1.génie Parasismique - Introduction PDF [PDF]

Zitiervorschau

Génie Parasismique Chapitre 1 Éléments de Sismologie de l’ingénieur

Enseignant: Dr. Rafik TALEB

OBJECTIFS DE LA SISMOLOGIE APPLIQUEE A LA CONSTRUCTION • Connaissance des phénomènes sismiques pouvant concerner le site à construire. • Connaissance du comportement prévisible du site sous l’effet des séismes régionaux possibles • Estimation de l’aléa sismique • Traduction réglementaire des connaissances

Mouvements de la croûte terrestre

Principales plaques tectoniques

Principaux types de failles

Naissance du séisme

Intensité décroissante

Sismicité mondiale

Sismicité régionale

Sismicité régionale

Mécanisme des failles (modèle élémentaire)

Les ondes sismiques Les ondes de volume

Lorsque les ondes de volume arrivent à la surface, elles génèrent des ondes de surface

Les ondes de surface Les ondes de Love : Où le déplacement des particules du sol se fait dans un plan tangent à la surface et perpendiculaire au sens de la propagation d’onde. Ces ondes provoquent généralement un ébranlement horizontal, ce qui engendre des contraintes de cisaillement qui peuvent être la cause de nombreux dégâts aux fondations des édifices. Ces ondes se propagent à environ 4 km/s, elles sont plus rapides que les ondes de Rayleigh.

Les ondes de Rayleigh : Où le déplacement des particules du sol forment des ellipses avec le plan vertical et dans le sens rétrograde. Ce mouvement est connu sous le nom de « roulis » il est semblable au déplacement de la houle des vagues, qui est à la fois horizontal, vertical, et elliptique.

Enregistrement d’un séisme

Enregistrement d’un séisme

Répartition des stations du réseau ADSN dans le nord de l’Algérie (ADSN: Algerian Digital Seismic Network) a. Station CKHR (Sétif) b. Système d’acquisition c. Sismomètre large bande « Geodevice EDAS-24IP » d. Transmission par satellite (VSAT) des données de la station vers le centre des données (Alger).

Localisation d’un séisme •

Localisation par la méthode des cercles

Localisation d’un séisme •

Localisation par la méthode des cercles – Etapes de détermination

1 - A partir de la position de la station 1, on trace un cercle dont le rayon correspond à la distance épicentrale d1 (c'est-à-dire la distance séparant le foyer du séisme de la station 1)

2 - On effectue la même opération pour la station 2. Les cercles se coupent en deux points (on n'a représenté qu'une intersection). Il faut encore une station pour trouver le bon point.

3 - Avec la station 3, on obtient trois arcs de cercle qui se coupent exactement en un seul point si le séisme est superficiel. La position de l'épicentre est déterminée par le point d'intersection.

Quantification d’un séisme – La magnitude • Deux types d’échelles – Magnitude: échelle de Richter, liée à l’énergie dégagée au foyer. – Intensité: diverses échelles (EMS, MSK, Mercalli, Rossi-Forel, etc...), liée aux effets ressentis et aux dégâts constatés. La magnitude d'un séisme est une valeur calculée à partir de l’amplitude des enregistrements des sismographes (Wadati 1931, Richter 1935). A partir d’un enregistrement d’un sismographe, il est défini un nombre appelé magnitude local qui permet d’estimer l'énergie libérée au foyer d'un tremblement de terre. Depuis c’est devenu la fameuse « échelle ouverte de Richter »

ML = log A/A0 A : amplitude maximale mesurée sur le sismogramme A0 : Amplitude de référence

La relation entre ce paramètre ML et l’énergie Ec des ondes sismiques (exprimée en joules) s’écrit : Log Ec = 1,5 ML + 4,8 Magnitude de durée MD : Utilisée pour enregistrer les séismes proches de faible magnitude (M < 4.5), elle est définie à partir de la durée du signal. Magnitude des ondes de surface MS : Utilisée pour les séismes lointains connus sous le nom télé-séismes dont la profondeur est inférieure à 80 km. Elle est calculée à partir de l'amplitude des ondes de surface Rayleigh. Magnitude des ondes de volume mb : Définie pour tous les télé-séismes et en particulier pour ceux qui sont plus profonds car ils génèrent difficilement des ondes de surface. Cette magnitude permet de comparer tous les séismes, elle est calculée à partir de l'amplitude de l'onde P.

Quantification d’un séisme – La magnitude

Quantification d’un séisme – La magnitude

Magnitude d'énergie ou de Kanamori MW : Définie pour les séismes violents, car les autres types sont généralement sujettes à des saturations quand ils dépassent 7. (M>7.0). Elle est calculée à partir d'un modèle physique de source sismique et est reliée au moment sismique M0 :

Il à noter qu’en moyenne, l’erreur d’estimation de la magnitude est 0.25 degré près. En termes de quantité d’énergie dégagée cette valeur est importante. L’estimation de cette énergie est généralement effectuée par des formules empiriques, où pour le cas des séismes superficiels la relation quantitative entre la magnitude et l’énergie libérée (E) peut s’écrire :

Quantification d’un séisme – La magnitude

Variation de l’énergie libérée en fonction de la magnitude

Quantification d’un séisme – L’intensité Échelle Macro-Sismique Européenne 1998 Contrairement à la magnitude, l’intensité d’un séisme est une mesure qui se base principalement sur les effets macrosismiques produits lors du tremblement de terre dans un site donné, qu’ils soient observés ou ressentis par l’homme (réveil, chute d'objets, fissures ...etc.), ou qu'ils aient causés des dégâts plus ou moins importants aux constructions.

Généralement l’ampleur de cette intensité décroît lorsqu'on s'éloigne de plus en plus de l'épicentre du séisme et elle varie selon la structure géologique du terrain, où elle est souvent observée très forte dans les zones de sols meubles. Pour un séisme donné, l’estimation de l’intensité est donnée souvent à l'épicentre, c'est-à-dire là où les dégâts sont intensifs : c'est l'intensité épicentrale. L’échelle de Mercalli en 1902, puis modifiée en 1956 L’échelle MSK crée en 1964 L’échelle EMS98 crée en 1998

CARACTERISATION DES SEISMES EN SURFACE Accélération maximale du sol (PGA : Peack Ground Acceleration)

Accélérogrammes du champ proche et lointain

Contenu fréquentiel Spectre de Fourrier

Spectre de Fourrier l’accélérogramme de Taft

Spectre de réponse

Spectre de réponse l’accélérogramme de Taft