Réponse sismique des bâtiments et interaction sol - structure dans l'agglomération grenobloise (P.-Y. Bard, 1997)

[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le LGIT

Titre du projet

Réponse sismique des bâtiments et interaction sol - structure dans l'agglomération grenobloise
[ cf. publications associées ]

Type d'aléa

Risque sismique

Année

1997

Mots-clés

Vulnérabilité du bâti - Risque sismique - Bruit de fond - Interaction sol-structure

Champs disciplinaires

Sismologie, dynamique des structures

1) Organismes et auteurs

Organisme pilote	LGIT
Organisme(s) associé(s)	ENTPE - LCPC - Instituto de Ingenieria Mexico - Université Thessalonique
Coordonnateur	Pierre-Yves BARD (LGIT / LCPC)
Participants	Philippe GUEGUEN, Martin CARDENAS, Claude BOUTIN, Jean-François SEMBLAT, F.J. CHAVEZ-GARCIA, K. PITILAKIS, G. MANOS

2) Contexte du projet

Site(s) d'étude

Mexico, Grenoble (tour Mont-Blanc, Ile-Verte) et Vaulx-en-Velin

Contexte de l'étude

- Partenariat avec ENTPE (C. Boutin, Lyon) dans le cadre du contrat de plan Etat-Région.

Objectif : analyser expérimentalement la représentativité des fonctions de transfert obtenues à partir de mesures de bruit de fond, et en tirer des conclusions et des méthodes d’analyse plus poussées.

- Attribution par le LCPC d’une bourse de thèse pour la période 1997-2000 (Ph. Gueguen).
+ Financement au titre de la coopération franco-mexicaine (programme ECOS-NORD) du séjour au LGIT d’un doctorant mexicain de l’UNAM (Martin Cardenas Soto) travaillant sur le cas de Mexico.

Objectif : tester – partiellement – expérimentalement une théorie sur les effets de l’interaction sol structure, dont l’éventuelle confirmation pourrait remettre en question assez fondamentalement la pratique du génie sismique en milieu urbain.

Programme plus vaste

(Thèse de Ph. Guéguen)

Initiation du projet

Participation du PGRN

Montant du financement (k€)	9,147 k€ (60 kF)
Part du CG38 - PGRN	10 %
(Co)-Financements	Bourse LCPC + ECOS Nord (collaboration franco-mexicaine)

Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN

Ces crédits ont financé 100% du coût marginal.

Le Pôle a joué un rôle initiateur par effet levier en permettant d’avoir des premiers résultats (étude sur le terrain) pour démarrer ces travaux.

3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs

Comparer les mesures de bruit de fond (projet de 1996) de celles découlant de l’enregistrement en bâtiment des mouvements dus aux séismes, en vue de préciser la pertinence et les limites de ces mesures de bruit de fond.

Poursuite de l’étude amorcée en 1996 sur les effets possibles de l’interaction sol-structure en affinant les mesures et l’identification des signatures des grands immeubles, et en améliorant les programmes de calcul.

Méthodologie

Installation pendant quelques mois de plusieurs stations sismologiques dans un bâtiment de l’agglomération, en enregistrement continu.
Traitement des données à l’aide de différentes techniques (rapport spectral, identification de système, fonctions de Green empiriques) et comparaison des informations recueillies sur le comportement dynamique du bâtiment instrumenté avec celles obtenues à partir du seul bruit de fond.

Modélisation numérique de l’interaction sol-structure : méthode de calcul validée par confrontation avec des observations instrumentales sur un cas très bien contrôlé, et amélioration des codes de calcul.

Résultats

Les fréquences fondamentales de vibration mesurées sur le bruit de fond sont proches de celles observées pendant un séisme, mais légèrement supérieures. Les fonctions de transfert correspondantes ont des amplitudes comparables.

Résultats en cours de traitement lors de la rédaction du rapport…

4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels

Chercheurs en sismologie, concepteurs en génie parasismique (AFPS) et gestionnaires du risque sismique

Production scientifique

- Méthodologie innovante
- Production de connaissances locales / régionales
- Production de connaissances théoriques

Produits délivrables

Partenariats

- Préexistant
- Qui se poursuit

Partenariat actuellement en sommeil avec les mexicains (qui travaillent sur d’autres projets).

Retombées du projet

Résultats obtenus sur l’interaction sol-structure : thèse de Ph. Guéguen…

Ce projet a débouché sur le projet ACI « Catastrophes Naturelles » (2001-2004).

5) Valorisation du projet

Publications et communications

Publications directes :

1. Gueguen, P., P.-Y. Bard et J.-F. Semblat, 1999. Interaction site-ville sous sollicitation sismique. 5ème Colloque National de l’AFPS, ENS Cachan, 19-21 Octobre 1999, Vol. I, 57-64.

1. Guéguen, P., and P.-Y. Bard, 1998. Contamination of ground motion by building vibration, Proceedings of the Second International Symposium on the Effects of Surface Geology on seismic motion, Yokohama, December 1-3, 1998 (Balkema), 2, 407-412.

2. Guéguen, P., and P.-Y. Bard, 1999. Seismic wavefield radiated from building structures into soft soils, Second International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Lisbon, June 21-25, 1999, 1, 359-364.

3. Philippe Guéguen : Interaction sismique entre le sol et le bâti: de l'interaction sol-structure à l'interaction site-ville Thèse UJF, financement LCPC, soutenue le 18/10/2000, 184 pages. (Directeur de thèse).

4. Guéguen, P., J.-F. Semblat et P.-Y. Bard, 2000. Interaction sismique sol-structure-sol en milieu urbain: modélisation par éléments finis, Revue Française de génie Civil, 4-1, 9-33.

5. Guéguen, P., P.-Y. Bard, and C. Oliveira, 2000. Distant motion from an isolated RC-building model: experimental and numerical approaches, Bull. seism. Soc. Am., 90-6, 1464-1479.

6. Guéguen, P., P.-Y. Bard, and F.J. Chavez-Garcia, 2002. Site-city interaction in Mexico City like environments: an analytical study, Bull. seism. Soc. Am., 92-2, 794-811.

7. Guéguen, P., P.-Y. Bard, J.-F. Semblat, 2002. Interaction Site-Ville : un nouvel aspect de l'aléa sismique, Bulletin de liaison des laboratoires des Ponts-et-Chaussées, 236, p. 17-36.

8. Bard, P.-Y., 2001. From soil-structure interaction to site-city interaction: may urban development modify the local seismic hazard?, 18th Symposium of the International School of Geophysics “ADVANCES IN THE ASSESSMENT OF EARTHQUAKE AND VOLCANIC HAZARDS”, Session II: Modeling and prediction of strong ground motion, EMCSC, Erice, Sicily, 5 - 15 July, 2001.

Conséquences plus lointaines :

1. Cardenas, M., P.-Y. Bard, et F. J. Chavez-Garcia, 1999. Comportement dynamique des bâtiments sous fortes sollicitations : le cas de Mexico. 5ème Colloque National de l’AFPS, ENS Cachan, 19-21 Octobre 1999, Vol. I, 181-188.

2. Cardenas, M., P.-Y. Bard, P. Gueguen et F. J. Chavez-Garcia, 1999. Modélisation des fonctions d’impédance pour une étude d’interaction sol-structure. Application des modèles de cône. 5ème Colloque National de l’AFPS, ENS Cachan, 19-21 Octobre 1999, Vol. I, 189-196.

3. Cardenas, M., P.-Y.Bard, P. Gueguen et F. J. Chavez-Garcia, 2000. Soil-structure interaction in Mexico City. Wave field radiated away from Jalapa building ; data and modelling. XII World Conference on Earthquake Engineering, Auckland (New-Zealand), January 30 – February 4, 2000.

4. Guéguen, Ph., P.-Y.Bard, and J.-F. Semblat, 2000. From soil-structure to site-city interaction. XII World Conference on Earthquake Engineering, Auckland (New-Zealand), January 30 – February 4, 2000.

5. Bard, P.-Y., Ph. Gueguen, J.-F. Semblat, F.J. Chavez-Garcia, 2001. Local seismic hazard and site-city interaction, XIIth Conference on “Soil Dynamics and Earthquake Engineering”, Philadelphia, October 8-11, 2001.

6. Guéguen, P., P.-Y. Bard, J.-L. Chazelas et J.-F. Semblat, 2003. "Séismes dans la ville". Pour la Science, 8 pages, Août 2003.

7. Semblat, J.-F., M. Kham, P. Guéguen et P.-Y. Bard, 2004. Could "site-city interaction" modify site effects in urban areas ? Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, August 2004, Paper # 1978.

8. Guéguen, P., C. Cornou, P.-Y. Bard et F. Dunand, 2003. Origine des bouffées haute énergie observées sur le bassin de Grenoble. VIème Colloque National de l’AFPS, Ecole Polytechnique, 1-3 Juillet 2003, Vol. I, 211-220. [pdf]

9. Kham, M., J.-F. Semblat, P.-Y. Bard et P. Guéguen, 2003. Etude de l'interaction site-ville à l'aide d'un modèle de ville simplifié basé sur la méthode des éléments de frontière. VIème Colloque National de l’AFPS, Ecole Polytechnique, 1-3 Juillet 2003, Vol. I, 229-236. [pdf]

10. Chazelas, J.-L., P. Guéguen, P.-Y. Bard et J.-F. Semblat, 2003. Modélisation de l'effet site-ville en modèle réduit centrifugé: validation des techniques expérimentales. VIème Colloque National de l’AFPS, Ecole Polytechnique, 1-3 Juillet 2003, Vol. I, 245-252. [pdf]

11. Marc Kham : Propagation d'ondes simqiues deans les bassins sédimentaires : des effets de site à l'interaction site-ville. Thèse ENPC, financement LCPC, soutenue le 15/03/2004, 294 pages.

12. Bard, P.-Y., J.-L. Chazelas, P. Guéguen, M. Kham, J.-F. Semblat, 2005. Site- City Interaction. Chapter 5 of the book "Assessing And Managing Earthquake Risk [Geo-Scientific And Engineering Knowledge For Earthquake Risk Mitigation: Developments, Tools And Techniques] ", C.S. Oliveira, A. Roca and X. Goula Editors, SPRINGER (new book series on Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering). 530 p., Hardcover ISBN: 1-4020-3524-1, p.91-114.

13. Cornou, C., P. Guéguen, P.-Y. Bard, and E. Haghshenas, 2005. Ambient noise energy bursts observation and modeling: Trapping of harmonic structure-soil indiced waves in a topmost sedimentary layer, Journal of Seismology, 8, 507-524. [pdf]

Pages Web

[Programme de recherche départemental]