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COMPORTEMENT NON-LINEAIRE DES SOLS SOUS CHARGEMENT SISMIQUE
AUTRANS – 02 au 04 octobre 2012
LES PLÉNIÈRES 2012 de l’Ifsttar Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES
GÉOTECHNIQUE
CARACTÉRISATION DU COMPORTEMENT NON-LINÉAIRE DES SOLS SOUS CHARGEMENT SISMIQUE: Analyse d’enregistrements de séismes et mesures en laboratoire
Julie REGNIER- CETE Méditerranée
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GÉOTECHNIQUE
INTRODUCTION
ANALYSE DES ENREGISTREMENTS DE SEISMES
PRESENTATION PROJET ANR PRENOLIN
Julie REGNIER- CETE Méditerranée
Duval et al. (2000) NICE :1999
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GÉOTECHNIQUE
INTRODUCTION
Les effets de site
Variabilité de la réponse sismique des sites
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Duval et al. (2000) NICE :1999
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GÉOTECHNIQUE
LES EFFETS DE SITE Un exemple parlant
TITRE DU GRAPHE Quelques mots pour
comprendre le graphe
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150 cm/s²
170 cm/s²
35 cm/s²
T ~ 2s
T ~ 2s
…En France aussi
Duval et al. (2000)
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GÉOTECHNIQUE
LES EFFETS DE SITE Représentation Dans le
domaine fréquentiel Amplification par rapport à
un site de référence
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Site
Référence
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GÉOTECHNIQUE
LES EFFETS DE SITE Représentation Dans le
domaine fréquentiel Amplification par rapport à
un site de référence
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Analyse d’enregistrements de séismes faibles en 1 site:
Variabilité de la réponse du site en régime linéaire, inter-évenements:
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GÉOTECHNIQUE
LES EFFETS DE SITE Représentation dans le
domaine fréquentiel Amplification par rapport à
un site de référence
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Analyse d’enregistrements de séismes faibles et forts en 1 site:
Variabilité de la réponse du site en régime linéaire et non linéaire.
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LES BESOINS:
Dans le cadre d’installations sensibles, Dimensionnement pour mouvements sismique forts : Etude NL, et méthodes numériques.
1) Lien réponse du site faible/fort séisme (Observation)
2) Tester les capacités des méthodes numériques à prédire les Mvt forts (Modélisation et observations)
METHODOLOGIE:
Sélection d’une base de données accélérométriques
Comparaison réponse sismique linéaire et non-linéaire
Comparaison calculs numériques et calculs empiriques
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ANALYSE DES ENREGISTREMENTS DE SEISMES
Présentation de la base de données
Résultats
Conclusions Julie REGNIER- CETE Méditerranée
Duval et al. (2000) NICE :1999
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BASE DE DONNEES KiK-net (Japon)
688 stations, 1 capteur en surface 1 en fond de puits.
Vs(z), Vp(z) http://www.kik.bosai.go.jp/.
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BASE DE DONNEES KiK-net (Japon)
688 stations, 1 capteur en surface 1 en fond de puits.
Vs(z), Vp(z) http://www.kik.bosai.go.jp/.
• Plus de 48 300 enregistrements.
• 2500 enregistrements du séisme de Tohoku (répliques et précurseurs)
• 75 % PGA en surface <10 cm/s2 • 90 % des enregistrements magnitude < 6
• 54 stations ont enregistré au – 2 séismes PGA en prof > 50 cm/s2 (≈ 100 cm/s2 rocher affleurant)
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BASE DE DONNEES Traitement des données
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BASE DE DONNEES Traitement des données
fNL
courbe de réponse linéaire = moyenne séismes faibles ( PGA prof < 10 cm/s2)
Courbe de réponse non-lin = 1 séisme fort (PGA prof>50 cm/s2)
Rapport courbes de réponses lin/non-lin par site = moyenne des rapports sur l’ensemble des séismes forts
fNL: Fréquence à partir de laquelle le rapport dépasse 1.
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BASE DE DONNEES Présentation des
paramètres du sol et de la réponse du site
f0
fpred a) Profil de vitesse
• Vs30 Apred
• f0
• fpred • Apred
b) Fonction d’amplification linéaire
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RESULTATS Rapport BFSR linéaire/non-
linéaire selon Apred
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RESULTATS Rapport BFSR linéaire/non-
linéaire selon Apred
En dessous FNL:
Rstong
> Rweak
NL comportement sol
-> amplification
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RESULTATS Rapport BFSR linéaire/non-
linéaire selon Apred
Au dessus FNL:
Rstong
< Rweak
NL comportement
sol
-> de-amplification
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RESULTATS Corrélation fNL et paramètres du sol
fNL corrélée à Vs30
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RESULTATS Corrélation fNL et paramètres du sol
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RESULTATS Corrélation fNL et paramètres du sol
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CONCLUSIONS
• Définition de fNL: Fréquence à partir de laquelle on observe une dé-amplification.
• En dessous de fNL, la réponse du site NL est amplifiée par rapport a une évaluation Lin
• fNL est liée à Vs30 • fNL est entre f0 et fpred • Les HF sont plus touchées par la NL • La NL se produit principalement dans les couches proches de la surface. • Mesures des paramètres NL en surface devrait être suffisant pour
caractériser l’ensemble de la réponse NL d’une colonne de sol
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PRESENTATION DU PROJET PRENOLIN
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PREdiction des effets NON-LINéaires causés par des mouvements sismiques du sol forts dans la dimension ʺeffet de siteʺ de l’aléa sismique
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Objectifs
Volets
Phases
Etudes des évaluations « site-spécifiques » et forfaitaires. Validation avec les observations de terrain. Applicabilité aux contextes de sismicité faible, modérée et forte.
Validation codes calculs sur sites-tests japonais (KiK-net) Analyse statistique: Trouver « coefficients correcteurs » non-linéarité évaluations forfaitaires. Validation des codes de simulation 3D sur des sites grecs Propositions méthodologies opérationnelle prise en compte de la non-linéarié des sols.
Phase pilote : mesure en un site, banc d’essais des méthodes numériques, financé dans le cadre du projet Sigma et Cashima par EDF et le CEA Riche de l’expérience de la phase pilote L’ANR financerait des mesures en cinq autres sites
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Objectifs
Volets
Phases
Etudes des évaluations « site-spécifiques » et forfaitaires. Validation avec les observations de terrain. Applicabilité aux contextes de sismicité faible, modérée et forte.
Validation codes calculs sur sites-tests japonais (KiK-net) Analyse statistique: Trouver « coefficients correcteurs » non-linéarité
évaluations forfaitaires. Validation des codes de simulation 3D sur des sites grecs Propositions méthodologies opérationnelle prise en compte de la
non-linéarité des sols.
Phase pilote : mesure en un site, banc d’essais des méthodes numériques, financé dans le cadre du projet Sigma et Cashima par EDF et le CEA
Riche de l’expérience de la phase pilote L’ANR financerait des mesures en cinq autres sites
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Objectifs
Volets
Phases
Etudes des évaluations « site-spécifiques » et forfaitaires. Validation avec les observations de terrain. Applicabilité aux contextes de sismicité faible, modérée et forte.
Validation codes calculs sur sites-tests japonais (KiK-net) Analyse statistique: Trouver « coefficients correcteurs » non-linéarité évaluations forfaitaires. Validation des codes de simulation 3D sur des sites grecs Propositions méthodologies opérationnelle prise en compte de la non-linéarié des sols.
Phase pilote : mesure en un site, banc d’essais des méthodes numériques, financé dans le cadre du projet Sigma et Cashima par EDF et le CEA Riche de l’expérience de la phase pilote L’ANR financerait des mesures en cinq autres sites
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PROJET PRENOLIN Les interventions du CETE
1- Sélection site pilote (puis 5 sites) du réseau accélérométrique japonais KiK-net,
2- Suivi mesures de comportement non-linéaire des sols,
3- Animation cas test: Validation et vérifications codes
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PROJET PRENOLIN Sélection sites KiK-net
• Sites ayant enregistrés des séismes faibles et forts (PGA en profondeur au moins supérieure à 50 cm/s2)
• Sites ayant une réponse uni-dimensionnelle.
• Sites ayant un fort comportement non-linéaire (sans liquéfaction),
• Sites ayant un comportement étonnamment linéaire (i.e, compte tenu des propriétés des matériaux , ici vitesse des ondes de cisaillement faible et du niveau de sollicitation élevé).
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PROJET PRENOLIN Sélection sites KiK-net
Exemple site KSRH10
Localisation station Contexte géo-morphologique
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PROJET PRENOLIN Sélection sites KiK-net
Exemple site KSRH10
Comparaison simulation numérique et évaluation
empirique linéaire:
Test réponse sismique 1-D? Profils de vitesse Vs correct?
Comparaison courbe de réponse linéaire et non-
linéaire
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PROJET PRENOLIN Sélection sites KiK-net
Exemple site KSRH10
Comparaison courbe de réponse linéaire non-linéaire tous séismes
enregistrés. Calcul pourcentage
modification entre linéaire et non-linéaire
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PROJET PRENOLIN Sélection sites KiK-net
Exemple site KSRH10
Spectrogramme des enregistrements en
surface et en profondeur pour les 3 composantres
Test liquéfaction
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PROJET PRENOLIN Conclusions
Projet à peine débuté
Sélection des sites en cours de finalisation
Invitation des potentiels participant au cas test en cours de réalisation.
Réponse projet ANR fin 2012
Financement phase pilote assurée