introduction- effets des séismes

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  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    1/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -1-

    Introduction

    Cours de génie parasismiquesemestre d’été 2005

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    2/60

    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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    3/60

    Génie parasismique - Introduction

    EPFL-ENAC-SGC 2005 -3-

    Sismologie

    • Tectonique des plaques

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    4/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -4-

    Sismologie

    • Tectonique des plaques

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    5/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -5-

    Sismologie - Ondes Sismiques

    • Mécanisme de rupture

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    6/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -6-

    Sismologie - Ondes Sismiques

    • Ondes de volume

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    7/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -7-

    Sismologie - Ondes Sismiques

    • Ondes de surface

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    8/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -8-

    Sismologie - Ondes Sismiques

    • Propagation

    trajet des ondes P et S

    réflexion et réfraction des

    ondes P

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    10/60

    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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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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)

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    12/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -12-

    Sismologie - Intensité

    • EMS 98

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    13/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -13-

    Sismologie - Intensité

    • EMS 98

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    14/60

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    15/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -15-

    Sismologie - Evénements répertoriés

    • Sismicité historique en Suisse

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    16/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -16-

    Sismologie - Surveillance

    • Réseau de sismographes en Suisse

    géré par le Service Sismologique Suisse (SED)

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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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]

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    19/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -19-

    Effets des séismes sur les structures

    • Ebranlements et dévastations

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    20/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -20-

    Effets des séismes sur les structures

    • Ebranlements et dévastations

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    23/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -23-

    Que se passe-t-il pendant un séisme?

    • Mouvements du sol

  • 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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    25/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -25-

    Que se passe-t-il pendant un séisme?

    • Réponse des structures

  • 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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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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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    28/60

    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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    29/60

    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

  • 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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    32/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -2-

    Importance expérimentale

    • essais dynamiques EPFZ

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    33/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -3-

    Essais dynamiques EPFZ

    • réalité et banc d’essai

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    34/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -4-

    Séisme de Kocaeli du 17.8.99

    • Situation et sismologie

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    35/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -5-

    Séisme de Kocaeli du 17.8.99

    • Constructions typiques de la région

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -6-

    Fissures en X dans la maçonnerie

    • Signature des caractéristiques de l ’action

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -7-

    Fissures en X dans la maçonnerie

    • Sensibilité accrue aux sollicitations hors plan

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -8-

    pancake collapse (effondrement complet)

    • Stabilisation insuffisante voire absente

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -11-

    Variabilité importante des dégâts

    • Rue perpendiculaire épargnée

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -12-

    Soft-storey (étage flexible)

    • Dégât le plus répandu

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -13-

    Soft-storey (étage flexible)

    • Dégât le plus répandu

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    44/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -14-

    Short column (colonne captive)

    • Remplissage des cadres avec la maçonnerie

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    45/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -15-

    Short column (colonne captive)

    • Remplissage des cadres avec la maçonnerie

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    46/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -16-

    Eléments en béton armé

    • Aspects constructifs capitaux

    é é é

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -17-

    Eléments en béton armé: Ancrages

    • Crochets des étriers à 90°

    Elé t bét é R t

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -18-

    Eléments en béton armé: Recouvrements

    • Dans les zones plastiques

    P di ( t h t)

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    49/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -19-

    Pounding (entrechoquement)

    • Joint insuffisant entre bâtiments voisins

    Li éf ti

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    50/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -20-

    Liquéfaction

    • Sables fins peu compacts, saturés

    Li éf ti

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    51/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -21-

    Liquéfaction

    • Enfoncements en bloc

    Sols alluvionnaires mous près de la mer

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    52/60

    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

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    53/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -23-

    Sols alluvionnaires mous près de la mer

    • Zones noyées

    Perturbations même pour dégâts légers

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    54/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -24-

    Perturbations même pour dégâts légers

    • Hôpital d’Izmit

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    55/60

    Eléments en acier

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

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    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -26-

    Eléments en acier 

    • Ruptures non-ductiles prématurées

    Eléments en acier

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    57/60

    Génie parasismique - IntroductionEPFL-ENAC-SGC 2005 -27-

    Eléments en acier 

    • Phénomènes d’instabilité

    Eléments en acier

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    58/60

    Génie parasismique - Introduction

    EPFL-ENAC-SGC 2005 -28-

    Eléments en acier 

    • Assemblages et joints

    Ponts

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    59/60

    Génie parasismique - Introduction

    EPFL-ENAC-SGC 2005 -29-

    Ponts

    • Appuis

    Ponts

  • 8/18/2019 Introduction- Effets Des Séismes

    60/60

    Génie parasismique - Introduction

    EPFL-ENAC-SGC 2005 -30-

    Ponts

    • Appuis