Amplification du mouvement sismique et interaction sol ... · et interaction sol-structure...

Jean-François Semblat, Dépt GER – 26 mai 2011

Réponse sismique des sols :Amplification du mouvement sismiqueet interaction sol-structure

Jean-François SemblatAFPS et IFSTTARDépt Géotechnique, Eau et RisquesGroupe Séismes et VibrationsLamentin, 9 Novembre 2011

[email protected](ex-LCPC)


IFSTTAR et le risque sismique

Grenoble

NantesParisMarne-la-Vallée

Nice

Sismologiemicrozonagevulnérabilité(bruit de fond,réseau accél.permanent :www-rap.obs.ujf-grenoble.fr)

Expériences macrogravité

Simulateur séismesSimulateur séismesOndes sismiquesdynamique des solsdynamique des structures

Jean-François SEMBLAT, IFSTTAR


Plan présentation

1. Réponse sismique des sols :échelles d’analyse

2. Amplification des ondes sismiques :problématique, analyse, séismes forts

3. Réglementation :zonage, spectres, PPRS

4. Interaction sol-structure5. Perspectives



1/ Echelles d’analyse


source

trajet

site

"mouvement sismique"en surface

vulnérabilité


2/ Amplification des ondes sismiques dans les solsSéismes faibles/forts



Mise en évidence de l’amplification

• Séisme de Mexico-Michoacan (M8.0, 19 sept.1985)

TeacalcoUNAM

Mexico

SCT

Camposépicentre

400 km

150 cm/s2 18 cm/s2

35 cm/s2

170 cm/s2



Observation : sismologie ET géotechnique ?

www.kik.bosai.go.jp

KiK-net (Japon)



Observations en France1/ Mesures à Grenoble (RAP) 2/ Le forage de Montbonnot (550m)

1. Mouvement surface2. Mouvement profondeur



Analyse simplifiée (1D)

1

2

1

3

2

• Milieu monocouche (h1=20m), bicouche (h1=h2=10m)fo

nctio

n de

tran

sfer

t

0

2

1

3

4

5

6

fréquence (Hz)0 2 4 6 8 10 12 14

VS1=200m/s

monocouche

VS1=150m/sVS2=250m/s

VS1=100m/sVS2=300m/s

VS1=75m/sVS2=325m/s

bicouche


(Sem

blat

& P

ecke

r, 20

09)


Nice

Amplification ds un bassin sédimentaire

F =0,4 HzA =1,20

0

Ouest Est

F =1,2 HzA =6,50

0

F =2,0 HzA =6,00

0

F =1,6 HzA =15,00

0


• Majoration des spectres (effets 2D/3D) ?


Séismes forts : Japon (mars 2011)

• Mise en évidence de non-linéarités de comportement

fréqu

ence

(Hz)

accé

léra

tion

(m/s

)-2

temps (s)

diagramme temps-fréquence

accélérations à la station MYG013 (Vs30=269.8 m/s)

Est-Ouest

Nord-Sud

10.0

5.0

0.0-5.0

10.0

5.0

-5.0

1.0

0.120 40 60 80 100 120 140

+31+32

+33

+34

+35

+36

+37

+38

+39

+40

+41

+42

+43

+44

+130 +132 +134 +136 +138 +140 +142 +144

PGA < 0.1 g0.1 PGA < 0.5 g0.5 PGA < 1.0 g1.0 PGA < 1.5 g1.5 PGA < 2.0 gPGA > 2.0 g

200 300 400 500 600 700 800Vs30 (m/s)

Séisme du 11 Mars 2011 - Stations K-net

Epicentre


(Bonilla et al., EPS 2011)


Séismes forts : liquéfaction

Liquéfaction

(Christchurch, NZ, 2011)



3/ Réglementation

Zonage, spectres, PPRS



Zonage sismique


Ancienzonage

Zonage révisé


Classes de sol

Classe Description Paramètres

VS,30 (m/s) N (SPT) Cu (kPa)

A Rocher – alluvions < 5m > 800 ‐ ‐

B Sable très dense, gravier ; h>10m 360‐800 > 50 > 250

C Sable dense, moyennt dense, argile raide ; h=10‐100m

180‐360 15‐50 70‐250

D Sable lâche, moyennt dense ; argile ferme à molle

< 180 < 15 < 70

E Alluvions C ou D, h=5‐20m sur rocher

S1 Couches avec strates h>10m argile molle (IP>40), w élevée

< 100 ‐ 10‐20

S2 Sites liquéfiables

∑=

= N

i i

iS

Vh

HV

1

30,



PPRS Nice (en cours)


Selon Vs30 classe de sol EC8


Spectres PS92/EC8


Spectres EC8 :2 types de spectres pour zones à sismicité forte etsismicité modérée


4/ Interaction sol-structure

f=0,2 Hz f=0,4 Hz f=0,6 Hz



4/ Interaction « site-ville »

• Sismologie« urbaine » density 1

density 2

density 3

density 4

density 5



5/ Perspectives

• Mise en œuvre pratique de la réglementation……et retour d’expérience !

• Evaluation fine des effets de site :microzonages, majoration forfaitaire, topographie

• ISS : fondations profondes• Traitement/amélioration des sols (GT AFPS)• Sévérité sollicitation sismique : accélérogrammes

naturels ou synthétiques ? (GT AFPS)• Variabilité du mouvement sismique (ex.: variabilité

spatiale) : ponts, barrages, centrales…



Merci ! http://perso.lcpc.fr/semblat.jean-francois

Bard P.Y., Chazelas J.L., Guéguen P., Kham M., SemblatJ.F. (2005). Assessing and managing earthquake risk -Chap.5 : Site-city interaction,, Springer.

Bonnet M. (1999). Boundary integral equation methods forsolids and fluids, Wiley, Chichester, UK.

Chaillat S., Bonnet M., Semblat J.F. (2008). A multi-levelfast multipole BEM for 3-D elastodynamics in thefrequency domain, Comp. Meth. in Applied Mech. & Eng.197, pp.4233-4249.

Chaillat S., Bonnet M., Semblat J.F. (2009). A new fastmulti-domain BEM to model seismic wave propagationand amplification in 3D geological structures,Geophysical Journal International, 177(2), pp.509-531.

Dangla P., Semblat J.-F., Xiao H.H., Delépine N. (2005). Asimple and efficient regularization method for 3D BEM:application to frequency-domain elastodynamics, Bull. ofSeismological Soc. of America, 95(5): 1916-1927.

Delépine N., Bonnet G., Lenti L., Semblat J.F. (2009).Nonlinear viscoelastic wave propagation: an extension ofNearly Constant Attenuation models, Journal of Eng.Mechanics (ASCE), 135(11), pp.1305-1314.

Gandomzadeh A., Santisi d’Avila M.P., Semblat J.F.,Lenti L., Bonilla F., (2010). Influence of soilnonlinearities on dynamic soil-structure interaction, FifthInt. Conf. on Recent Advances in GeotechnicalEarthquake Eng. and Soil Dynamics, San Diego, USA.

Kham M., Semblat J.F., Bard P.Y., Dangla P. (2006). Site-City Interaction: Main Governing Phenomena ThroughSimplified Numerical Models, Bull. Seism. Soc. Am., 96(5):1934-1951.

Semblat J.F., Lenti L., Gandomzadeh A. (2011). A simplemultidirectional absorbing layer method in elastodynamics,Int. Journal Numerical Methods in Eng., à paraître.

Semblat J.F., Pecker A. (2009). Waves and vibrations insoils, IUSS Press, 499 p.

Semblat J.F., Kham M., Bard P.Y. (2008). Seismic wavepropagation in alluvial basins and influence of Site-CityInteraction, Bull. Seism. Soc. of America, 98(4).

Semblat J.F., Kham M., Parara E., Bard P.Y., Pitilakis K.,Makra K., Raptakis D. (2005). Site effects: basingeometry vs soil layering, Soil Dynamics and EarthquakeEng., 25(7-10), pp.529-538.

Semblat J.F., Duval A.M., Dangla P. (2000). Numericalanalysis of seismic wave amplification in Nice (France) andcomparisons with experiments, Soil Dynamics andEarthquake Eng., 19(5): 347-362.

Semblat J.F., Brioist J.J. (2000). Efficiency of higher orderfinite elements for the analysis of seismic wavepropagation, Jal of Sound & Vibration, 231(2), pp.460-467.

Semblat J.F., Luong M.P. (1998). Wave propagation throughsoils in centrifuge experiments, Journal of EarthquakeEngineering, 2(1), pp.147-171.


Amplification du mouvement sismique et interaction sol ... · et interaction sol-structure...

Documents

Transcript of Amplification du mouvement sismique et interaction sol ... · et interaction sol-structure...