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PR Abdelkrim CHELGHOUMPR Abdelkrim CHELGHOUMProfesseur en Numérique et Génie ParasismiqueProfesseur en Numérique et Génie Parasismique
Directeur de recherche (USTHB)Directeur de recherche (USTHB)Président G.P.D.S (laboratoire Génie Parasismique, Dynamique et Président G.P.D.S (laboratoire Génie Parasismique, Dynamique et
Sismologie)Sismologie)Président Club des Risques Majeurs Président Club des Risques Majeurs
Consultant Principal GAIM Ltd Derbyshire (GB)Consultant Principal GAIM Ltd Derbyshire (GB)
La mort de milliers d’hommes
Introduction
La destruction de villes entières
Introduction
Engendrement de crises économiques
Introduction
Type de
sol
Effet de site
Conditions de site locales
DÉGÂTS
Qualité de la
construction
Introduction
Niveau du
séisme
La cause de ces dégâts
Définition d’un évènement sismique
Les facteurs qui gouvernent un événement sismique
Source
Parcours
Site
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Effets de site topographiques
Effets de site liés à la constitution du sous sol
Foyer
Types d’effets de site
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Les effets de site topographiques
Types d’effets de site
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Les effets de site sédimentaires
Types d’effets de site
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Contraste de rigidité vertical Contraste de rigidité latéral
Variation latérale du substratum Topographie de surface
Causes des effets de site
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Le séisme de México City 1985 Le séisme de Kozani (Grèce)1995
Quelques exemples sur les effets de site
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Méthodes d’évaluation des effets de site
MÉTHODES EXPÉRIMENTALES
Rapports spectraux
Méthode de NAKAMURA
Fonctions de Green
empiriques
Fonctions récepteurs
Inversion généralisée
MÉTHODES NUMÉRIQUES
Calcul manuel
Analyse simple par ordinateur
Méthodes analytiques
Méthodes simples
Méthodes avancées
Méthodes de rai
Éléments de frontière
Éléments finis
Différences finies
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Prise en compte réglementaire des effets de site
Classe
Description Vs (m/s)
ASol rocheux
Sable, gravier ou argilesurconsolidée
800
400
BGravier ou Sable de densité
moyenneargile moyennement raide
00 Vs0
CSol lâche ou de raideur
faible00
Classification des sols
Facteur d’amplification topographique
REGLES PS92
H
BC D
(i)
A
(I)
b ca
11
y
=1 pour I-i 0,40
Si H>10m et i<I/3 =1+0,8(I-i-0,4) pour 0,40 I-i 0,90
=1,40 pour I-i 0,90
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Distance épicentrale
Période Tg
SC I SC II SC III SC IV
Séisme en champ proche
Séisme en champ lointain
0.25 0.30 0.40 0.65
0.25 0.40 0.55 0.85
LE CODE SISMIQUE CHINOIS GBJ 11-89 Classe Description Vs (m/s)
SCI Sol rocheux 800
SCII Sol ferme 00
SCIIISol semi fermeSol semi mou
250 < V s < 500 140 < V s < 250
SCIV Sol mou 140
Classification des sols
Périodes caractéristiques des site Tg(s)
Spectre de réponse selon conditions de site
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Prise en compte réglementaire des effets de site
CARTE DE CORSO
Effets de site induits à Corso lors du séisme de Boumerdes
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Reconnaissance géotechnique
RECONNAISSANCE GÉOTECHNIQUE
Trois profils de sol sur le site des silos tout
autour de la structure
Deux profils de sol sur le site de la cité des 122
logements
Cité 122
logements
Introduction Partie I Partie II Conclusion
MÉTHODE ADOPTÉE
Analyse simple par ordinateur
Réponse sismique de profils de sol
Chaque couche de sol est définie par : hi, i, i et Vsi
La non linéarité est prise en compte par un schéma itératif en supposant un comportement linéaire équivalent
L’onde excitatrice est introduite sous forme d’accélérogramme
Méthode et hypothèse de calcul
Chaque colonne est considérée comme un profil de sol isolé
Les profils de sol sont subdivisés en colonnes verticales espacées de 3m
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Formulation théoriqueCALCUL DE LA REPONSE SISMIQUE DES PROFILS DE SOL
Hypothèses sur les profils de sol Caractéristiques de l’onde sismique
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Étude du site des silos
Profil -3-
Profil -2-
Profil -1-NORD
SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS
Position des profils de sol par rapport aux silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Profil -3-
Profil -2-
Profil -1-NORD
SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS
Profil -1-
Résultats du profil-1-
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Accélération maximale en surface libre le long du profil-1-
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81
Distance (m)
Acc
élér
atio
n m
axim
ale
(g)
0
2
4
6
8
10
0 3 6 9 12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
63
66
69
72
75
78
81
Pro
fondeur
(m)
EST OUEST
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0 3 6 9 12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
63
66
69
72
75
78
81
Distance (m)
EST OUEST
Représentation de l’accélération maximale en surface libreÉtude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Amplification maximale et fréquence fondamentale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81
Distance (m)
Am
plifi
catio
nF
réqu
ence
(H
z)
0
2
4
6
8
10
0 3 6 9 12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
63
66
69
72
75
78
81
Pro
fondeur
(m)
EST OUEST
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Profil -3-
Profil -2-
Profil -1-NORD
SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS
Résultats du profil-2-
Pro
fil
-2-
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0
2
4
6
8
10
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39
Pro
fondeur
(m)
NORD SUD
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39
Distance (m)
Acc
élér
atio
n m
axim
ale
(g)
Accélération maximale en surface libreÉtude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Amplification maximale et fréquence fondamentale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39
Distance (m)
Am
plifi
catio
nF
réqu
ence
(H
z)
0
2
4
6
8
10
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39
Pro
fondeur
(m)
NORD SUD
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Profil -3-
Profil -2-
Profil -1-NORD
SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS
Résultats du profil-3-
Profil -3-
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81
Distance (m)
Acc
élé
ratio
n m
axi
ma
le (
g)
0
2
4
6
8
10
0 3 6 9 12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
63
66
69
72
75
78
81
Pro
fondeur
(m)
EST OUEST
Accélération maximale en surface libre le long du profil-3-
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78
Distance (m)
EST OUEST
Représentation de l’accélération maximale en surface libreÉtude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Amplification maximale et fréquence fondamentale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81
Distance (m)
Am
plifi
catio
nF
réqu
ence
(H
z)
0
2
4
6
8
10
0 3 6 9 12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
63
66
69
72
75
78
81
Pro
fondeur
(m)
EST OUEST
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Accélération maximale en surface
0.120.150.170.180.190.20.210.220.230.240.250.260.270.280.290.30.310.320.330.340.350.355
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
4.8
5.1
5.4
5.7
6
6.3
6.6
6.9
7.2
Amplification sismique entre le substratum et la surface libre
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
02468
06
1218
2430
3642
48Fré
quen
ce (H
z)
Amplification
02468
06
1218
2430
3642
48Fré
quence
(Hz)
Amplification
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48
Fréquence (Hz)
Ampl
ifica
tion
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48
Fréquence (Hz)
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48
Fréquence (Hz)
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48
Fréquence (Hz)
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48
Fréquence (Hz)
Ampli
ficati
on
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48
Fréquence (Hz)
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48Fréquence (Hz)
0
2
4
6
8
0 6 12 18 24 30 36 42 48
Fréquence (Hz)
Fonction de transfert entre le substratum et la surface libreÉtude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100
Fréquence (Hz)
Pse
udo
accé
léra
tion
(g)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100
Fréquence (Hz)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100
Fréquence (Hz)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100Fréquence (Hz)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100Fréquence (Hz)
Pseu
do a
ccél
érat
ion
(g)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100Fréquence (Hz)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100Fréquence (Hz)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.1 1 10 100Fréquence (Hz)
0
0.20.40.60.8
1
0.11
1010
0Fr
éque
nce (
Hz)
Pseudo accélération (g)
Spectre de réponse tout autour des silosÉtude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
COMPARAISON DES RÉSULTATS
Sur le site étudié, ils existent plusieurs silos répartis en 5 batteries
La batterie située à l’extrémité EST du
site a été cisaillée à deux niveaux lors du
séisme du 21 mai 2003 de Boumerdes
La batterieendommagée
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
22 m
68 m
Hzm
k
f ss 6.5
22
Une batterie regroupe 9 silos en béton armé
sa masse est de 8,98.106 kg
sa rigidité est de 10,33.109 N/m
sa fréquence propre de vibration est donnée par :
COMPARAISON DES RÉSULTATSÉtude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
La fréquence propre d’une batterie de silos
est de l’ordre de 5,6 Hz
La fréquence fondamentale des colonnes de sol du côté EST est comprise
entre 5,5 et 5,75 Hz
La batterie est entrée
en résonance avec les
vibrations du sol
COMPARAISON DES RÉSULTATSÉtude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
La fréquence propre d’une batterie de silos
est de l’ordre de 5,6 Hz
La fréquence fondamentale des colonnes de sol du côté EST est comprise
entre 5,5 et 5,75 Hz
La batterie est entrée
en résonance avec les
vibrations du sol
COMPARAISON DES RÉSULTATS
Étude du site des silos
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Étude du site des de la cité des 122 logementsPlan de localisation des profils de sol -270- et -280-
Groupe ERIAD(Silos)
S.E
N.W
E W
Nord
Profil -280-
Cité des 122
logements
Profil -270-
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Résultats du profil -270-Étude du site des de la cité des 122 logements
Groupe ERIAD(Silos)
S.E
N.W
E W
Nord
Profil -280-
Cité des 122
logements
Profil -270-
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66
Distance (m)
Acc
élé
ratio
n m
axi
ma
le (
g)
E W
Accélération maximale en surface libre
Étude du site des de la cité des 122 logements
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66
Distance (m)
Am
plif
ica
tion
Fré
qu
en
ce (
Hz)
E W
Amplification maximale et fréquence fondamentale
Étude du site des de la cité des 122 logements
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Résultats du profil -280-Étude du site des de la cité des 122 logements
Groupe ERIAD(Silos)
S.E
N.W
E W
Nord
Profil -280-Cité des 122
logements
Profil -270-
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66
Distance (m)
Accé
léra
tio
n m
axim
ale
(g
)
N.WS.E
Accélération maximale en surface libre
Étude du site des de la cité des 122 logements
Introduction Partie I Partie II Conclusion
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66
Distance (m)
Am
plif
ica
tio
n
Fré
qu
en
ce
(H
z)
N.WS.E
Amplification maximale et fréquence fondamentale
Étude du site des de la cité des 122 logements
Introduction Partie I Partie II Conclusion
COMPARAISON DES RÉSULTATS
La fréquence de vibration des colonnes du profil-280 3 Hz
La fréquence de vibration des colonnes du profil-270 3,75 Hz
4/3NT h.C
1f
9,18m
12,24m
La fréquence de vibration des bâtiments effondrés est estimée selon le RPA 99
Survenance du phénomène de
résonance
Introduction Partie I Partie II Conclusion
f =
hN =(Hauteur totale des bâtiments de 3 et 4 niveaux)
(Portiques autostables en béton armé)
3,06Hz pour les bâtiments de 3 niveaux
3,80Hz pour les bâtiments de 4 niveaux
CT = 0,05
Étude du site des de la cité des 122 logements
signal au rocher
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
temps (s)
accélé
ration (
g)
L’accélération enregistrée à Kaddara lors du séisme du 21 mai 2003 à Boumerdes
Composante EW
Méthode et hypothèses de calcul
Introduction Partie I Partie II Conclusion
signal au rocher
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
temps (s)
accélé
ration (
g)
L’accélération enregistrée à Kaddara lors du séisme du 21 mai 2003 à Boumerdes
Composante EW
Méthode et hypothèses de calcul
Introduction Partie I Partie II Conclusion
H
CONCLUSION RECOMMANDATIONS
Les effets de site sont d’une importance vitale
Les paramètres qui contrôlent ces effets sont : mécaniques géométriques
L’estimation des effets de site nécessite la connaissance de : structure du sous-sol profondeur du substratum rocheux contraste d'impédance entre le substratum et le sol mou géométrie du subsurface
L’interaction des ondes de surface avec les irrégularités du subsurface ont un rôle important sur l’amplification sismique.
Des prospections géophysiques et géotechniques pour des simulations développées.
La prise en charge des effets de site devient indispensable dans les étapes de calcul.
Introduction Partie I Partie II Conclusion
Risques majeurs : une réalité pour le tissu urbain
existant !!
Risque =Aléa * EnjeuRisque =Aléa * Enjeu
Quantification du risque sismique ou
autre.
Aléa (Seismic Hazard): Probabilité (par exemple Annuelle) une secousse sismique atteigne ou dépasse une certaine intensité.
Risque (Seismic Risk): Espérance mathématique de pertes (vies humaines et biens exposés).
Vulnérabilité (Vulnerability): d’une construction : ratio du coût des dommages probables au coût de la construction
Objectif Recherché: Risque acceptable. Coût acceptable.
1. Prescription de non - effondrement.
2. Prescription de limitation des dommages.
Études fines des sols d’assise
Enchaînement d’événements - phénomènes induits successifs
Plans d’aménagement urbains et régionaux - limiter l’ampleur de ces effets
Exemple enchaînements d’évènements déclenchés par un
séisme:
Tremblement de terre
→ Glissement de terrain - liquéfaction – tassement éboulement
→→ Inondation
TEST DE LIQUEFACTION
Tremblement de terre
→ Incendies isolés
→ Embrasement total
Tremblement de terre
→ contamination eau potable
→ Épidémies
Tremblement de terre
→ Tsunami
→ Inondation de lieux éloignés
Faciliter les opérations de secours
Faciliter l’organisation de la vie après le sinistre
Faciliter et accélérer la remise en l’état des installations et la reconstruction des ouvrages endommagés.
Les biens à protéger, par ordre de priorité, dans une région à forte activité sismique
Centres de commandements (présidence de la République, ministères , protection civile, Assemblées ...etc. )
Installations économiques Infrastructures de base de la ville ou de la
région : « lifelines » (lignes de la vie) Hôpitaux et cliniques Habitations Services sociaux
Mesures de prévention en matière de protection contre le séisme Délimitation des zones à haut Délimitation des zones à haut risque.risque.
choix du site.choix du site.répartition des activités et de la répartition des activités et de la population. population.
modes d’utilisation du sol.modes d’utilisation du sol.
réseaux routier, ferroviaire et réseaux routier, ferroviaire et aéroportuaire.aéroportuaire.
conception générale de systèmes conception générale de systèmes d’alimentation d’alimentation
conception détaillée des divers conception détaillée des divers éléments de l’agglomération éléments de l’agglomération urbaine (forme des édifices, urbaine (forme des édifices, disposition des rues, disposition des rues, aménagement du paysage, etc.….)aménagement du paysage, etc.….)
TYPOLOGIE DES CONSTRUCTIONS
Catégorie A :
• Composant la majorité des maisons de la Casbah et quartiers mitoyens, construction en pisé, argile, en pierre tout-venant, avec raidisseurs en bois : (Casbah d’Alger, de Constantine, Dellys, Cherchell, Oran etc.
Catégorie B Catégorie B : • Immeubles en murs porteurs : pierre taillée, mœllons et planchers métalliques en voûtin.
• Constructions mixtes maçonnerie et Acier. Ce type de construction représente 95% du bâti ancien (tissu colonial) et constituant l’essentiel des centres villes et principales artères des grandes métropoles telle que Alger (Rue Didouche Mourad, Rue Ben Mhidi, Bab el oued, Bel-cour, Ruisseau et quartiers mitoyens),Oran, Constantine et Annaba. Immeubles ( en Rez de Chaussés +5 étages en général)
Catégorie C :Catégorie C : Constructions nouvelles en poteaux-poutres, (portiques (portiques autostables) représentant la autostables) représentant la majorité des maisons majorité des maisons individuelles, bâtiments et individuelles, bâtiments et ouvrages publics (système ouvrages publics (système traditionnel).traditionnel).
Catégorie D :Catégorie D : Constructions en caissons
(Béton Armé) et constructions mixtes (voiles+portiques)
Ce type de construction a vu le jour depuis l’avènement du séisme de Chlef du 10/10/1980 et généralisé depuis le séisme de Boumerdes du 21/05/2003
Catégorie ECatégorie E
Ouvrages dits « intelligents » Ouvrages dits « intelligents » « Smart buildings » dont la « Smart buildings » dont la conception est basée sur les conception est basée sur les principes de base du « Génie principes de base du « Génie Parasismique » Parasismique »
![Génie parasismique [MAP Parasis] - HES-SO](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/62af3614b46664093b6db845/gnie-parasismique-map-parasis-hes-so.jpg)
