Calcul du mouvement sismique associé à un séisme de référence pour un site donné avec prise en compte de l'effet site : méthode empirique linéaire et modélisation de l'effet de site non-linéaire
Résumé
Two methods are used to estimate the seismic motion for a given site, considering site effect. In the first part of the thesis, the empirical method is used. The data of the Kyoshin network are used in order to develop several attenuation laws with new classification systems for taking into acount site effect. The site classification systems are based on two parameters: VS 30 and Fo. VS 30 is the shear velocity averaged over the upper 30 meters and Fo is the fundamental resonance frequency deduced from horizontal to vertical spectral ratio (HVSR) computed on seismic events. The new classification systems are applied to acceleration response spectra and to other ground motion parameters (duration, Arias intensity, etc). In the second part of the thesis, the seismic motion is estimated with the " site specifie" approch. In this case, the considered site is described as a layered media with homogeneous laterally infinite layers. Three codes are used to model the non-linear behaviour of soils : SHAKE (equivalent linear), NOAH and CYBEROUAKE (non-linear codes). Several tests are performed to compare the three codes, the third one uses in situ recorded data at Port Island and Kushiro Port (Japan). This tests show the importance of time history modelling especially for frequencies higher than 5 Hz. Finally the site of Synchrotron (Grenoble, France) is studied in order to evaluate the infuence of shallow layers on seismic motion. This study show that, in that particular case, the seismic motion is due to global site effect (3D geometry of the valley) rather than local site effect (non-linear behaviour of shallow layers).
Deux approches sont mises en oeuvre pour calculer le mouvement sismique associé à un séisme de référence en considérant les conditions locales du site étudié : " loi empirique " et " site spécifique". Dans la première partie de la thèse (approche " loi empirique"), de nouvelles lois d'atténuation sont déterminées à l'aide des données du réseau japonais K-NET. La classification de site se fait à l'aide de VS 30 (célérité moyenne des ondes de cisaillement sur 30 mètres de profondeur) mesuré in situ et/ou de Fo (fréquence prédominante du site déterminée à l'aide d'enregistrements de séismes). A l'aide de ces deux paramètres, de nouveaux systèmes de classification de site sont proposés et appliqués au spectre de réponse en accélération, ainsi qu'à d'autres paramètres de description du mouvement sismique (durée, intensité, etc). Dans la deuxième partie de la thèse le site étudié est décrit par un milieu stratifié horizontal composé de couches homogènes dont le comportement est modélisé par simulation numérique. Trois codes de calcul sont utilisés pour évaluer l'effet de site non linéaire : SHAKE (linéaire équivalent), NOAH et CYBEROUAKE (non linéaires). Les tests réalisés dans cette partie ont mis en évidence les faiblesses du modèle linéaire-équivalent par rapport aux modèles non linéaires pour les fréquences supérieures à 5 Hz. Par ailleurs, des calculs effectués à partir d'enregistrements obtenus à Port Island et Kushiro Port (Japon) ont montré l'intérêt d'utiliser des enregistrements obtenus en profondeur pour réaliser des calculs non linéaires. A la suite de ces tests, le site du Synchrotron (Grenoble) est étudié afin d'évaluer l'influence du comportement mécanique des couches superficielles de sol sur le mouvement sismique. Il ressort de cette étude que le mouvement sismique prévisible sur le site étudié dépend davantage de l'effet de site global dû à la géométrie tri-dimensionnelle de la cuvette grenobloise que de l'effet de site local (sols superficiels).