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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -1-
Introduction
Cours de génie parasismiquesemestre d’été 2005
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -2-
Causes et Effets des Séismes
• CausesTectonique des plaques
VolcansEffondrements de cavités souterrainesBarrages, drainage d’eau souterraine (tunnels)
• EffetsEbranlementsLiquéfaction des solsEboulements de rochers, glissements de terrainTsunamis (raz-de-marée)Détournement de cours d’eau
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Génie parasismique - Introduction
EPFL-ENAC-SGC 2005 -3-
Sismologie
• Tectonique des plaques
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -4-
Sismologie
• Tectonique des plaques
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -5-
Sismologie - Ondes Sismiques
• Mécanisme de rupture
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -6-
Sismologie - Ondes Sismiques
• Ondes de volume
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -7-
Sismologie - Ondes Sismiques
• Ondes de surface
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -8-
Sismologie - Ondes Sismiques
• Propagation
trajet des ondes P et S
réflexion et réfraction des
ondes P
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -9-
Sismologie - Ondes Sismiques
• Vitesse
variation de la vitessedes ondes S avec laprofondeur
700 km, profondeur limite des foyers
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -10-
Sismologie - Observation des Séismes
• Séismes anciens
Temps historiques: documents (fiabilité?)
Temps préhistoriques: traces géologiques(décalage des couches, éboulements, rupturesde spéléothèmes)
• Enregistrements
Sismographe
depuis env. 1966
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -11-
Sismologie - Quantification des Séismes
• Magnitude
échelle de Richter liée à l’énergie au foyer
M=2/3 log E [Joule] - 4.8échelle « ouverte »: max 9
• Intensitédiverses échelles liées aux effets et aux dégâts
EMS, MSK, Mercalli, Rossi-Forel, etc…
nombre de degrés fixés: I - XII (par exemple)
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -12-
Sismologie - Intensité
• EMS 98
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -13-
Sismologie - Intensité
• EMS 98
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -15-
Sismologie - Evénements répertoriés
• Sismicité historique en Suisse
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -16-
Sismologie - Surveillance
• Réseau de sismographes en Suisse
géré par le Service Sismologique Suisse (SED)
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -17-
Risque sismique en Suisse
• Catastrophes naturelles en Suisse
Risque pondéré: 15 milliards de Fr. par année
Divers
Inondations
Vagues defroid
Avalanches
Sécheresses
Séismes
Tempêtes
Foudre,
Grêle
[Bundesamt für Zivilschutz: Katastrophen und Notlagen in der Schweiz - Eine Vergleichende Übersicht, 1995]
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -18-
Si les séismes historiques se répétaient
• Séisme de Bâle 1356, M ! 6.5-7, T > 1000 ans
dégâts totaux en CH estimés à 100-150 109 FrS
! 3 budgetsfédéraux
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -19-
Effets des séismes sur les structures
• Ebranlements et dévastations
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -20-
Effets des séismes sur les structures
• Ebranlements et dévastations
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -21-
Effets des séismes sur les structures
• Liquéfaction
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -22-
Dégâts - Quantification
• EMS 98
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -23-
Que se passe-t-il pendant un séisme?
• Mouvements du sol
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -24-
Que se passe-t-il pendant un séisme?
• Réponse des structures
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -25-
Que se passe-t-il pendant un séisme?
• Réponse des structures
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -26-
Séisme dans les normes SIA
• Avant 1970 néant
• 1970 sommaire (2% ou 5%)
• 1989 conventionnelle (spectres,
carte des zones d’aléa, CO)
• 2003 moderne (dimensionnement
en capacité)
• 200? Eurocodes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -27-
Efficacité des normes sur les dégâts
• Influence de l’année de construction87 bâtiments en béton armé et en acier du quartier Chuo
de la ville de Kobe auscultés
[Architectural Institute of Japan, 1995]
0%
25%
50%
75%
100%
jusqu'à 1971 1972 - 1981 depuis 1982
année de construction
Aucun ou dégâtslégers
Dégâts moyens
Effondrements oudégâts importants
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -28-
SIA 261: Zones d’aléa sismique
4 zones, comme SIA 160/89
• 6%, 10%, 13%, 16% g
• Période de retour de 475 au lieu de 400 ans• Accélération horizontale du sol maximale au
lieu d’effective
Aléa relevé régionalement
• p. ex. Sion en Z3b, Monthey, Aigle et Bâle enZ3a, Glaris et Schwyz en Z2
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -29-
SIA 261: carte des zones d’aléa sismique
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -30-
SIA 261: Gradation de la protection
Classes d’ouvrages
• 3 classes, CO I à III
Facteurs d’importance, γ γγ γ f
• en fait augmentation de la période de retour
1200 ans1,4hôpitaux d’urgenceCO III
800 ans1,2hôpitaux, écolesCO II
475 ans1,0habitation, bureauxCO I
Période de retour γ γγ γ f
ExemplesCO
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -1-
IntroductionComportement et dégâts typiques
Cours de génie parasismiquesemestre d’été 2005
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -2-
Importance expérimentale
• essais dynamiques EPFZ
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8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -3-
Essais dynamiques EPFZ
• réalité et banc d’essai
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -4-
Séisme de Kocaeli du 17.8.99
• Situation et sismologie
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -5-
Séisme de Kocaeli du 17.8.99
• Constructions typiques de la région
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -6-
Fissures en X dans la maçonnerie
• Signature des caractéristiques de l ’action
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -7-
Fissures en X dans la maçonnerie
• Sensibilité accrue aux sollicitations hors plan
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -8-
pancake collapse (effondrement complet)
• Stabilisation insuffisante voire absente
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -9-
pancake collapse (effondrement complet)
• Rue dévastée au centre de Gölcük
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -10-
pancake collapse (effondrement complet)
• Rue dévastée au centre de Gölcük
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -11-
Variabilité importante des dégâts
• Rue perpendiculaire épargnée
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -12-
Soft-storey (étage flexible)
• Dégât le plus répandu
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -13-
Soft-storey (étage flexible)
• Dégât le plus répandu
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -14-
Short column (colonne captive)
• Remplissage des cadres avec la maçonnerie
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -15-
Short column (colonne captive)
• Remplissage des cadres avec la maçonnerie
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -16-
Eléments en béton armé
• Aspects constructifs capitaux
é é é
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Eléments en béton armé: Ancrages
• Crochets des étriers à 90°
Elé t bét é R t
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Eléments en béton armé: Recouvrements
• Dans les zones plastiques
P di ( t h t)
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -19-
Pounding (entrechoquement)
• Joint insuffisant entre bâtiments voisins
Li éf ti
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -20-
Liquéfaction
• Sables fins peu compacts, saturés
Li éf ti
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -21-
Liquéfaction
• Enfoncements en bloc
Sols alluvionnaires mous près de la mer
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -22-
Sols alluvionnaires mous près de la mer
• Glissements sur la rive
Sols alluvionnaires mous près de la mer
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Sols alluvionnaires mous près de la mer
• Zones noyées
Perturbations même pour dégâts légers
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Perturbations même pour dégâts légers
• Hôpital d’Izmit
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Eléments en acier
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -26-
Eléments en acier
• Ruptures non-ductiles prématurées
Eléments en acier
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Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -27-
Eléments en acier
• Phénomènes d’instabilité
Eléments en acier
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Génie parasismique - Introduction
EPFL-ENAC-SGC 2005 -28-
Eléments en acier
• Assemblages et joints
Ponts
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EPFL-ENAC-SGC 2005 -29-
Ponts
• Appuis
Ponts
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Ponts
• Appuis