Post on 03-Apr-2015
génie parasismiquecours 2
hormoz modaressih.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
notations
foyer ou
hypocentre
siteépicentre
distance épicentrale
distance hypocentrale (focale)
> 4
ondes sismiques (élastiques)
> 5
ondes sismiques (élastiques) suite...
> 6
localisation d’un séisme
AB
Ctemps d’arrivée
des ondes P-S
stations A, B et C
ps
SP
v1
v1
td
> 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
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
I II III IV V VI VII VIII IX X
I II III IV V VI VII
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
MMI (Mercalli Modifié)RF (Rossi-Forel)JMA (Agence Météorologique Japonaise)MSK (Medvedev-Spoonheuer-Karnik)
> 8
domaine où l’on doit faire de la constructionparasismique
> 9
sismicité
historique
de la
France
CALAIS 1580
REMIREMONT 1682
BALE 1356
BOUIN 1799
LOUDUN 1711
ARETTE 1967
BAGNÈRES 1660
CAMPREDON 1428
PROVENCE 1909
ROQUEBILLIÈRE1564
IMPERIA 1887
MANOSQUE 1509 -1708-1812
CHAMONIX 1905RIOM 1477 1490
1962
1822
ARUDY 1980 1750
1959
VOLX 1913
INTENSITÉ
> VII
> VII
> VI
> 10
> 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
magnitude"échelle" ouverte de Richter (1935)
….0 1 2 3 4 5 6 7 8 9……
ANNECY 1996
PROVENCE 1909
SPITAK 1988
MEXICO 1985
CHILI 1960QUAND ON PASSE D’UN DEGRE A L’AUTRE,
ON MULTIPLIE L’ENERGIE PAR 31.6,SOIT 1000 POUR 2 DEGRES
> 16
séismes en
France
avec une
magnitude
supérieure
à 5 Richter
jusqu’à 1996
ANNECY-ÉPAGNY
SAINT-PAUL DEFENOUILLET
CALAIS 1580
REMIREMONT 1682
BALE 1356
BOUIN 1799
LOUDUN 1711
ARETTE 1967
BAGNÈRES 1660
CAMPREDON 1428
PROVENCE 1909
ROQUEBILLIÈRE1564
IMPERIA 1887
MANOSQUE 1509 -1708
CHAMONIX 1905RIOM 1477 1490
1962
1822
ARUDY 1980 1750
1959
1913
INTENSITÉ
> VII
> VII
> VI
> 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
autres magnitudes, suite...
ML
MS
M=M W
M L
mb
MIMA
2 3 4 5 6 7 8 9 10
9
8
7
6
5
4
3
> 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 +cI0 :: 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)
II IV VI VIII X XII
1000
100
10
1
0.1
Intensité de Mercalli Modifiée
acc
élé
ratio
n cm
/sec
²
> 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
distance
acc
élé
rati
on
> 25
spectre de Fourier
(Amax=0.23g séisme de Northridge)
Friol
Irpinia
Sicile
Umbria
Valparaiso
Northridge
Loma Prieta
0 8 16 24 32 40
Fourier Transform
Frioul
Irpinia
Sicile
Umbria
Valparaiso
Northridge
Loma Prieta
0 5 10 15 20 25
dtetfF ti
)(
2
1(
> 26
fréquence coin & fréquence max
Smoothed Fourier Spectrum
Ampli
tude
Frequency (Hz)
1.000
0.010
0.100
0.10 100.001.00 10.000.001
10.000
0.010
0.100
1.000
0.10 100.001.00 10.00
fc fmax
fc fmax
> 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
3
1
0
Mfc