Jean-François Semblat, Dépt GER – 26 mai 2011
Réponse sismique des sols :Amplification du mouvement sismiqueet interaction sol-structure
Jean-François SemblatAFPS et IFSTTARDépt Géotechnique, Eau et RisquesGroupe Séismes et VibrationsLamentin, 9 Novembre 2011
[email protected](ex-LCPC)
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IFSTTAR et le risque sismique
Grenoble
NantesParisMarne-la-Vallée
Nice
Sismologiemicrozonagevulnérabilité(bruit de fond,réseau accél.permanent :www-rap.obs.ujf-grenoble.fr)
Expériences macrogravité
Simulateur séismesSimulateur séismesOndes sismiquesdynamique des solsdynamique des structures
Jean-François SEMBLAT, IFSTTAR
Jean-François Semblat, Dépt GER – 26 mai 2011
Plan présentation
1. Réponse sismique des sols :échelles d’analyse
2. Amplification des ondes sismiques :problématique, analyse, séismes forts
3. Réglementation :zonage, spectres, PPRS
4. Interaction sol-structure5. Perspectives
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1/ Echelles d’analyse
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source
trajet
site
"mouvement sismique"en surface
vulnérabilité
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2/ Amplification des ondes sismiques dans les solsSéismes faibles/forts
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Mise en évidence de l’amplification
• Séisme de Mexico-Michoacan (M8.0, 19 sept.1985)
TeacalcoUNAM
Mexico
SCT
Camposépicentre
400 km
150 cm/s2 18 cm/s2
35 cm/s2
170 cm/s2
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Observation : sismologie ET géotechnique ?
www.kik.bosai.go.jp
KiK-net (Japon)
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Observations en France1/ Mesures à Grenoble (RAP) 2/ Le forage de Montbonnot (550m)
1. Mouvement surface2. Mouvement profondeur
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Analyse simplifiée (1D)
1
2
1
3
2
• Milieu monocouche (h1=20m), bicouche (h1=h2=10m)fo
nctio
n de
tran
sfer
t
0
2
1
3
4
5
6
fréquence (Hz)0 2 4 6 8 10 12 14
VS1=200m/s
monocouche
VS1=150m/sVS2=250m/s
VS1=100m/sVS2=300m/s
VS1=75m/sVS2=325m/s
bicouche
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(Sem
blat
& P
ecke
r, 20
09)
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Nice
Amplification ds un bassin sédimentaire
F =0,4 HzA =1,20
0
Ouest Est
F =1,2 HzA =6,50
0
F =2,0 HzA =6,00
0
F =1,6 HzA =15,00
0
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• Majoration des spectres (effets 2D/3D) ?
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Séismes forts : Japon (mars 2011)
• Mise en évidence de non-linéarités de comportement
fréqu
ence
(Hz)
accé
léra
tion
(m/s
)-2
temps (s)
diagramme temps-fréquence
accélérations à la station MYG013 (Vs30=269.8 m/s)
Est-Ouest
Nord-Sud
10.0
5.0
0.0-5.0
10.0
5.0
-5.0
1.0
0.120 40 60 80 100 120 140
+31+32
+33
+34
+35
+36
+37
+38
+39
+40
+41
+42
+43
+44
+130 +132 +134 +136 +138 +140 +142 +144
PGA < 0.1 g0.1 PGA < 0.5 g0.5 PGA < 1.0 g1.0 PGA < 1.5 g1.5 PGA < 2.0 gPGA > 2.0 g
200 300 400 500 600 700 800Vs30 (m/s)
Séisme du 11 Mars 2011 - Stations K-net
Epicentre
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(Bonilla et al., EPS 2011)
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Séismes forts : liquéfaction
Liquéfaction
(Christchurch, NZ, 2011)
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3/ Réglementation
Zonage, spectres, PPRS
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Zonage sismique
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Ancienzonage
Zonage révisé
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Classes de sol
Classe Description Paramètres
VS,30 (m/s) N (SPT) Cu (kPa)
A Rocher – alluvions < 5m > 800 ‐ ‐
B Sable très dense, gravier ; h>10m 360‐800 > 50 > 250
C Sable dense, moyennt dense, argile raide ; h=10‐100m
180‐360 15‐50 70‐250
D Sable lâche, moyennt dense ; argile ferme à molle
< 180 < 15 < 70
E Alluvions C ou D, h=5‐20m sur rocher
S1 Couches avec strates h>10m argile molle (IP>40), w élevée
< 100 ‐ 10‐20
S2 Sites liquéfiables
∑=
= N
i i
iS
Vh
HV
1
30,
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PPRS Nice (en cours)
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Selon Vs30 classe de sol EC8
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Spectres PS92/EC8
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Spectres EC8 :2 types de spectres pour zones à sismicité forte etsismicité modérée
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4/ Interaction sol-structure
f=0,2 Hz f=0,4 Hz f=0,6 Hz
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4/ Interaction « site-ville »
• Sismologie« urbaine » density 1
density 2
density 3
density 4
density 5
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5/ Perspectives
• Mise en œuvre pratique de la réglementation……et retour d’expérience !
• Evaluation fine des effets de site :microzonages, majoration forfaitaire, topographie
• ISS : fondations profondes• Traitement/amélioration des sols (GT AFPS)• Sévérité sollicitation sismique : accélérogrammes
naturels ou synthétiques ? (GT AFPS)• Variabilité du mouvement sismique (ex.: variabilité
spatiale) : ponts, barrages, centrales…
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Jean-François Semblat, Dépt GER – 26 mai 2011
Merci ! http://perso.lcpc.fr/semblat.jean-francois
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