génie parasismique cours 2

1. génie parasismiquecours 2 hormoz modaressi h.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. distance épicentrale épicentre site distance hypocentrale (focale) foyer ou hypocentre notations

4. ondes sismiques (élastiques)

5. ondes sismiques (élastiques) suite...

6. localisation d’un séisme B A temps d’arrivée des ondes P-S C stations A, B et C

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

8. domaine où l’on doit faire de la construction parasismique

9. CALAIS 1580 REMIREMONT 1682 LOUDUN 1711 BALE 1356 BOUIN 1799 1822 CHAMONIX 1905 RIOM 1477 1490 1959 1962 ROQUEBILLIÈRE 1564 VOLX 1913 IMPERIA 1887 ARETTE 1967 ARUDY 1980 INTENSITÉ MANOSQUE 1509 -1708-1812 1750 > VII PROVENCE 1909 > VII BAGNÈRES 1660 > VI CAMPREDON 1428 sismicité historique de la France

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. ANNECY 1996 PROVENCE 1909 SPITAK 1988 MEXICO 1985 CHILI 1960 magnitude"échelle" ouverte de Richter (1935) ….0 1 2 3 4 5 6 7 8 9…… QUAND ON PASSE D’UN DEGRE A L’AUTRE, ON MULTIPLIE L’ENERGIE PAR 31.6, SOIT 1000 POUR 2 DEGRES

16. CALAIS 1580 REMIREMONT 1682 LOUDUN 1711 BALE 1356 BOUIN 1799 ANNECY-ÉPAGNY 1822 CHAMONIX 1905 RIOM 1477 1490 1959 1962 ROQUEBILLIÈRE 1564 1913 SAINT-PAUL DE FENOUILLET IMPERIA 1887 ARETTE 1967 ARUDY 1980 INTENSITÉ MANOSQUE 1509 -1708 1750 PROVENCE 1909 > VII BAGNÈRES 1660 > VII > VI CAMPREDON 1428 séismes en France avec une magnitude supérieure à 5 Richter jusqu’à 1996

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. MS MIMA M=MW ML mb ML autres magnitudes, suite... 9 8 7 6 5 4 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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 +c I0 :: 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) 1000 100 10 1 0.1 accélération cm/sec² II IV VI VIII X XII Intensité de Mercalli Modifiée

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 accélération distance

25. spectre de Fourier

26. fc fmax fc fmax fréquence coin & fréquence max

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