SÉISMES ET SISMOLOGIELe génie parasismique

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Aléa probabiliste et réponse des structures

Trois paramètres contrôlent la réponse dynamique des structures, et par conséquent leur état à la fin de la sollicitation : la valeur de sa période d'oscillation par rapport à la période de la sollicitation, son amortissement et l'amplitude du mouvement du sol. Les codes de dimensionnement présentent les règles de l'art afin de rendre les constructions sûres. Les respecter, c'est s'assurer que tout a été mis en œuvre afin d'atteindre cet objectif. En particulier, le zonage sismique, issu de l'étude d'aléa probabiliste, définit un niveau d'accélération contre lequel se protéger. En fonction de l'importance de la structure et du niveau de performance à atteindre, les spectres de réponse finalisent le dimensionnement en tenant compte des propriétés dynamiques de la structure (période et amortissement) et de ses conditions de sols. Ils s'appuient sur les équations de la réponse dynamique d'une structure énoncées précédemment. Pour un accélérogramme donné, il est possible de calculer les accélérations (vitesses et déplacements) maximales que subirait une structure à 1 D.D.L. de période T et d'amortissement ξ. En répétant l'opération pour plusieurs périodes, il est possible de tracer la courbe enveloppe des accélérations maximales des structures. La courbe obtenue s'appelle le spectre de réponse (fig. 4). À période nulle, la structure étant très rigide, l'accélération subie par la structure vaut l'accélération maximale du sol. Cette dernière est fixée par l'évaluation de l'aléa probabiliste, rendant compte du niveau de sismicité de la zone et modulé en fonction de l'importance de la structure. En vue d'une application pratique, la forme des spectres de réponse est standardisée aux conditions de site près et s'applique à tout type de structure.

Spectres de réponse sismique des constructions

Dessin : Spectres de réponse sismique des constructions

Dessin

Spectres de réponse en accélération calculés pour diverses valeurs de magnitude sismique. Les valeurs à période nulle correspondent aux accélérations maximales du mouvement du sol observées pour les mêmes signaux. 

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En fonction de la région, des caractéristiques de la structure et de son site, le spectre de réponse définit ainsi l'accélération et donc les efforts que devra supporter la structure pour être conforme à la réglementation (fig. 5).

Réponse sismique selon la nature du sol

Dessin : Réponse sismique selon la nature du sol

Dessin

Spectres de réponse réglementaires (document Eurocode, volet 8, EC8) en accélération applicables en France, pour les différentes catégories de sols. Les catégories de sols sont définies en fonction de la vitesse moyenne de propagation des ondes de cisaillement S sur les 30 derniers mètres... 

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Magnitudes sismiques et accélération du sol

Magnitudes sismiques et accélération du sol
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Philippe GUÉGUEN, « SÉISMES ET SISMOLOGIE - Le génie parasismique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 octobre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/seismes-et-sismologie-le-genie-parasismique/