnitude, profondeur des caractéristiques de propagation propriétés physiques et mécaniques des terrains parcourus La prise en compte - du modèle de sismicité - du modèle d'atténuation (sans considérer les conditions locales) 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 Génie parasismique 129
Zonage sismique en France Atténuation paramètres influants (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) mouvements en surface 3 fois plus grands dans les couches d'alluvions que dans les affleurements rocheux voisins les reliefs importants sont souvent plus perturbés que les zones voisines à relief peu marqué 130 Génie parasismique
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exemple d'accélérogramme de Mexico Mouvement sismique de calcul 132 Génie parasismique
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Donc les structures oscillent et sous l'effet d'accélérations Génie parasismique 135
Spectres pour différents sols Spectres réglementaires 136 Génie parasismique
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8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes Implantation des ouvrages Voisinage des failles Éviter les constructions d'ouvrages dans le voisinage de failles reconnues actives voir les plans d'exposition aux risques (P.E.R.) lorsqu'ils existent Exemple de Kobe, construite très près d'un réseau de failles 138 Génie parasismique
8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes Implantation des ouvrages Topographie - Amplification des mouvements sismiques Exemple : Mexico - Sites en pente, zones d'éboulis, rebords de falaise Génie parasismique 139
8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes Implantation des ouvrages Zones suspectes de liquéfaction 140 Génie parasismique
8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes Sols et fondations Fondations homogènes - Pas de construction à cheval sur deux formations géologiques de propriétés mécaniques différentes sinon, scinder l'ouvrage en 2 unités indépendantes - Éviter d'associer pour un même ouvrage deux types de fondations différents 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 Génie parasismique 141
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