Search

For several years, the problematic about soil-structure interaction (SSI) have been studied in order to refine the evaluation of the seismic risk at local scale. This thesis particularly focuses on the quantification of the effects induced by the presence of buildings on the local seismic hazard in a sedimentary valley and on the characterization of dynamic parameters sensitive to soil-structure interaction from experimental ambient vibration data and 3D numerical models.Developed within the framework of the Ritmica project supported by the IDEX JEDI of the University Côte d’Azur, the objective of this thesis is to assess the respective impact of the site stratigraphy, of the geology and of the building on the seismic hazard. To do this, one of the highest seismic risk area in France mainland is chosen as study case: the lower Var valley. Many experiments have been carried out there for several years, including instrumentation of buildings, engineering structures and free field sites which have made it possible to define and describe the geological configuration of the valley and the dynamic behavior of some of the surrounding structures.In the aim of better characterize the seismic hazard in the Var valley taking into account the presence of existing buildings, multiple campaigns of ambient vibration measurements were performed on the basin and on the rock of the valley and also, at the level and inside the highest buildings in the valley. These data allow first, to define the 3D geotechnical model of the valley from available geotechnical and geophysical data and second, to calibrate simplified numerical model of building in order to establish a 3D finite element model of the valley including building at the top. This model is used to numerically simulate the seismic wave propagation in the Var valley using simulated earthquake. The soil model of the valley permits to better delimit the basin-bedrock interface and the seismic wave velocities that constitute important elements in the study of site effect. This model shows that the basin thickness increases from North to South from 50 m deep to more than 100 m under the Nice airport with average Vs velocity around 400 m.s-1. A numerical study done on five finite element models of building (4 low-rise and one high-rise, reinforced concrete and masonry) shows that bending type buildings are the most prone to SSI and that stiffness horizontal irregularities play a major role in SSI. The instrumentation campaigns of buildings in the Var valley allow to get a large set of data for the identification of the dynamic behavior of buildings, the study of SSI and the characterization of the spatial variability of the ground motion. These dense instrumentation campaigns allow to check that the first mode shape of building, thereafter used in the calibration of simplified model through simple relationship, corresponds to a bending mode. The analysis of the rocking spectral ratio and of random decrement functions is useful for the characterization of SSI from vertical temporal series at the base of buildings. To study the influence of lithological site effect and buildings on the surface ground motion, seismic wave propagation has been numerically simulated in five different 3D finite element site-city models characterized using ambient vibration recordings and including various city configurations., Depuis plusieurs années, les problématiques portant sur l’interaction sol-structure (ISS) sont étudiées afin d’affiner l’évaluation du risque sismique à l’échelle locale. Cette thèse s’intéresse particulièrement à la quantification des effets de la présence du bâti sur l’aléa sismique local dans une vallée sédimentaire et à la caractérisation de paramètres dynamiques sensibles à l’interaction sol-structure à partir de données expérimentales de vibrations ambiantes et de modèles numériques 3D. Elaboré dans le cadre du projet Ritmica soutenu par l’IDEX JEDI de l’Université Côte d’Azur, l’objectif de ce travail de thèse, financée par le Cerema, est d’évaluer l’impact respectif de la stratigraphie du site, de la géologie et du bâti sur l’aléa sismique. Pour cela, une des zones les plus sismiques et à enjeux forts en France métropolitaine est choisie pour cas d’étude : la basse vallée du Var. De nombreuses expérimentations y ont été réalisées depuis plusieurs années, incluant des instrumentations de bâtiments, d’ouvrages d’art et de sol qui ont permis de définir et décrire la configuration géologique de la vallée et le comportement dynamique de certaines des structures environnantes.Dans l’objectif de mieux caractériser l’aléa sismique dans la vallée du Var en prenant en compte la présence des constructions existantes, plusieurs campagnes de mesures de vibrations ambiantes ont été réalisées sur le bassin et sur le rocher de la vallée et également, au niveau et au sein des plus hauts bâtiments de la zone. Ces données permettent d’une part, de définir le modèle géotechnique 3D de la vallée à partir des données géotechniques et géophysiques disponibles et d’autre part, de calibrer un modèle numérique simplifié de bâtiment dans le but d’établir un modèle 3D en élément finis de la vallée intégrant le bâti en surface. Ce modèle sert ensuite à simuler numériquement la propagation des ondes sismiques dans la vallée du Var en utilisant un séisme simulé. Le modèle de sous-sol de la vallée permet de mieux délimiter l’interface bassin-substratum et les vitesses d’ondes sismiques qui constituent des éléments importants dans l’étude des effets de site. Ce modèle montre que l’épaisseur du bassin augmente du Nord vers le Sud allant de 50 m d’épaisseur à plus de 100 m sous l’aéroport de Nice avec des vitesses Vs moyennes aux alentours de 400 m.s-1. Une étude numérique réalisée à partir de cinq modèles de bâtiment en éléments finis (4 de faible hauteur et un de grande hauteur, en béton armé et maçonnerie) montre que les effets de l’ISS sont plus importants pour les bâtiments de type cantilever et que les irrégularités horizontales de rigidité jouent un rôle majeur dans l’ISS. Les campagnes d’instrumentation de bâtiments dans la vallée du Var ont permis d’obtenir un large jeu de données pour l’identification des comportements dynamiques des bâtiments, l’étude de l’ISS et la caractérisation de la variabilité spatiale du mouvement du sol. Ces campagnes denses permettent de vérifier que le premier mode de déformée des bâtiments, par la suite utilisé dans la calibration de modèle simplifiés à partir d’une relation simple, correspond à un mode de flexion. L’analyse du spectre de basculement et des fonctions du décrément aléatoire est utile pour la caractérisation de l’ISS à partir des séries temporelles verticales à la base des structures. Afin d’étudier l’influence combinée des effets de site et du bâti sur le champ d’ondes sismiques en surface, la propagation des ondes sismiques a été numériquement simulée dans cinq modèles 3D en éléments finis différents calibrés à partir d’enregistrements de vibration ambiante et incluant ou non plusieurs types de configurations de villes.

Since the 2000s, local seismic hazard studies have shown that Mayotte Island presented superficial geological formations prone to lithological site effects. The seismic sequence initiated in May 2018 confirmed the importance of such effects, both in terms of intensity and spatial extension. The analysis of the recorded strong motions showed that weathered volcanic formations are prone to significant site effects with mean amplification factors for peak ground acceleration (PGA) between 1.4 and 4.9 and that a complex combination of lithological and topographic site effects is in action. We thus implement a regional scale map of site effects for the fast calculation of strong motion and damage maps for crisis management purposes. We also provide a first estimate of key site parameters for eight stations: surface geology, resonance frequency, an amplification factor proxy for PGA, a value, if available, and an estimated EC8 soil class.; Depuis les années 2000, les études d’aléa sismique local réalisées à Mayotte ont montré que les formations géologiques superficielles présentes sur l’île étaient susceptibles de présenter des effets de site lithologiques. La séquence sismique initiée en mai 2018 a confirmé l’importance de ces effets, aussi bien en termes d’intensité que d’étendue spatiale. L’analyse des enregistrements des mouvements forts a montré notamment que les formations volcaniques altérées pouvaient être soumises à des effets de site significatifs avec des facteurs d’amplification moyens du PGA compris entre 1,4 et 4,9, et que ces effets résultaient probablement d’une combinaison complexe d’effets lithologiques et topographiques. Nous avons ensuite produit une carte d’effets de site à l’échelle régionale pour permettre le calcul en temps réel de cartes de mouvements forts et de dommages à des fins de gestion de crise. Enfin, pour les 8 sites de stations sismologiques étudiés dans cet article, nous proposons une première estimation des paramètres de sites clefs, à savoir : la géologie superficielle, la fréquence de résonance, un facteur d’amplification du PGA, une valeur du paramètre , si disponible, et une estimation de la classe de sol EC8 au site.

Un moment crucial du séminaire a été la rencontre avec deux des "inventeurs" de la méthode VAN de prévision des séismes, les professeurs Alexopoulos et Varotsos. Leurs interventions, complétées par des observations de M. Papanikolaou, géologue, ont rendu immédiatement sensible aux autres participants que, près de dix ans après sa première formulation, cette méthode représentait bien plus qu'une pratique nouvelle, instaurée dans un domaine scientifique particulier. Il s'agit certes, avant tout...

LES CAUSES DES SEISMES Ce n'est que depuis une vingtaine d'années que l'on a commencé à comprendre, dans ses grandes lignes, quelle était la cause des tremblements de terre. Et encore ne s'agit-il que de ceux que l'on appelle superficiels, ceux qui se produisent dans les deux ou trois premières dizaines de kilomètres de la croûte terrestre, là où elle est suffisamment froide (de température inférieure à 500° C environ) pour être considérée comme rigide, donc cassante. Dans ce cas, sous l'acti...

Le séminaire de formation avancée qui s’est tenu à Delphes, du 25 au 27 mars 1990, prenait place dans la série des réunions organisées par le Centre Européen de Coordination, Recherche et Documentation en Sciences Sociales (Vienne, Autriche), sous le thème général « Interdisciplinarité dans les sciences sociales ». Dans ce cadre, à partir de 1987, un groupe de chercheurs de formations très variées, appartenant aussi bien à l’Europe de l’Est qu’à l’Europe de l’Ouest, avait mis au premier plan de ses objectifs l’application des méthodes de travail inter et transdisciplinaires dans le domaine de la « gestion des risques et des crises ». Les orientations de ces chercheurs, réunis ultérieurement dans un Groupe d’Études Européen sur le Risque et la Crise (G.E.E.R.C.) ont été illustrées à Delphes dans une étude de cas consacrée au risque sismique. Autour de sismologues et géophysiciens, spécialistes de la dynamique de l’écorce terrestre, des sociologues, géographes, géologues, économistes, juristes, historiens, administratifs, ont mis en évidence la nature multidimensionnelle de ce risque, dont une gestion efficace implique que soit établie une communication réelle entre de multiples experts, décideurs et gestionnaires.

Jacques Labeyrie, l'un des auteurs de cet ouvrage a dit : "Quand on ne trouve pas de solution dans une discipline, la solution vient d'en dehors de la discipline". Ce théorème, tous les participants de cette recherche interdisciplinaire sur la prévision des séismes l'ont appliqué avec le plus grand bonheur. Les contributions de cet ouvrage en témoignent : on ne peut rêver, pour Implication d'une telle démarche scientifique de la coopération entre des spécialistes de disciplines si diverses (h...

La réunion organisée à Delphes par le Centre de Vienne, venant après celles de Syra et de Saint-Valery-sur-Somme, constitue une nouvelle étape dans une démarche orientée vers la mise en pratique concrète de l'interdisciplinarité et de la transdisciplinarité. Cette démarche s'appuie sur des méthodes de travail visant à ce que se développent de manière effective les échanges entre disciplines. Quatre mot-clés, qui se retrouvent dans le titre de ce texte, résument les principales orientations su...

AU LENDEMAIN DE DELPHES I Réunis une première fois à Delphes en mars 1990, les membres du GEERC ont adopté à l'issue du séminaire un calendrier qui comportait trois propositions de réunions, répondant chacune à des objectifs précis. Une réunion à Dubrovnik (Yougoslavie) en mai-juin, devait être consacrée à l'organisation interne du groupe et à la définition de ses orientations à moyen terme. Une réunion était envisagée à Prague à l'automne, sur le thème "terminologie et sémantique de l'inter-...

La protection à long terme contre les dommages liés aux séismes est une nécessité, et dans cette perspective, la connaissance des mouvements du sol attendus est de première importance. Il s'agit de la compréhension des processus sismiques et de celle des modifications de la déformation pour le diagnostic sismique. Cette méthode comporte 4 axes principaux: la détermination du modèle complexe du foyer et l'évaluation du risque (sur le long terme, le moyen terme et le court terme), l'établissement d'un microzonage tenant compte des effets des mouvements et des effets de site, l'analyse des effets des séismes réels (l'expérimentation est en projet), enfin l'adoption des mesures permettant de limiter les dommages à venir (règlementation, planification de l'occupation du sol, mesures de préparation des populations).

La notion de complexité contient celle d'évolution. L'évolution est produit de la complexité. Si les deux termes ne sont pas synonymes, au moins sont-ils inséparables. La compréhension des tendances modernes de la connaissance présuppose la compréhension de la complexité. Le monde semble plus complexe qu'auparavant parce que les connaissances scientifiques et les interdépendances observées, tant au niveau théorique qu'au niveau pratique, se dévoilent devant nous plus nombreuses, plus compliqu...

L'ECONOMIE STANDARD DE L'ENVIRONNEMENT ("ENVIRONMENTAL ECONOMICS"). UN MOYEN DE GERER LE RISQUE ECOLOGIQUE ? Dès les années 1960 et 1970 de nombreux travaux, notamment américains, viennent former ce qu'on appelle déjà l'économie de l'environnement et qui vise à gérer conformément à la rationalité économique les problèmes concrets d'environnement qui commencent à se poser et à constituer un véritable risque environnemental. Cette économie de l'environnement apparaît alors comme une extension d...

L'Albanie est un pays dont l'activité sismique atteint des niveaux proches de ceux de la Grèce et de la Turquie. Avec la croissance de la population et l'urbanisation, les enjeux économiques de la prévention des séismes deviennent de plus en plus importants. Une politique efficace de prévention et de protection passe d'abord par une bonne connaissance des aspects historiques et géographiques de la sismicité (importance de la cartographie pour établir une régionalisation sismique), et par l'étude des facteurs géologiques. Cette étude vise à la mise en relation des données structurales et tectoniques. Elle combine la cartographie des foyers, la cartographie des failles, les levers de cartes néotectoniques, de cartes historiques des épicentres, des intensités, des magnitudes. Toutes ces méthodes permettent d'aboutir à un zonage sismique régional, à l'échelle du pays, indispensable pour répartir les efforts à accomplir en matière de prévention et de protection.

Si on considère les développements récents de la sociologie - et des sciences sociales en général - il est clair que de nombreuses similarités peuvent être relevées entre, d'une part, la recherche sociologique sur les risques et les désastres naturels, et d'autre part, la recherche sur les progrès technologiques et les risques et désastres d'origine humaine. Un élément très important en est l'accent mis sur les impacts de la technologie et des désastres d'origine naturelle ou technologique sur la vie sociale et culturelle. Dans le texte qui suit, on montre que ce caractère univoque de l'approche sociologique n'est pas fortuit. Il a des racines profondes dans la "culture de la sociologie". Comme tel, il est en relation avec une division implicite du travail entre les sciences naturelles et les sciences sociales. Cette division du travail, et quelques composantes majeures de la "culture de la sociologie" sont les principales raisons d'une réponse inadéquate de cette discipline face au risque, à l'incertitude et aux désastres. Toutefois, il semble y avoir actuellement un changement de perspective: la prise de conscience de l'insuffisance de l'approche jusqu'alors adoptée par la sociologie, face à ces phénomènes, est en cours.

Quel est le comportement économique des agents face au risque d'une catastrophe naturelle ? Comment doit-on concevoir une politique contre les effets des catastrophes naturelles ? Prévention ou secours ? Répartition du risque ou individualisation de l'assurance ? INTRODUCTION La théorie économique du risque répond à des questions qui surgissent quand des décisions doivent être prises concernant la répartition de ressources en vue de l'amélioration de la sécurité. Le fondement de la théorie mo...

Le séminaire de formation avancée qui s'est tenu à Delphes, du 25 au 27 mars 1990, prenait place dans la série des réunions organisées par le Centre Européen de Coordination, Recherche et Documentation en Sciences Sociales (Vienne, Autriche), sous le thème général "Interdisciplinarité dans les sciences sociales". Dans ce cadre, un groupe de chercheurs de formations très variées, appartenant aussi bien à l'Europe de l'Est qu'à l'Europe de l'Ouest, a mis au premier plan de ses préoccupations la...

L'interdisciplinarité a toujours représenté une des forces motrices du développement des sciences. Cependant, l'importance de la recherche interdisciplinaire s'accroît d'une manière particulièrement forte avec la croissance - légitime - de la spécialisation de la recherche scientifique, qui atteint aujourd'hui des dimensions presque infinies. En l'absence d'une coopération interdisciplinaire solide au sein de chaque branche scientifique et, en outre, en l'absence de coopération interdisciplin...

INTRODUCTION Ce qui va suivre dérive de quelques idées nouvelles concernant la genèse des signaux sismiques utilisés par la méthode VAN, et qui m'ont été suggérées par l'étude de cette méthode depuis 1986. Tout d'abord, je rappellerai que dans les conceptions actuelles on pense que les poussées tectoniques qui déplacent les continents sont les mêmes que celles qui engendrent les séismes. Des pays entiers avancent ainsi sous leur action, dans la même direction, séisme après séisme, depuis des ...

Depuis 1983, les stations de mesure installées par l'équipe VAN (d'après les initiales des noms de ses trois animateurs) enregistrent de brusques augmentations d'intensité des courants telluriques qui permettent, après interprétation de leurs principales caractéristiques, d'effectuer des prédictions de localisation et de magnitude des séismes dont ils paraissent les précurseurs. Les principes de la méthode sont illustrés à propos de quelques exemples. Les incertitudes de la méthode utilisée et certaines erreurs enregistrées sont analysées en vue de l'amélioration de celle-ci et pour progresser dans la compréhension des mécanismes géophysiques en cause dans l'apparition des signaux électro-sismiques (SES).

Le territoire albanais est hautement sismique: il a connu, dans les 30 dernières années, 16 séismes de magnitude sup. à 5.5, et 2 de magnitude comprise entre 6.5 et 7.0 (le plus violent, 6.9 en 1979). En ce qui concerne les dommages, selon les conditions du sol, ils peuvent varier considérablement. Les études de cas montrent l'importance des conditions de sol, sur les sites, pour la nature et l'intensité des dommages: ruptures observées le long des failles, fissurations, chutes de rochers, glissements, liquéfaction... L'établissement d'un microzonage, sur la base d'une cartographie au 1/10 000 ou 1/5 000ème, pour les villes, prend en compte la distinction de 3 catégories de sols (d'après la sensibilité microtectonique, les spectres d'accélération, les intensités maximales attendues), la détermination d'aires d'amplification avec risques de liquéfaction (zones marécageuses), l'identification de zones ou points dangereux grâce aux observations géologiques et géomorphologiques (failles, versants instables..). Les résultats du microzonage servent de base à l'établissement d'un code antisismique, qui permet une sélection de sites - favorables, défavorables, dangereux - illustrée dans les études de cas sur Skodra et Tirana.

Notre époque est témoin d'une revalorisation du rôle de la notion d'incertitude au sein de plusieurs disciplines scientifiques. Néanmoins le contenu qui est accordé à cette notion n'est pas toujours le même et cela crée une confusion importante. Dans cette contribution nous soulignons les différences fondamentales existant de ce point de vue entre un système linéaire et un système non-linéaire. Le premier est régi par des lois immuables ; la seule source existante de l'incertitude est notre c...

A propos des vibrations du sol dues à un séisme Un séisme est dû à une rupture des roches en profondeur qui occasionne un déplacement rapide des deux compartiments d'une faille. C'est un phénomène bref (quelques secondes pour les séismes faibles à modérés à quelques minutes pour les séismes majeurs) qui génère des vibrations appelées ondes sismiques. Ces ondes se propagent de la profondeur vers la surface à une vitesse très importante (plusieurs kilomètres par seconde). Ce sont les vibrations superficielles du sol qui sont responsables de la plupart des dommages aux structures (immeubles, maisons, ponts, infrastructures). Les effondrements de structures sont responsables de la plupart des pertes humaines (*). Le niveau des vibrations du sol est fonction de deux paramètres de premier ordre : la taille du séisme (= la magnitude) et la distance entre la zone de rupture et le site considéré. La magnitude est une mesure de l'énergie émise par le séisme. Un séisme de magnitude modérée (4-5) peut engendrer des vibrations du sol assez fortes mais dans une zone très réduite (exemple du séisme de Barcelonnette dans la vallée de l'Ubaye du 26 février 2012 de magnitude 4.9 qui a engendré des destructions significatives dans la ville). A l'opposé, un séisme de magnitude plus forte (> 6) peut ne faire aucun dégât s'il est situé loin des zones habitées (exemple du séisme de magnitude 6 qui a eu lieu en mer entre la Corse et le continent en 1963). Il est donc primordial de connaitre où vont avoir lieu les séismes et quelle peut être leur magnitude. En plus de la magnitude et de la distance, un autre effet doit être pris en compte. Il s'agit de l'effet de site. Ce terme désigne les amplifications des ondes sismiques engendrées par les couches géologiques superficielles ou le relief topographique. Cela peut paraitre contre-intuitif, mais l'on sait maintenant que les ondes sont amplifiées par les sols mous (alluvions par exemple) en comparaison au rocher (sol formé de granite ou de calcaire par exemple). Ainsi un séisme d'une même magnitude et à une même distance génèrera des vibrations de surface plus fortes dans une vallée sédimentaire que sur un site au rocher. Un effet d'amplification peut exister aussi dans les zones escarpées (on parle alors d'effet de site topographique). Cet effet peut concerner certains villages perchés de l'arrière-pays niçois et de la vallée du Var par exemple.

A propos des vibrations du sol dues à un séisme Un séisme est dû à une rupture des roches en profondeur qui occasionne un déplacement rapide des deux compartiments d'une faille. C'est un phénomène bref (quelques secondes pour les séismes faibles à modérés à quelques minutes pour les séismes majeurs) qui génère des vibrations appelées ondes sismiques. Ces ondes se propagent de la profondeur vers la surface à une vitesse très importante (plusieurs kilomètres par seconde). Ce sont les vibrations superficielles du sol qui sont responsables de la plupart des dommages aux structures (immeubles, maisons, ponts, infrastructures). Les effondrements de structures sont responsables de la plupart des pertes humaines (*). Le niveau des vibrations du sol est fonction de deux paramètres de premier ordre : la taille du séisme (= la magnitude) et la distance entre la zone de rupture et le site considéré. La magnitude est une mesure de l'énergie émise par le séisme. Un séisme de magnitude modérée (4-5) peut engendrer des vibrations du sol assez fortes mais dans une zone très réduite (exemple du séisme de Barcelonnette dans la vallée de l'Ubaye du 26 février 2012 de magnitude 4.9 qui a engendré des destructions significatives dans la ville). A l'opposé, un séisme de magnitude plus forte (> 6) peut ne faire aucun dégât s'il est situé loin des zones habitées (exemple du séisme de magnitude 6 qui a eu lieu en mer entre la Corse et le continent en 1963). Il est donc primordial de connaitre où vont avoir lieu les séismes et quelle peut être leur magnitude. En plus de la magnitude et de la distance, un autre effet doit être pris en compte. Il s'agit de l'effet de site. Ce terme désigne les amplifications des ondes sismiques engendrées par les couches géologiques superficielles ou le relief topographique. Cela peut paraitre contre-intuitif, mais l'on sait maintenant que les ondes sont amplifiées par les sols mous (alluvions par exemple) en comparaison au rocher (sol formé de granite ou de calcaire par exemple). Ainsi un séisme d'une même magnitude et à une même distance génèrera des vibrations de surface plus fortes dans une vallée sédimentaire que sur un site au rocher. Un effet d'amplification peut exister aussi dans les zones escarpées (on parle alors d'effet de site topographique). Cet effet peut concerner certains villages perchés de l'arrière-pays niçois et de la vallée du Var par exemple.

Une des missions de l’école est de permettre aux élèves de mieux appréhender les sciences autrefois confinées dans les laboratoires scientifiques. Depuis une vingtaine d’années, un programme de sismologie éducative a été mis sur pied en France métropolitaine puis dans les Caraïbes. Le point innovant de ce programme est de permettre à des élèves d’installer un sismomètre à vocation éducative dans leur école. Avec le séisme du 12 janvier 2010 à Port-au-Prince, ce programme éducatif s’est intensifié auprès des écoles haïtiennes et notamment au collège Catts Pressoir (http ://sismo.gpetech.net). Une nouvelle génération d’élèves et d’enseignants s’approprie aujourd’hui cette approche d’éducation au risque sismique au sein d’un même projet coopératif présent dans plusieurs écoles sur le territoire haïtien. Avec une dizaine de stations installées dans les Caraïbes, la réalisation du programme a dépassé le simple objectif de mise à disposition de signaux sismiques qu’auraient pu procurer les centres de surveillance. Par une appropriation de la mesure scientifique, l’élève s’implique et réalise l’apprentissage de notions complexes autour des géosciences. Le développement d’outils simples, la mise au point d’expériences concrètes associées à une démarche d’investigation permet de construire avec les élèves une culture scientifique de qualité et une éducation citoyenne du risque., Yonn nan misyon lekòl la se pèmèt elèv yo byen konprann lasyans ki anvan sa, te fèmen anndan laboratwa syantifik yo. Depi yon ven ane, yon pwogram sismoloji edikatif te mete kanpe sou tè prensipal Lafrans ak nan Karayib la. Pwen inovatè nan pwogram sa a se pèmèt elèv yo enstale yon sismomèt edikasyonèl nan lekòl yo. Avèk tranbleman tè 12 janvye 2010 la nan Pòtoprens, pwogram edikasyon sa a entansifye nan lekòl ayisyen yo, an patikilye nan kolèj Catts Pressoir (http://sismo.gpetech.net). Yon nouvo jenerasyon elèv ak pwofesè ap pran posesyon apwòch edikasyon risk sismik sa a nan yon sèl pwojè koperativ ki anndan plizyè lekòl an Ayiti.Avèk yon dizèn estasyon enstale nan Karayib la, realizasyon pwogram sa a depase senp objektif bay siyal sismik nou te kap jwenn nan sant siveyans yo. Lè elèv lan apwo-priye li de mezi syantifik la, li vin patisipe epi aprann konsèp konplèks alantou jeosyans. Devlopman zouti ki senp, devlopman eksperyans konkrè ki asosye ak yon apwòch envestigasyon fè li posib pou nou bati ak elèv yo yon bon kalite kilti syantifik ak yon edikasyon sitwayen sou risk.

Seismic hazard assessments must consider different aspects that are involved in an earthquake process and affect the surface ground motion. Those aspects can be classified into three main kinds. 1) the source effects are related to the rupture process and the release of energy. 2) the path effects related to the propagation of energy inside Earth. 3) the influence of the shallow layers geotechnical characteristics; the so-called site-effects. The site effects are considered in risk mitigation through the evaluation of the seismic soil response. Under cyclic solicitations the soil shows a non-linear behavior, meaning that the response will not only depend on soil parameters but also on seismic motion input characteristics (amplitude, frequency content, duration, …). To estimate the non-linear site response, the usual practice is to use numerical simulations with equivalent linear analysis or truly non-linear time domain approach. In this document, we study the influence of the nonlinear soil behavior on the seismic site response by analyzing the earthquake recordings from borehole array configurations. We use the Kiban Kyoshin network (KiK-Net) data. All 688 sites are instrumented with two 3-components accelerometers, one located at the surface and the another at depth. From these data, we compute the ground motion amplifications from the surface to downhole recordings by the computing Fourier spectral ratios for the aim to compare between the spectral ratio for weak and strong ground motion. The main effect of the non-linear behavior of the soil on the site transfer function is a shift of the amplification towards lower frequencies. We propose a new methodology to quantify those changes and study the nonlinear effects. This work results in a site-dependent relationship between the changes in the site response and the intensity parameter of the ground motion. The method is tested analyzing the records of the earthquake of Kumamoto (Mw 7.1, 2016). Posteriorly, we propose to integrate a correlation between seismic moment and the duration of the fault (Courboulex et al., 2016) in the empirical Green’s function method. This methodology was applied to simulate one seduction event in Equator, and we compare the results with the records of the Pedernales earthquake (Mw 7.8, 2016) in the city of Quito. We attempt to take in account the nonlinear effects in the empirical Green’s function method. We use the methodologies of the first part of this document based on the frequency shift parameter. The procedure could be implemented in other methodologies that can predict an earthquake at a rock reference site, such as the stochastic methods. We test the procedure using the accelerometric records for one of the aftershocks o the Tôhoku earthquake (Mw 7.9)., L'évaluation de l’aléa sismique doit tenir compte des différents aspects qui interviennent dans le processus sismique et qui affectent le mouvement du sol en surface. Ces aspects peuvent être classés en trois grandes catégories : 1) les effets de source liés au processus de rupture et à la libération d'énergie sur la faille. 2) les effets liés à la propagation de l'énergie sismique à l'intérieur de la Terre. 3) l'influence des caractéristiques géotechniques des couches peu profondes ; appelé effet de site. Les effets de site sont pris en compte dans la mitigation des risques par l'évaluation de la réponse sismique du sol. Lors de sollicitations cycliques, le sol présente un comportement non-linéaire, ce qui signifie que la réponse dépendra non seulement des paramètres du sol mais aussi des caractéristiques du mouvement sismique (amplitude, contenu en fréquence, durée, etc.). Pour estimer la réponse non-linéaire du site, la pratique habituelle consiste à utiliser des simulations numériques avec une analyse linéaire équivalente ou une approche non-linéaire complète. Dans ce document, nous étudions l'influence du comportement non-linéaire du sol sur la réponse du site sismique en analysant les enregistrements sismiques des configurations des réseaux de forages. Nous utilisons les données du réseau Kiban Kyoshin (KiK-Net). Les 688 sites sont tous équipés de deux accéléromètres à trois composantes, l'un situé à la surface et l'autre en profondeur. À partir de ces données, nous calculons les amplifications du mouvement du sol depuis la surface jusqu'aux enregistrements en fond de puit à l'aide des rapports spectraux de Fourier. Une comparaison entre le rapport spectral pour le faible et le fort mouvement du sol est alors réalisée. Le principal effet du comportement non-linéaire du sol sur la fonction de transfert du site est un déplacement de l'amplification vers les basses fréquences. Nous proposons une nouvelle méthodologie et un nouveau paramètre appelé fsp pour quantifier ces changements et étudier les effets non-linéaires. Ces travaux permettent d'établir une relation site-dépendante entre le paramètre fsp et le paramètre d'intensité du mouvement du sol. La méthode est testée sur les données accélérométriques du séisme de Kumamoto (Mw 7.1, 2016). Nous proposons ensuite d’utiliser des corrélations entre moment seismic et la duration de la faille (Courboulex et al., 2016), obtenues à partir d’une base de données globale de fonctions source et une méthode basée sur l’approche des fonctions de Green empiriques (EGF) stochastiques pour simuler les mouvements forts du sol dus à un futur séisme. Cette méthodologie est appliquée à la simulation d’un séisme de subduction en Équateur et comparée aux données réelles du séisme de Pedernales (Mw 7.8, 16 avril 2016) dans la ville de Quito. Nous proposons enfin de combiner la méthode de simulation de mouvements forts par EGF et la prise en compte des effets non-linéaires proposée dans les premiers chapitres. La méthode est testée sur les données accélérométriques d’une réplique du séisme de Tohoku (Mw 7.9).

L'invention de la sismologie est intimement liée à l'avènement des premiers instruments permettant d'enregistrer les vibrations du sol, à la fin du XIXe siècle. Cependant, il existait alors déjà une large connaissance des tremblements de terre, de leurs effets et des moyens de s'en protéger, peu à peu organisée en savoir scientifique. La sismologie de l'ingénieur est née de la volonté de quantifier l'amplitude des mouvements du sol, à travers la mesure et la modélisation, pour une utilisation rationnelle des protections contre les tremblements de terre, en particulier dans la construction. Cette volonté s'est exprimée parallèlement au développement de l'instrumentation sismologique, en particulier au Japon et en Californie, par la construction de modèles de prédiction des mouvements forts et de la réponse des structures de génie civil à ces mouvements.Les modèles empiriques font aujourd'hui peu à peu place à des modèles fondés sur la physique, sur des domaines de plus en plus grands et sur des maillages de plus en plus petits. Il faut cependant rappeler que la modélisation numérique en dynamique des sols et des structures a pour objectif minimal de reproduire les observations et que ses nombreux paramètres d'entrée sont choisis de manière bien plus adéquate après une campagne de mesure qu'à la lecture d'une table de valeurs génériques. En effet, en géosciences, mais aussi en génie civil, les propriétés mécaniques de nombreux matériaux mais aussi la géométrie des structures sont très incertaines, voire inconnues et doivent donc être mesurées. Il ne s'agit pas (seulement) d'améliorer la précision des modèles de prédiction mais bien de leur permettre de livrer les bons ordres de grandeur, il en va donc de leur pertinence même. Enfin, si des modèles entièrement basés sur la physique des phénomènes sont souhaitables puisqu'ils sont les seuls à permettre une extrapolation objective à des situations qui ne se sont jamais produites, les modèles empiriques combinant physique des phénomènes et observations sous forme statistique sont toujours nécessaires. Ils sont en général plus simples à mettre en œuvre, moins précis mais souvent plus justes et permettent des calculs sur des domaines plus grands, avec plus d'éléments. L'objectif de mon travail est de proposer de nouvelles méthodes pour intégrer des observations sismologiques dans des modèles de prédiction du mouvement du sol et de la réponse des structures puis d'appliquer ces méthodes à des cas réels, typiques, afin de diriger les recherches méthodologiques futures vers les maillons de la chaîne de l'analyse du risque sismique qui peuvent bénéficier d'améliorations. Il s'agit également, suite à un événement destructeur, de comprendre l'origine des dommages observés et d'aider à l'analyse de la sécurité à court et à long terme. L’exposé est structuré en trois parties : l'étude des effets de la géologie locale sur l'amplification des ondes sismiques, l'étude de la réponse des structures de génie civil, en particulier les bâtiments et enfin la sismologie de l'ingénieur dans le contexte de l'après-séisme.

It has been observed repeatedly in post-seismic investigations that structures having frequencies close to foundation soil frequencies exhibit significantly heavier damages (Caracas 1967, Mexico 1985, Pujili, Ecuador 1996; L’Aquila 2009). However, these observations are generally not taken directly into account neither in present-day seismic regulations (small scale), nor at large-scale seismic risk analysis. We thus encounter frequently an incoherent precision level between hazard studies that are capable of reliably mapping the ground frequency, the actual possibilities of analyzing the dynamic behavior of the building, and the final vulnerability and risk maps. A comprehensive numerical analysis to investigate the effect of coincidence between soil and building frequencies is performed. A total of 887 realistic soil profiles are coupled with a set of 141 elastoplastic oscillators with a single degree of freedom and their combined (non-linear) response are computed both for linear and non-linear soil behavior, for a large number (60) of input signals of various PGA levels and frequency contents. The associated damage is quantified on the basis of the maximum displacement as compared to both yield and ultimate post-elastic displacements, according to the RISK-UE European project recommendations (Lagomarsino and Giovinazzi, 2006), and compared with the damage obtained in the case of a similar building located on bedrock. The correlation between this soil/rock damage increment and a number of simplified mechanical and loading parameters is then analyzed using a neural network approach. The results emphasize the key role played by the building/soil frequency ratio even when both soil and building behave non-linearly; other important parameters are the PGA level, the soil/rock impedance contrast and the building ductility. A specific numerical investigation based on simulation of ambient noise for the whole set of 887 profiles also indicates that the impact of soil/rock impedance contrast may be satisfactory replaced using the amplitude of H/V ratio. Moreover the effect of coincidence appears to be an important observation not only in the linear site analysis response but also in the nonlinear site response: in spite of a large nonlinearity level reached spectral coincidence occurs, however at a shifted frequency ratio towards lower values. The elaborated method allows a very easy implementation, using ambient vibration measurements both at ground level and within buildings. A very illustrative example application is shown for the city of Beirut (Lebanon)., Il a été observé maintes fois dans les enquêtes post-sismiques que les structures ayant des fréquences similaires à celles du sol de fondation présentent des dommages beaucoup plus importants (Caracas 1967, Mexique 1985, Pujili, Equateur 1996; L'Aquila 2009). Cette observation de bon sens n'est cependant que très peu, ou de façon très indirecte, prise en compte d'une part dans les réglementations parasismiques (échelle du bâtiment), et d'autre part dans les études de risque et de scénario à l'échelle urbaine. On assiste ainsi souvent à un niveau de précision incohérent entre les études d'aléa, qui sont maintenant à même de cartographier de manière fiable les fréquences de sol, les possibilités actuelles en matière d'analyse du comportement dynamique des bâtiments, et les cartes de vulnérabilité et de risque finales. Une analyse numérique complète pour étudier l'effet de coïncidence entre les fréquences du sol et du bâtiment est effectuée. Un ensemble de 887 profils de sol réalistes est couplé avec un total de 141 oscillateurs élastoplastiques à un degré de liberté, et leurs réponses combinées (non linéaires) sont calculées à la fois pour un comportement de sol linéaire et non-linéaire, pour un grand nombre (60) de signaux d'entrée avec différents niveaux de PGA et contenu fréquentiel. Les dommages associés sont quantifiés sur la base du déplacement maximal comparé à la fois par rapport aux déplacements élastiques et ultimes, selon les recommandations du projet européen RISK-UE (Lagomarsino et Giovinazzi, 2006), et par rapports aux dommages obtenus dans le cas d’un bâtiment similaire situé sur le substratum rocheux. La corrélation entre les incréments de dommages entre sol et rocher et un certain nombre de paramètres simples mécaniques et de chargement est ensuite analysée en utilisant une approche de réseau neuronal. Les résultats soulignent le rôle clé joué par le rapport de fréquence bâtiment / sol, même lorsque le sol et la bâtiment se comportent de manière non linéaire; d'autres paramètres importants sont le niveau de PGA, le contraste d’impédance sol/rocher et la ductilité du bâtiment. Une enquête numérique spécifique basée sur la simulation du bruit ambiant pour l'ensemble des 887 profils indique également que l'impact du contraste d’impédance sol/rocher peut être cohéremment remplacée en utilisant l'amplitude du rapport H/V. Aussi l'effet de coïncidence apparaît comme une observation importante, non seulement dans la réponse de l'analyse des sites linéaires, mais aussi dans la réponse d'un site non-linéaire: en dépit d'un niveau important de non-linéarité atteint la coïncidence spectrale se produit, mais à un rapport de fréquence décalé vers des valeurs inférieures. La méthode élaborée permet une mise en œuvre très facile, en utilisant des mesures de vibrations ambiantes, tant au niveau du sol et à l'intérieur des bâtiments. Un exemple d'application très illustratif est représenté pour la ville de Beyrouth (Liban).

National audience; This paper presents a two-step probabilistic approach to deal with problems involving high-dimensional input parameter spaces. Firstly, the effective stochastic dimension is identified using a screening method. The most important parameters are then modelled as random variables and the others are represented by their mean values. Then, the variability of the model response is evaluated by the decomposition method. This approach is used to assess the integrity of timber roofs of residential houses under seismic event. The seismic loading is modelled by real earthquake ground motion records representing the seismic hazard of the city of Le Moule in Guadeloupe. The variability of the damage accumulated in the structure is properly assessed by computing the statistical moments and the construction of the probability density. The results have shown that the uncertain parameters have significant effect on the variability of the damage accumulated in timber joints located on the bracing members. In addition, the damage variability and the PGA near-collapse are closely correlated. Finally, the probabilistic computation results have been used to construct fragility curves, which are very useful for the design of timber roofs; Cet article présente une approche de calcul probabiliste permettant de traiter des problèmes à grand nombre de paramètres incertains. Le calcul probabiliste est effectué en deux étapes: la première consiste à déterminer la dimension stochastique effective en utilisant une technique de criblage, et la deuxième étape consiste à caractériser la variabilité des réponses d’un modèle mécanique en utilisant la méthode de décomposition de la dimension. Cette application a été utilisée pour évaluer l’intégrité d’une toiture à ossature bois vis-à-vis de l’aléa sismique de la ville du Moule en Guadeloupe. La variabilité des indicateurs d’endommagement de la toiture a été caractérisée d’une manière optimale par l’estimation des moments statistiques et la construction de la densité de probabilité. Les résultats ont montré que l’effet de l’aléa des paramètres incertains est plus significatif sur la variabilité de l’endommagement enregistré dans les assemblages situés sur les membres de contreventement. De plus, cette variabilité est plus importante lorsque le PGA de ruine associé au signal sismique est élevé. Enfin, une procédure de post-traitement des résultats du calcul probabiliste a permis de construire les courbes de fragilité de la toiture très utiles pour les ingénieurs

National audience; Experience of past earthquakes as well as "earthquake" civil-protection's exercises underlines the need for crisis managers to have at their disposal rapid-response tools able to assess consequences caused by earthquakes, even for moderate events. This paper presents a transposition of the American simplified approach "PAGER" for France, allowing the rapid assessment of losses resulting from earthquakes by crossing an intensity map with population considered as a spatialized proxy of vulnerable assets. Finally, while existing rapid response tools are based on the diptych instrumental measurements from seismic sensors / macroseismic individual testimonies collected online via dedicated forms, exploratory tracks of "crowd-sourcing" are under consideration in order to feed the models with additional citizen-based data.; L'expérience acquise après séismes ainsi que dans le cadre d'exercices « séisme » de sécurité-civile montre que les gestionnaires de crise ont besoin de disposer d'outils pour identifier rapidement l'ampleur des conséquences occasionnées, y-compris dans le cas d’événements modérés. Aussi, cet article présente une déclinaison française de l'approche américaine simplifiée « PAGER », permettant l'estimation des pertes consécutives à un séisme par le croisement d'une carte d'intensité avec une donnée de population considérée comme un proxy spatialisé des enjeux vulnérables. Enfin, et alors que les outils de réponse rapide existants reposent sur le diptyque mesures instrumentales en provenance des capteurs sismologiques / témoignages macrosismiques individuels recueillis en ligne via des formulaires dédiés, des pistes exploratoires de « crowd-sourcing » sont à l'étude, dans le but d'alimenter les modèles de pertes de données citoyennes complémentaires.

National audience; Experience of past earthquakes as well as "earthquake" civil-protection's exercises underlines the need for crisis managers to have at their disposal rapid-response tools able to assess consequences caused by earthquakes, even for moderate events. This paper presents a transposition of the American simplified approach "PAGER" for France, allowing the rapid assessment of losses resulting from earthquakes by crossing an intensity map with population considered as a spatialized proxy of vulnerable assets. Finally, while existing rapid response tools are based on the diptych instrumental measurements from seismic sensors / macroseismic individual testimonies collected online via dedicated forms, exploratory tracks of "crowd-sourcing" are under consideration in order to feed the models with additional citizen-based data.; L'expérience acquise après séismes ainsi que dans le cadre d'exercices « séisme » de sécurité-civile montre que les gestionnaires de crise ont besoin de disposer d'outils pour identifier rapidement l'ampleur des conséquences occasionnées, y-compris dans le cas d’événements modérés. Aussi, cet article présente une déclinaison française de l'approche américaine simplifiée « PAGER », permettant l'estimation des pertes consécutives à un séisme par le croisement d'une carte d'intensité avec une donnée de population considérée comme un proxy spatialisé des enjeux vulnérables. Enfin, et alors que les outils de réponse rapide existants reposent sur le diptyque mesures instrumentales en provenance des capteurs sismologiques / témoignages macrosismiques individuels recueillis en ligne via des formulaires dédiés, des pistes exploratoires de « crowd-sourcing » sont à l'étude, dans le but d'alimenter les modèles de pertes de données citoyennes complémentaires.