génie parasismiquecours 2

hormoz modaressih.modaressi@brgm.fr

> 2

séismes destructeurs

aux Antilles

Martinique :• 1839

Guadeloupe:• 1843 > 3000 morts à Pointe-à Pitre

• 1897

M>7,5

M>7,5

> 3

notations

foyer ou

hypocentre

siteépicentre

distance épicentrale

distance hypocentrale (focale)

> 4

ondes sismiques (élastiques)

> 5

ondes sismiques (élastiques) suite...

> 6

localisation d’un séisme

AB

Ctemps d’arrivée

des ondes P-S

stations A, B et C

ps

SP

v1

v1

td

> 7

intensité sismique

Il s’agit d’une description qualitative des effets d ’un tremblement de terre dans un lieu donné. Elle est basée sur l’observation des dommages et la perception des observateurs

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

I II III IV V VI VII VIII IX X

I II III IV V VI VII

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

MMI (Mercalli Modifié)RF (Rossi-Forel)JMA (Agence Météorologique Japonaise)MSK (Medvedev-Spoonheuer-Karnik)

> 8

domaine où l’on doit faire de la constructionparasismique

> 9

sismicité

historique

de la

France

CALAIS 1580

REMIREMONT 1682

BALE 1356

BOUIN 1799

LOUDUN 1711

ARETTE 1967

BAGNÈRES 1660

CAMPREDON 1428

PROVENCE 1909

ROQUEBILLIÈRE1564

IMPERIA 1887

MANOSQUE 1509 -1708-1812

CHAMONIX 1905RIOM 1477 1490

1962

1822

ARUDY 1980 1750

1959

VOLX 1913

INTENSITÉ

> VII

> VII

> VI

> 10

> 11

moment sismique

Le moment sismique est, avec la fréquence-coin, la grandeur la plus utilisée par les sismologues pour étudier, comprendre et décrire un séisme. Il se définit en général comme ceci :

M0 = µ.S.D

où µ est la rigidité du milieu, S le déplacement moyen sur la faille et D la surface de la faille

Il n'y a pas d'interprétation simple du moment sismique c'est pour cela que les médias lui préfèrent une grandeur plus parlante, directement reliée à l'amplitude...

> 12

magnitude

La magnitude d'un séisme est une valeur intrinsèque du séisme, indépendante du lieu d'observation, des témoignages de la population. Elle est mesurée sur l'échelle de Richter, du nom de l'américain qui en 1935 l'a introduite pour estimer l'énergie libérée au foyer d'un tremblement de terre et pouvoir ainsi comparer les séismes entre eux.

> 13

magnitude, suite...

> une fonction continue et non une échelle en degrés

> négative ou positive

> pas de limites

> sa valeur minimale liée à la sensibilité du sismographe: Magnitude= -2 l'énergie dégagée par la chute d'une brique sur

le sol d'une hauteur de 1 m

> sa valeur maximale liée à la résistance de la lithosphère aux forces tectoniques et à la longueur maximum de la faille susceptible de se fracturer d'un seul coup

> 14

magnitude, suite...

Magnitude Locale ML définie par Richter par

la relation :

ML= log A - 2,48 + 2,76 log d

où A est l'amplitude mesurée en mm et d

est la distance en km.

• utilisée pour des séismes proches, dits séismes

locaux

> 15

magnitude"échelle" ouverte de Richter (1935)

….0 1 2 3 4 5 6 7 8 9……

ANNECY 1996

PROVENCE 1909

SPITAK 1988

MEXICO 1985

CHILI 1960QUAND ON PASSE D’UN DEGRE A L’AUTRE,

ON MULTIPLIE L’ENERGIE PAR 31.6,SOIT 1000 POUR 2 DEGRES

> 16

séismes en

France

avec une

magnitude

supérieure

à 5 Richter

jusqu’à 1996

ANNECY-ÉPAGNY

SAINT-PAUL DEFENOUILLET

CALAIS 1580

REMIREMONT 1682

BALE 1356

BOUIN 1799

LOUDUN 1711

ARETTE 1967

BAGNÈRES 1660

CAMPREDON 1428

PROVENCE 1909

ROQUEBILLIÈRE1564

IMPERIA 1887

MANOSQUE 1509 -1708

CHAMONIX 1905RIOM 1477 1490

1962

1822

ARUDY 1980 1750

1959

1913

INTENSITÉ

> VII

> VII

> VI

> 17

autres magnitudes

> Magnitude de durée MD :

• utilisée également pour des séismes proches

• définie à partir de la durée du signal

> Magnitude des ondes de surface MS :

• utilisée pour les séismes lointains, dits téléséismes,

dont la profondeur est inférieure à 80 km

• calculée à partir de l'amplitude des ondes de surface

> 18

autres magnitudes, suite...

> Magnitude des ondes de volume MB :

• définie pour tous les téléséismes et en particulier pour les séismes profonds, car ceux-ci génèrent difficilement des ondes de surface.

• calculée à partir de l'amplitude de l'onde P qui arrive au début du sismogramme

> Magnitude d'énergie ou de Kanamori MW :

• définie pour les très gros séismes

• calculée à partir d'un modèle physique de source sismique et est reliée au moment sismique M0

MW= (log M0)/1.5 -10.7 avec M0 en dyne-cm

> 19

autres magnitudes, suite...

ML

MS

M=M W

M L

mb

MIMA

2 3 4 5 6 7 8 9 10

9

8

7

6

5

4

3

> 20

moment sismique/magnitude

Le moment sismique est proportionnel à la chute des contraintes ainsi qu'à la longueur de la faille au cube.

On peut donc relier L, M0 et ML, par la formule suivante :

logM0= 1,5 ML + 16,3

> 21

magnitude/intensité

Karnik, Esteva-Rosenblueth:

M= a I0+b log h +cI0 :: l’intensité à l’épicentre

h :: profondeur hypocentrale (focale)

CEA

M= 0.55 I0+2.2 log h +c

> 22

énergie rayonnée

Dernier élément qui caractérise un séisme donné par la formule :

E = 10-4 M0

Un séisme de magnitude 5.0 correspond à peu près à l'énergie dégagée par la bombe nucléaire qui détruisit Hiroshima

> 23

mouvements sismiques

> accélération maximale du sol (PGA)

II IV VI VIII X XII

1000

100

10

1

0.1

Intensité de Mercalli Modifiée

acc

élé

ratio

n cm

/sec

²

> 24

lois d’atténuation

>Forme générale

log y = A + f(M)+g(R)+h(G)

y :: paramètre recherché (dép, vit, acc)

M :: magnitude

R :: distance hypocentrale (focale)

G :: conditions locales

distance

acc

élé

rati

on

> 25

spectre de Fourier

(Amax=0.23g séisme de Northridge)

Friol

Irpinia

Sicile

Umbria

Valparaiso

Northridge

Loma Prieta

0 8 16 24 32 40

Fourier Transform

Frioul

Irpinia

Sicile

Umbria

Valparaiso

Northridge

Loma Prieta

0 5 10 15 20 25

dtetfF ti

)(

2

1(

> 26

fréquence coin & fréquence max

Smoothed Fourier Spectrum

Ampli

tude

Frequency (Hz)

1.000

0.010

0.100

0.10 100.001.00 10.000.001

10.000

0.010

0.100

1.000

0.10 100.001.00 10.00

fc fmax

fc fmax

> 27

fréquence coin

fréquence de "décrochage" dans le diagramme de log(M0) en fonction du logarithme de la fréquence

La contribution des différentes fréquences du spectres au moment

sismique n'est pas homogène, mais marquée par une pulsation de

coupure assez nette. Cette fréquence coin s'obtient à partir d'une formule

empirique: P0 = 2,3 / L, avec P0 la pulsation

plus un séisme est grand, plus il est basse fréquence

3

1

0

Mfc