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Introduction à la sismologie appliquée à l’usage des architectes et ingénieurs
Patricia BALANDIER pour DDE Martinique – SECQUIP – Juillet 2001 Page 1
COURS DE CONSTRUCTION PARASISMIQUE – VOLUME 1
SISMOLOGIE APPLIQUEE
SISMOLOGIE: ETUDE DES SEISMES
Introduction à la sismologie appliquée
- à la construction
- à la politique de construction et d’urbanisme
- à la politique de réduction du risque sismique
à l’usage des architectes et ingénieurs
Patricia BALANDIER
Figure 1 - Séisme niçois de 1564. De tous temps les hommes ont cherché à
représenter et expliquer le phénomène sismique.
OBJECTIFS DE LA SISMOLOGIE APPLIQUEE A LA CONSTRUCTION
- Identification des sources sismiques pouvant concerner le site à construire.
Estimation de l’énergie sismique pouvant arriver sur le site (Estimation de l’aléa
sismique régional).
- Connaissance du comportement prévisible du site sous l’effet des séismes
régionaux possibles (Estimation de l’aléa sismique local).
- Maîtrise de la réponse potentielle des bâtiments, viabilités et équipements aux
mouvements prévisibles du sol.
- Adoption de politiques de mitigation du risque sismique.
- Traduction réglementaire des connaissances.

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DONNEES DE SISMOLOGIE APPLIQUEE
POUR L’ARCHITECTE ET L’INGENIEUR
1. Introduction, avertissement
2. Le phénomène sismique
2.1. Contrainte, déformation, rupture des roches
2.2. Les différents mécanismes des failles actives
2.3. Notion de cycle sismique d’une faille active
2.4. Caractérisation d’une source sismique
2.5. Notion de Magnitude d’un séisme
3. Caractérisation des phénomènes tectoniques
3.1. Types de séismes, études et prévention
3.2. Sismicité de la planète
3.3. Structure de la planète, une dynamique interne
génératrice de mouvements relatifs
3.4. Notion de dérive des continents
3.5. Tectonique des plaques et sismicité associée aux
différents types de limites entre plaques
3.5.1. Limites divergentes
3.5.2. Limites convergentes
3.5.2.1. Subduction des plaques océaniques
3.5.2.2. Surrection des plaques continentales
3.5.3. Limites transformantes
3.5.4. Cas des séismes intra plaques
3.6. De la modélisation des déplacements relatifs des plaques
tectoniques à la définition des domaines tectoniques
4. La secousse sismique, caractérisation des ondes
sismiques
4.1. Les types d’ondes
4.1.1. Les ondes de volume
4.1.2. Les ondes de surface
4.2. Représentation dans le temps du mouvement sismique
enregistré en un site : sismogrammes, accélérogrammes
4.3. Représentation du mouvement enregistré en un site par
son signal fréquentiel : le spectre de réponse

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5. La propagation des ondes sismiques
5.1. Utilisation des caractéristiques de propagation des ondes
sismiques
5.2. Vitesses de propagation, détermination de l’épicentre
5.3. Lois d’atténuation
5.4. Réflexion, réfraction diffraction des ondes aux interfaces
des sols et sous-sols différents
5.5. Modification des ondes par les milieux traversés
5.6. Les conditions de modification locale du mouvement fort
5.7. L’intensité locale
5.7.1. Définition
5.7.2. Échelles de mesure
5.7.3. Isoséistes
6. Les moyens de caractérisation de l’aléa sismique
régional
6.1. Problématique : établir des « modèles » sismotectoniques
6.2. La sismicité instrumentale
6.3. La sismicité historique
6.4. L’archéo-sismicité
6.5. La paléo-sismicité
6.6. Les investigations géotechniques et sismologiques
7. L’aléa sismique régional
7.1. Estimation du mouvement sismique possible « au
rocher horizontal » d’un site et de sa périodicité de retour
7.2. Caractérisation des structures tectoniques susceptibles de
jouer
7.3. Lois de distribution fréquence-magnitude
7.4. Évaluation déterministe de l’aléa sismique régional
7.5. Évaluation probabiliste de l’aléa sismique régional
7.6. Zonage de l’aléa régional: Echelle d’étude 1/1 000 000
8. L’aléa sismique local
8.1. Effets directs du séisme
8.1.1. Le mouvement « au rocher » (rappel)
8.1.2. Les bouleversements topographiques à grande échelle
8.1.3. Le jeu d’une faille en surface

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8.2. Effets de site : amplification localisée du signal sismique
8.2.1. Topographies amplifiant l’action sismique: butte, crête, bord de
falaise
8.2.2. Discontinuité latérale de densité du sol
8.2.3. Sol alluvionnaire de forte épaisseur amplifiant l’action sismique
8.3. Effets induits par les secousses sismiques sur les sites
8.3.1. Glissements de terrains, chutes de pierres (purge)
8.3.2. Liquéfaction des terrains granulaires saturés d’eau
8.3.3. Subsidence sur cavités
8.3.4. Tsunamis
8.3.5. Effets d’origine anthropique, problèmes urbains
8.4. Microzonage de l’aléa local : Echelle d’étude 1/10 000
9. Les notions d’aléa, vulnérabilité et risque
9.1. Terminologie UNDRO pour les risques majeurs
9.2. Terminologie et concepts propres au risque sismique
10. La traduction réglementaire des études de
sismologie appliquée: arbitrages politiques
10.1. La politique de gestion des risques naturels majeurs
10.2. Le contexte légal et réglementaire français
10.2.1. Codes et Lois
10.2.1.1. Loi n° 87-565 du 22 juillet 1987
10.2.1.2. Loi n° 95-101 du 2 février 1995 (Loi Barnier)
10.2.1.3. Code de l’Environnement
10.2.2. Décrets
10.2.2.1. Décret n° 91-461 du 14 mai 1991
10.2.2.2. Décret n° 95-1089 du 5 octobre 1995
10.2.2.3. Décret no 2000-892 du 13 septembre 2000
10.2.2.4. Décret n° 2001-116 du 05 Février 2001
10.2.3. Arrêtés et circulaires
10.2.3.1. Arrêté du 29 mai 1997 (ORN)
10.2.3.2. Arrêté du 10 mai 1993 (ORS)
10.2.3.3. Circulaire du 27 mai 1994 (ORS)
10.2.3.4. Arrêté du 15 septembre 1995 (Ponts à risque normal)
10.2.4. Et l’existant?
10.2.5. Les règles PS-92, plan du contenu
10.2.6. L’Eurocode 8, plan du contenu
11. Bibliographie

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1. Introduction, avertissement
Les sismologues et géophysiciens se livrent à des recherches toujours plus poussées pour
caractériser la sismicité du globe.
Les mécanismes sismiques sont étudiés de plus en plus finement pour tenter d’établir des
lois de comportement, des « modèles », qui permettent peu à peu de progresser dans la
prévision des phénomènes et donc de la prévention.
Dans l’état actuel des choses, il est question de prévoir et non de prédire. C’est à dire
qu’on peut assez bien caractériser ce qui peut arriver dans une zone sismique, et lui
associer une probabilité de survenance, mais pas encore dire quand.
Une partie des résultats de la recherche est directement utile à l’élaboration de stratégies
de « protection » contre les actions sismiques, c’est celle qui intéresse les architectes et
les ingénieurs, et en général les professionnels impliqués dans la prévention.
Ainsi on peut assez bien :
- définir la « violence » possible des séismes pouvant survenir sur les failles
sismogènes, c’est à dire leur magnitude,
- établir la manière dont la distance va atténuer l’amplitude des oscillations,
- définir la manière dont un sol ou un site donné va modifier les oscillations qu’il
reçoit, en les amplifiant éventuellement,
- définir la manière dont un sol peut voir ses caractéristiques mécaniques se
dégrader (tassements, éboulements…) de façon inacceptable pour la sécurité des
personnes et activités qui s’y trouvent.
Ce qui permettra d’opérer les bons choix en matière de construction, et en général
d’aménagement du territoire.
Ce fascicule d’introduction à la sismologie appliquée au bâtiment et à l’aménagement du
territoire rassemble quelques concepts dont la compréhension est nécessaire à
l’identification des connaissances sur lesquelles repose toute la stratégie de la
réglementation.
La nécessaire simplification de la prise en considération des phénomènes aux fins
d’arbitrages réglementaires ne doit pas dissimuler la complexité des phénomènes étudiés
et des recherches en cours. Les résultats de ces recherches, permettent à l’architecte et à
l’ingénieur, avec quelques connaissances spécifiques, d’affiner la vérification de la
pertinence de leur projet, au-delà de la stricte application des règles en vigueur.
Néanmoins, une réglementation applicable à chacun doit nécessairement passer par une
simplification forfaitaire dont la compréhension passe également par la maîtrise des
données suivantes.
Le présent document commence par des considérations générales, chapitres 2 et 3
décrivant les mécanismes sismiques et la tectonique des plaques, qui peuvent sembler
éloignées des préoccupations du constructeur, mais dont la connaissance est nécessaire
pour comprendre les données directement exploitables pour la prévention, exposées aux
chapitres suivants.