caractÉrisation du comportement non-linÉaire des

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




GÉOTECHNIQUE

INTRODUCTION

ANALYSE DES ENREGISTREMENTS DE SEISMES

PRESENTATION PROJET ANR PRENOLIN


Duval et al. (2000) NICE :1999




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INTRODUCTION

Les effets de site

Variabilité de la réponse sismique des sites






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LES EFFETS DE SITE Un exemple parlant

TITRE DU GRAPHE Quelques mots pour

comprendre le graphe


150 cm/s²

170 cm/s²

35 cm/s²

T ~ 2s

T ~ 2s

…En France aussi

Duval et al. (2000)




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LES EFFETS DE SITE Représentation Dans le

domaine fréquentiel Amplification par rapport à

un site de référence


Site

Référence




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LES EFFETS DE SITE Représentation Dans le




Analyse d’enregistrements de séismes faibles en 1 site:

Variabilité de la réponse du site en régime linéaire, inter-évenements:




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LES EFFETS DE SITE Représentation dans le




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





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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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En dessous FNL:

Rstong

> Rweak

NL comportement sol

-> amplification




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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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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



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


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


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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Exemple site KSRH10

Localisation station Contexte géo-morphologique




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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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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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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

caractÉrisation du comportement non-linÉaire des

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