les seismes - Qualiconsult
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Code Formation-V1-03/03/2011 LES SEISMES (1/2) I t Intervention ti : JJacques M Meyniel i l « Ce ne sont ppas les séismes qqui tuent, ce sont les bâtiments » © Qualiconsult 2011 Formation EUROCODES – Partie III Calcul des structures en béton 1 1. INTRODUCTION 2. SEISMES EN FRANCE 3. LA CAUSE DES SEISMES © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 2 INTRODUCTION » Les tremblements de terre ne sont pas un phénomène rare. Chaque année se produit sur notre globe en moyenne : • 20 séismes violents 20 séismes violents (ils ne touchent pas tous des zones peuplées). © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 3 INTRODUCTION L’histoire récente nous rappelle à quel point les séismes peuvent être destructeurs : peuvent être destructeurs : »6 avril 2009 : L’AQUILA (Italie) 6 avril 2009 L’AQUILA (Italie) • • • Magnitude : 6,3 Profondeur : 10 km Victimes : 308 morts, 30 000 sans abris © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 4 INTRODUCTION » 29 mai 2012 : EMILIE‐ROMAGNE (Italie) ( ) • Magnitude : 5,8 • Victimes : 17 morts, 350 blessés » 12 janvier 2010 : PORT‐AU‐PRINCE (HAITI) • Magnitude : 7 à 7,3 • © Qualiconsult 2013 Vi ti Victimes : 300.000 300 000 morts t – 1.200.000 1 200 000 sans abri bi LES SEISMES 5 INTRODUCTION » 11 mars 2011 : TOHOKU (JAPON) • Magnitude : 9 (mégaséisme) • Peu de victimes dues au séisme, mais 18.000 morts et disparus d essentiellement dus i ll au tsunami.i © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 6 1. INTRODUCTION 2. SEISMES EN FRANCE 3. LA CAUSE DES SEISMES © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 7 SEISMES EN FRANCE La sismicité, les risques de glissement de terrain ou de liquéfaction des sols sont considérés comme modérés en France métropolitaine. Chaque année, on dénombre une vingtaine de séismes de magnitude supérieure à 3,5 3 5 alors que plusieurs milliers sont ressentis dans le bassin méditerranéen. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 8 SEISMES EN FRANCE Historiquement, on peut retrouver des récits concernant des séismes en France, retenus pour les dégâts constatés : • 23 juin 590 (attesté par Grégoire de Tours) • 1227 : Aix Ai en Provence P – Lambesc L b – 5.000 5 000 morts t • 9 séismes dans les années 1300 • 13 séismes dans les années 1400 • 7 séismes dans les années 1500 (dont celui de Roquebillière près de Nice) – 8500 morts © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 9 SEISMES EN FRANCE • 8 séismes dans les années 1600 (dont celui de Bagnères de Bigorre – 653 morts) • 22 séismes dans les années 1700 • 15 séismes dans les années 1800 è Au XXème siècle, depuis que l’on dispose d’instruments de mesure fiables, on a dénombré pas moins de 45 séismes de magnitude supérieure à 5, dont celui de Lambesc en 1909. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 10 SEISMES EN FRANCE Carte des séismes en France de 1980 à 2007 © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 11 SEISMES EN FRANCE : le séisme de Lambesq » 11 juin 1909 : • magnitude 6,2 • 46 morts • 250 blessés, • 5 villages g détruits. »Une modélisation a été effectuée pour évaluer le nombre de victimes et les dégâts occasionnés par le même tremblement de terre se produisant actuellement : • 400 à 970 morts • 1850 à 5650 blessés • Coûts directs et indirects : 762 M M.€ € © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 12 SEISMES EN FRANCE : le séisme de Lambesq © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 13 1. INTRODUCTION 2. SEISMES EN FRANCE 3 3. LA CAUSE DES SEISMES C S SS S S © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 14 LA CAUSE DES SEISMES » Séismes déclenchés par l’homme (volontaires ou non) : • Explosions nucléaires ou classiques • Poids de l’eau des réservoirs artificiels, terrassements, mines, etc. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 15 LA CAUSE DES SEISMES » • • • • Séismes naturels : Séismes naturels : » Les séismes naturels d d’origine origine tectonique sont les plus nombreux. nombreux Séismes tectoniques Séismes volcaniques é l Séismes volcanotectoniques Séismes d’effondrement C’est essentiellement ces derniers qui sont visés par réglementation actuelle (Arrêtés du 22 octobre 2010, EUROCODE 8) © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 16 la LA CAUSE DES SEISMES T t i Tectonique des plaques d l » LLa TERRE : 3 TERRE 3ème planète du système solaire l èt d tè l i » Age : 4,5 Milliards d’années » Diamètre : 12730 km Diamètre : 12730 km Mésosphère © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 17 LA CAUSE DES SEISMES Tectonique des plaques Tectonique des plaques LLa croute t terrestre t t (Lithosphère) (Lith hè ) (du (d grec « Lithos Lith », pierre) i ) s’est ’ t solidifiée il y a environ 4 milliards d’années. Elle n’est pas homogène, mais constituée de Plaques qui « flottent » sur ll’Asthénosphère Asthénosphère (du grec « asthenos », sans résistance). Ces plaques sont entraînées par le phénomène de Convection qui se produit au sein du manteau (Asthénosphère) : les blocs tectoniques ont donc un déplacement relatif les uns par rapport aux autres, qui engendre des efforts de Compression, de traction et de cisaillement, particulièrement aux limites des plaques. Le manteau est maintenu à une température élevée (Magma en par la p présence de roches faiblement radioactives p présentes à fusion)) p grande profondeur dont la désintégration engendre de la chaleur. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 18 LA CAUSE DES SEISMES Tectonique des plaques Tectonique des plaques » L T La Tectonique des Plaques complète la théorie de la Dérive i d Pl lè l hé i d l Dé i des Continents (continent unique : « PANGÉE » ayant existé à la fin du Carbonifère, il y a 300 Millions d’années, s’étant ensuite séparé en plusieurs continents) it é é l i ti t) » La lithosphère a une épaisseur moyenne de 70 km, ce qui ne représente que 5,5 5 5 ‰ du diamètre de la terre. terre Rapportée à la taille d’un œuf (sphérique) de 4 cm de diamètre, l’épaisseur de la « coquille » ne serait donc que de 0,2 mm ! © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 19 LA CAUSE DES SEISMES Tectonique des plaques Tectonique des plaques © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 20 LA CAUSE DES SEISMES Tectonique des plaques Tectonique des plaques © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 21 LA CAUSE DES SEISMES La divergence La divergence Lorsque deux plaques ss’éloignent éloignent ll’une une de ll’autre, autre, le manteau a tendance à remonter. La frontière divergente correspond à une ride océanique (dorsale ou rift), siège d’un volcanisme intense (par exemple au milieu de l’Atlantique). q ) © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 22 LA CAUSE DES SEISMES La divergence La divergence LL’étalement étalement des fonds océaniques crée dans la zone de dorsale des efforts de traction et des failles d’effondrement, ainsi qu’un fossé d’effondrement (Rift océanique). Détail du Rift océanique q © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 23 LA CAUSE DES SEISMES La divergence La divergence Le phénomène de divergence se produit également au sein des continents ; les schémas suivants illustrent la formation d’un rift continental (exemples : Vallée du Rio grande aux USA, ou le grand rift Africain en Afrique q orientale). ) © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 24 LA CAUSE DES SEISMES La divergence La divergence © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 25 LA CAUSE DES SEISMES La convergence La convergence Lorsque deux plaques se rapprochent, il peut se produire les phénomènes suivants : »Entre une plaque océanique (plus dense) et une plaque continentale, l la première iè s’incurve ’i ett se glisse li sous l la seconde d : on dit qu’il y a subduction (Japon, Côte Ouest de l’Amérique). »Entre 2 plaques continentales de même nature et de même densité, il y a collision, et généralement formation d’une chaîne de montagnes (Himalaya). © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 26 LA CAUSE DES SEISMES La convergence La convergence E Exemple l de d Subduction S bd ti : © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 27 LA CAUSE DES SEISMES La convergence La convergence Exemple de collision : © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 28 LA CAUSE DES SEISMES Dissipation de l’énergie Dissipation de l énergie LL’énergie énergie emmagasinée lors de convergence est bien plus importante que celle emmagasinée lors de divergence (la résistance en traction des roches est plus faible que la résistance en compression). C tt énergie Cette é i se libère libè sous forme f d’ d d’ondes, quii se propagentt à l’intérieur du globe (ondes de volume) et à la surface de la terre (ondes de surface). © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 29 LA CAUSE DES SEISMES Dissipation de l’énergie Dissipation de l énergie C’est essentiellement les ondes de Love (ondes de surface) qui provoquent un ébranlement horizontal à la surface de la terre, et qui sont par conséquent la cause des plus gros dégâts des séismes sont par conséquent la cause des plus gros dégâts des séismes. P (primaires) Ondes de volume Ondes de volume S (secondaires) Love Ondes de surface Rayleigh © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 30 LA CAUSE DES SEISMES Dissipation de l’énergie Dissipation de l énergie © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 31 LA CAUSE DES SEISMES Dissipation de l’énergie Dissipation de l énergie Les diverses ondes ont des vitesses différentes : Les ondes P ont une vitesse de l’ordre de 6 km/s, km/s ce sont les plus rapides, et donc les premières à être enregistrées par un sismogramme. Les ondes S ont une vitesse de l’ordre de 4 km/s, elles sont les secondes à être enregistrées par un sismogramme. sismogramme Les ondes de surface sont moins rapides, mais leur amplitude est plus f t ett leur forte, l fé fréquence plus l faible. f ibl © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 32 LA CAUSE DES SEISMES Dissipation de l’énergie Dissipation de l énergie L’interprétation du sismogramme permet donc de déterminer la distance entre le foyer du séisme et le sismogramme. Il suffit donc de 3 l f d é l l ff d d sismogrammes en des endroits distincts pour localiser le foyer du séisme. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 33 LA CAUSE DES SEISMES Epicentre Définition La source sismique est la surface de rupture du massif : elle peut s’étendre ’ét d sur une distance di t variable, i bl quii peutt atteindre tt i d 500 km k pour les séismes les plus violents. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 34 LA CAUSE DES SEISMES Mesure des séismes Mesure des séismes En 1935, Richter a défini la magnitude d En 1935, Richter a défini la magnitude d’un un séisme par la formule : M séisme par la formule : M = log10 (A/Ao) où Ao = amplitude de base = 10‐3 mm = 1 et A est l’amplitude p maximale enregistrée g par un sismogramme p g Wood‐ Anderson à 100 km de distance de l’épicentre. C’est cette mesure qui est le plus souvent employée universellement pour mesurer les séismes. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 35 LA CAUSE DES SEISMES Mesure des séismes Mesure des séismes » C’est une échelle ouverte, c’est‐à‐dire non limitée en théorie » On estime qu’une valeur maximale doit exister, à environ 10, étant donné qu qu’ilil y a une limite physique à la quantité d d’énergie énergie mécanique que les roches peuvent accumuler. » A partir de la magnitude, on peut avoir l’ordre de grandeur de l’ élé i maximale l’accélération i l du d sol.l © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 36 LA CAUSE DES SEISMES Mesure des séismes Mesure des séismes Corrélations entre magnitude, accélération maximale et durée © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 37 LA CAUSE DES SEISMES Dégâts causés par les séismes Dégâts causés par les séismes C’est bien évidemment les accélérations, et plus particulièrement les accélérations horizontales du sol qui engendrent le plus de dégâts sur les constructions, en dehors des phénomènes particuliers liés au séisme, tels que Tsunami ou Liquéfaction de sol. Un bâtiment bâ traditionnel d l est généralement é é l conçu pour résister é aux efforts verticaux (gravitaires), et à des efforts horizontaux relativement faibles (vent). © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 38 LA CAUSE DES SEISMES Dégâts causés par les séismes Dégâts causés par les séismes De plus, les mouvements du sol sont de type vibratoire : il y a donc amplification des effets d’un séisme sur un bâtiment lorsque ce dernier a une période propre du même ordre de grandeur que celle du séisme (p (phénomène de résonnance). ) S’il est facile de déterminer la période propre du mode fondamental d’un bâtiment, il est impossible de prévoir la valeur de la période de vibration du sol lors d d’un un séisme réel. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 39 LA CAUSE DES SEISMES Dégâts causés par les séismes Dégâts causés par les séismes On définit donc un séisme de calcul, caractérisé par un spectre de réponse élastique, qui donne l’amplification de l’accélération appliquée par le sol au bâtiment, bâtiment en fonction de sa période propre. propre © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 40 LA CAUSE DES SEISMES Dégâts causés par les séismes Dégâts causés par les séismes Pour prendre un exemple, pour un sol de classe C (Sable de densité Pour prendre un exemple, pour un sol de classe C (Sable de densité moyenne), on a TB = 0,06 s ; Tc = 0,4 s et TD = 2 s ; S = 1,5 : un bâtiment très raide, de période propre comprise entre 0,10 et 0,25 s se verra appliquer une accélération égale à 2,5 x S = 3,75 fois celle du pp q g , , sol, alors qu’un bâtiment souple, par exemple une tour de 50 étages de période égale à 3 s se verra appliquer une accélération égale à 0,33 fois celle du sol. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 41 LA CAUSE DES SEISMES Conceptions parasismiques Conceptions parasismiques Avant d’entreprendre des calculs compliqués et dont la précision est illusoire, il convient d’observer un certain nombre de règles architecturales simples : 1 – Bâtiment régulier : Les bâtiments doivent autant que possible être régulier en plan et en élévation, c’est‐à‐dire : • • • • 2 plans de symétrie verticaux perpendiculaires Pas de décrochement important en élévation Les p porteurs verticaux doivent descendre jjusqu’en q fondation Le centre de gravité des charges doit être au voisinage du centre torsion, à chaque niveau. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 42 de LA CAUSE DES SEISMES Conceptions parasismiques Conceptions parasismiques 2 – Diaphragmes : 2 Les planchers doivent constituer à chaque niveau des diaphragmes horizontaux, y compris au dernier niveau. 3 – Contreventements : Eviter les contreventements mixtes (exemple voiles et portiques). Faire en sorte que le contreventement du rez‐de‐chaussée rez de chaussée ait au moins la même raideur que ceux des étages (en particulier lorsqu’il existe une forte transparence au rez‐de‐chaussée). © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 43 LA CAUSE DES SEISMES Conceptions parasismiques Conceptions parasismiques 4 – Fondations : Un même corps de bâtiment doit être fondé de manière homogène. Les niveaux de fondations des divers points porteurs doivent être les mêmes. Les fondations doivent généralement être reliées entre elles par un réseau bi‐directionnel de longrines. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 44 LA CAUSE DES SEISMES Conceptions parasismiques Conceptions parasismiques 5 – Joints de dilatation Les joints doivent être suffisamment larges pour permettre aux corps de bâtiments d’éviter de s’entrechoquer lors d’un séisme. 6 – Eléments structurels On évitera autant que possible les éléments isostatiques (dalles, poutres), les poteaux courts, les corbeaux, les prédalles suspendues, les dalles alvéolaires sans dalle de compression, les balcons de portée supérieure éi à 1,50 1 50 m, les l rupteurs de d pont thermique, h i l maçonneries les i non chaînées. © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 45 Code Formation-V1-03/03/2011 Merci de votre otre attention © Qualiconsult 2013 LES SEISMES 46
