Génie parasismique - moodle@insa
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Chapitre 8 PO IC - Géologie de l'ingénieur 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 les bâtiments, même endommagés, ne s'effondrent pas PO IC - Géologie de l'ingénieur • Deux notions à ne pas confondre - Aléa sismique • probabilité d'apparition d'un séisme en un site donné • pendant une période de référence donnée - Risque sismique • 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 Génie parasismique Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité 121 Introduction 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 : - la densité de population - le potentiel économique du pays PO IC - Géologie de l'ingénieur • nul en l'absence de constructions et de personnes développement des sociétés ↓ accroissement de leur propre vulnérabilité face aux tremblements de terre coût des dommages attendus pour un séisme d'une intensité donnée Vulnérabilité = (%) 0% 100% coût de la construction pas de dommages aux bâtiments : séismes d'intensité MSK < VI : séismes d'intensité MSK XI et XII constructions non parasismiques 1. Généralités PO IC - Géologie de l'ingénieur Modèle élémentaire de faille 122 Génie parasismique La PO IC - Géologie de l'ingénieur Richter Mesure de la violence des séismes 1. Généralités PO IC - Géologie de l'ingénieur D Puissances des séismes : magnitude Génie parasismique 123 PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur D Effets des séismes : échelle macrosismique d'intensité 124 Génie parasismique PO IC - Géologie de l'ingénieur 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 ? PO IC - Géologie de l'ingénieur 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 Génie parasismique - description, pour un site donné, de l'effet d'un séisme en fonction de la magnitude et de l'éloignement du foyer 125 D Modèle de sismicité PO IC - Géologie de l'ingénieur 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) : PO IC - Géologie de l'ingénieur log N = a − b ⋅ M 126 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 Génie parasismique PO IC - Géologie de l'ingénieur exemple de calcul Génie parasismique 127 PO IC - Géologie de l'ingénieur 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 : A M R G : constante : magnitude (ou caractéristique du mouvement au foyer) : distance au foyer : conditions locales du site PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur log y = A + f ( M ) + g ( R ) + h(G ) 128 Génie parasismique PO IC - Géologie de l'ingénieur Modèle d'atténuation Atténuation → paramètres influants (a) paramètres généraux dépendant • des caractéristiques au foyer magnitude, profondeur • des caractéristiques de propagation PO IC - Géologie de l'ingénieur La prise en compte - du modèle de sismicité - du modèle d'atténuation propriétés physiques et mécaniques des terrains parcourus (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 PO IC - Géologie de l'ingénieur 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 PO IC - Géologie de l'ingénieur Exemples 130 • 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 Génie parasismique Génie parasismique 131 PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur exemple d'accélérogramme de Mexico PO IC - Géologie de l'ingénieur D Mouvement sismique de calcul 132 Génie parasismique Génie parasismique 133 PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur 134 Génie parasismique PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur Donc les structures oscillent et sous l'effet d'accélérations Génie parasismique 135 PO IC - Géologie de l'ingénieur Spectres pour différents sols PO IC - Géologie de l'ingénieur Spectres réglementaires 136 Génie parasismique Génie parasismique 137 PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur 8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes D Implantation des ouvrages • Voisinage des failles Éviter les constructions d'ouvrages dans le voisinage de failles reconnues actives PO IC - Géologie de l'ingénieur → voir les plans d'exposition aux risques (P.E.R.) lorsqu'ils existent 138 Exemple de Kobe, construite très près d'un réseau de failles Génie parasismique 8.3 Conception parasismique des ouvrages Quelques principes D Implantation des ouvrages • Topographie PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur - 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 D Implantation des ouvrages PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur • Zones suspectes de liquéfaction 140 Génie parasismique 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 sinon, scinder l'ouvrage en 2 unités indépendantes mécaniques différentes - Éviter d'associer pour un même ouvrage deux types de fondations exemple : pieux et semelles isolées différents - Rechercher les couches profondes stables et résistantes - Éviter les sols déformables (meubles) déplacements différentiels plus importants PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur • Choix de l'assise Génie parasismique 141 142 Génie parasismique PO IC - Géologie de l'ingénieur PO IC - Géologie de l'ingénieur
