Avez-vous dit "Champ libre" ?

Présentation de Fabrice Hollender (CEA, ISTerre), Isabelle Douste-Bacqué (ISTerre), Hélène Jund (Eost), Emeline Maufroy (ISTerre) et Paola Traversa (EdF) à la demi-journée des opérateurs du RAP | 20 mai 2021

Transcript

1. 1 AVEZ-VOUS DIT “CHAMP LIBRE” ? RETOUR SUR LES CAMPAGNES DE MESURES DU PROJET RAP (AO) INSTAL RETOUR SUR LE QUESTIONNAIRE DE MISE EN ŒUVRE DES STATIONS RAP Fabrice HOLLENDER (CEA, ISTerre), Isabelle DOUSTE-BACQUÉ (ISTerre), Hélène JUND (EOST), Emeline MAUFROY (ISTerre), Paola TRAVERSA (EdF), et tous les contributeurs au questionnaire de mise en œuvre ! – Demi-journée virtuelle des opérateurs du RAP | 20 mai 2021 –
2. 2 POINT TRÈS RAPIDE SUR L’AVANCEMENT DE LA CARACTÉRISATION DES STATIONS RAP
4. 4 6 stations dans les Pyrénées (septembre 2019)
5. 5 5 stations en Martinique en mars 2020 Attendez moi, je suis presque là !!!
6. 6 5 stations en Guadeloupe en mars 2020… au printemps 2022 ! (+ 8 stations ‘FR’ en juin 2021)
7. 7 DE QUOI A BESOIN LA ‘SISMOLOGIE DE L’INGÉNIEUR’ ? (PREMIÈRE PARTIE)
8. 8 Pourquoi a t’on besoin d’enregistrements sismiques en « sismologie de l’ingénieur » ? ▪ Etablissement de catalogue de sismicité (localisation, magnitude…) : permet (entre autres!) l’application des études d’évaluation de l’aléa sismique (déterministes ou probabilistes…) ▪ Mais connaître l’occurrence et les caractéristiques des séismes, ne suffit pas ! Il faut aussi être en mesure de « convertir » les magnitudes et distances hypocentrales des séismes de en mouvement du sol (par exemple en accélération) en champ libre. ▪ Mouvements en champ libre : mouvements à la surface, sans perturbation aucune par des éléments artificiels (bâtiments, structures divers) ▪ La R&D en génie parasismique (comportement des bâtiments, interaction sol-structure) a aussi besoin de disposer de données empiriques dans des bâtiments équipés.
9. 9 L’importance des “GMPEs” (Ground Motion Prediction Equations) GMPE(s) spectral acceleration (f) = function (M, R,…) mathematical regression (usually in response spectra domain) Strong motion databases
10. 10 Accéléromètres ou large-bandes ? ▪ La dichotomie entre « sismologie fondamentale » et « sismologie de l’ingénieur » est avant tout une question de fréquence : la sismologie de l’ingénieur a avant tout besoin de signaux entre ~ 0.3 et 30 Hz ▪ Les signaux issus des large-bandes peuvent aussi être utiles (ex : zones non couvertes par des d’accéléromètres) pour la sismologie de l’ingénieur (si leurs signaux sont valides dans la bande de fréquence ad-hoc) ! ▪ Le choix des accéléromètres est motivé par une question de dynamique (éviter la saturation en cas de mouvements forts)
11. 11 EFFETS DE « DALLE » ET EFFET DE PROFONDEUR : PREMIERS CONSTATS
12. 12 Effet de “dalle”
13. 13 Effet de “dalle” (suite) Interaction significative pour sur les « sols mous » Pas ou peu d’interaction sur les « sites rocheux » (ou du même ordre de grandeur que la variabilité spatiale ➔ Effets « micro-ISS » (micro interaction sol-structure)
14. 14 Effets de profondeur (résultats expérimentaux)
15. 15 Effets de profondeur : simulations
16. 16 EFFETS TOPOGRAPHIQUES Nouveauté : disponibilité du MNT à 5 m sur presque toute la France ! Calcul systématique de l’effet topographique (proxy E. Maufroy) sur toutes les stations
17. 17 Effet de site topopgraphique
18. 18 Et effet ‘micro-topographiques’
19. 19 DE QUOI A BESOIN LA ‘SISMOLOGIE DE L’INGÉNIEUR’ ? (DEUXIÈME PARTIE)
20. 20 De quoi les signaux enregistrés sont-ils constitués ? Mouvement sismique enregistré = Mouvement sismique incident Effet de site ‘lithologique’ (1D, 2D, 3D) Effet de site topographique ‘global’ x x Effet de la profondeur Effet ‘micro-topo’ Effet ‘micro-ISS’ x x x Effet ISS (bâtiments) x Effets naturels Effets naturels mais conditionnés par les choix d’implantation locale Effets artificiels
21. 21 De quelles stations les études d’aléa ont-elles besoin ? Mouvement sismique enregistré = Mouvement sismique incident Effet de site ‘lithologique’ (1D, 2D, 3D) Effet de site topographique ‘global’ Effet de la profondeur Effet ISS (bâtiments) Effet ‘micro-topo’ Effet ‘micro-ISS’ x x x x x x ▪ D’une majorité de stations « en champ libre » (à la surface, sans perturbation ‘artificielle’) ▪ Et quelques stations « de référence » : Mouvement sismique enregistré = Mouvement sismique incident Effet de site ‘lithologique’ (1D, 2D, 3D) Effet de site topographique ‘global’ Effet de la profondeur Effet ISS (bâtiments) Effet ‘micro-topo’ Effet ‘micro-ISS’ x x x x x x
22. 22 LES RETOUR SUR INVESTISSEMENT DE LA CONSTITUTION DE LA BASE DE DONNÉES RAP-RESIF !
23. 23 Analyse ‘globale’ des réponses des stations ▪ Inversions généralisées : estimation des réponses de site exprimées par rapport à une ou des stations de référence ▪ GMPEs et « dS2S » : estimation des réponses de site exprimées par rapport à la moyenne de toute la base de donnée ➔ Expriment l’intégralité de la réponse d’une station (tous les effets confondus !)
24. 24 Analyse « H/V séisme »
25. 25 Motivations du projet « Instal » et du questionnaire ▪ Projet INSTAL □ Se convaincre que les effets de profondeurs et « micro-ISS » ne sont pas anecdotiques □ Qualifier des méthodologies pour estimer ces effets ▪ Questionnaire : □ Avoir un premier « état des lieux » global de la situation du réseau, □ Avoir un retour d’expérience des pratiques de mise en œuvre, identifier d’éventuelles disparités de mise en œuvre entre les réseaux, □ Disposer d’information nécessaire à la compréhension de la réponse des sites (tout facteur confondus) □ Pouvoir identifier les stations a priori sujettes à des effets ISS, micro ISS, de profondeur… □ Pouvoir identifier les stations pouvant candidater à la qualification « champ libre », voire à la qualification « station de référence » □ Avoir des éléments de réflexion pour l’amélioration et l’évolution du RAP
26. 26 RÉSULTATS PRÉLIMINAIRES DU PROJET « INSTAL » Station X Y Z STMU 48.583800 7.765530 140.0 Strasbourg HOHE 48.658742 7.484304 274.0 Hohengoeft ECH 48.21546 7.158735 575.0 Echery OGFO 45.208742 5.821009 220.0 Montbonnot OG35 46.044516 5.571265 896.0 Champdor-Corcelles OGSA 45.036806 6.400931 2106.0 Lautaret
27. 27 OGSA : Large-bande permanent / Accéléromètre « champ libre » Acc. champ libre tempo. Acc. perm. LB perm. 4 m
28. 28 HOHE : Large-bande permanent / Accéléromètre « champ libre » Acc. champ libre tempo. Acc. perm. LB perm. 20 m
29. 29 HOHE : Accéléromètre permanent / Accéléromètre « champ libre » Acc. champ libre tempo. Acc. perm. LB perm. 20 m
30. 30 STSM-ECH : Accéléromètre permanent / Accéléromètre « champ libre » Acc. perm. Acc. champ libre tempo. 30 m
31. 31 OG35 : Large-bande permanent / Accéléromètre « champ libre » Acc. perm. Acc. champ libre tempo. 40 m
32. 32 STMU : Accéléromètre permanent / Accéléromètre « champ libre » Acc. perm. Acc. champ libre tempo.
33. 33 STMU (suite)
34. 34 STMU: la signature du pilier vu pas les différentes approches
35. 35 OGFO : Accéléromètre permanent / Accéléromètre « champ libre » Acc. champ libre tempo. Acc. perm.
36. 36 OGFO: H/V avant/après modernisation en 2015
37. 37 Différences de réponse entre accéléromètres et large-bandes colocalisés
38. 38 Un effet… « bac à sable » ? Amortissement des hautes fréquences ?
39. 39 DÉPOUILLEMENT QUESTIONNAIRE (106 questionnaires retournés et traités, + 33 fiches Antilles !)
41. 41 Ancrage des accéléromètres Enterré mode post-sismique (6%) Ancré avec bride (35%) Ancré système standard (42%) Ancrage à vérifier (10%) Non fixé (7%)
42. 42 Attention aux chutes d’objet (et aux regards non ancrés) en cas de séisme !
43. 43 Des couplages très variés Euh… no comment… Enterré, mode « post-sismique » Ancré directement dans la roche Sur dalles, dans des regards (ou buses) plus ou moins grand Dans les sous-sols, sur des dalles découplées Dans les sous-sols, couplée aux fondations Le grand classique : dalle intérieure non découplée Sur des petits piliers en béton
44. 44 Couplage des accéléromètres Sur fondations (3%) Petit pilier béton (4%) Dalle intérieure, non découplée (37%) Dalle de grande taille, découplée (4%) Dalle de taille moyenne, découplée (8%) Dalle de petite taille, découplée (8%) Regard de grande taille (4%) Regard de taille moyenne (11%) Regard de petite taille (12%) Ancré au milieu géologique (2%) Enterré mode post-sismique (6%) en « » Autres curiosités... 2 ( %)
45. 45 Accéléromètre en intérieur : de l’abris de jardin en bois aux bâtiments massifs
46. 46 Localisation des accéléromètres Structure souterraine (15%) Intérieur grand bâtiment (31%) Proche grand bâtiment (5%) Intérieur bâtiment de taille intermédiaire (11%) Intérieur structure légère maçonnée (10%) Extérieur (24%) Intérieur structure légère bois ou préfabriqué (4%)
47. 47 Localisation des accéléromètres
48. 48 Quelques idées de mise en œuvre intéressantes
49. 49 Conclusions and perspectives ▪ Projet INSTAL : □ Finaliser traitement stations EOST / attendre entre quelques séismes stations ISTerre □ Autres stations à équiper ? ▪ Questionnaire : finaliser les fiches ▪ Groupe de travail international sur REX des mises en œuvre des stations accélérométriques ▪ Réflexion en cours sur des manipes de comparaison de différentes solutions ▪ Rédaction d’un « Guide de bonne pratique pour l’installation des accéléromètres » ▪ Continuer les comparaisons accéléromètres vs large-bandes sur les sites où il y a des différences inexpliquées… ▪ Estimation systématique de l’effet de profondeur sur les sites RESIF standardisés.
50. 50 Quelles évolutions pour le RAP ? ▪ Besoin de plus de stations en ‘vrai’ champ libre ! ▪ Besoin de plus de stations de référence (surtout dans certaines régions) !