commémoration de la journée du 21/05/2003 Boumerdes GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils commémoration de la journée du 21/05/2003 Boumerdes la prévention par une reglementation technique de la construction plus fiable PR Abdelkrim CHELGHOUM Professeur en Numérique et Génie Parasismique Directeur de recherche (USTHB) Président G.P.D.S (laboratoire Génie Parasismique, Dynamique et Sismologie) Président Club des Risques Majeurs Consultant Principal GAIM Ltd Derbyshire (GB)

La mort de milliers d’hommes GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils La mort de milliers d’hommes Introduction

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils La destruction de villes entières Introduction

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Engendrement de crises économiques Introduction

Conditions de site locales GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils La cause de ces dégâts DÉGÂTS Niveau du séisme Qualité de la construction Type de sol Conditions de site locales Effet de site Introduction

Définition d’un évènement sismique GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Définition d’un évènement sismique Site Parcours Source Les facteurs qui gouvernent un événement sismique Introduction Partie I Partie II Conclusion

Types d’effets de site GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Types d’effets de site Effets de site topographiques Effets de site liés à la constitution du sous sol Foyer Introduction Partie I Partie II Conclusion

Types d’effets de site GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Types d’effets de site Les effets de site topographiques Introduction Partie I Partie II Conclusion

Les effets de site sédimentaires GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Types d’effets de site Les effets de site sédimentaires Introduction Partie I Partie II Conclusion

Causes des effets de site GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Causes des effets de site  Contraste de rigidité vertical Contraste de rigidité latéral Variation latérale du substratum Topographie de surface Introduction Partie I Partie II Conclusion

Le séisme de México City 1985 Le séisme de Kozani (Grèce)1995 GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Quelques exemples sur les effets de site Le séisme de México City 1985 Le séisme de Kozani (Grèce)1995 Introduction Partie I Partie II Conclusion

Méthodes d’évaluation des effets de site GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Méthodes d’évaluation des effets de site MÉTHODES EXPÉRIMENTALES Rapports spectraux Fonctions récepteurs Méthode de NAKAMURA Fonctions  de Green empiriques Inversion généralisée MÉTHODES NUMÉRIQUES Méthodes simples Méthodes avancées Calcul manuel Analyse simple par ordinateur Méthodes analytiques Méthodes de rai Éléments de frontière Éléments finis Différences finies Introduction Partie I Partie II Conclusion

Prise en compte réglementaire des effets de site GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Prise en compte réglementaire des effets de site REGLES PS92 H B C D (i) A (I) b c a  1 y  =1 pour I-i  0,40 Si H>10m et i<I/3  =1+0,8(I-i-0,4) pour 0,40  I-i  0,90  =1,40 pour I-i  0,90 Classe Description Vs (m/s) A Sol rocheux Sable, gravier ou argile surconsolidée ³800 ³400 B Gravier ou Sable de densité moyenne argile moyennement raide 200  Vs < 350 C Sol lâche ou de raideur faible < 200 Classification des sols Facteur d’amplification topographique Introduction Partie I Partie II Conclusion

Prise en compte réglementaire des effets de site GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Prise en compte réglementaire des effets de site LE CODE SISMIQUE CHINOIS GBJ 11-89  Classe Description Vs (m/s) SCI Sol rocheux ³800 SCII Sol ferme ³500 SCIII Sol semi ferme Sol semi mou 250 < V s < 500 140 < V s < 250 SCIV Sol mou < 140 Classification des sols Distance épicentrale Période Tg SC I SC II SC III SC IV Séisme en champ proche Séisme en champ lointain 0.25 0.30 0.40 0.65 0.25 0.40 0.55 0.85 Spectre de réponse selon conditions de site Introduction Partie I Partie II Conclusion Périodes caractéristiques des site Tg(s)

Effets de site induits à Corso lors du séisme de Boumerdes GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Effets de site induits à Corso lors du séisme de Boumerdes CARTE DE CORSO Introduction Partie I Partie II Conclusion

Reconnaissance géotechnique GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Reconnaissance géotechnique RECONNAISSANCE GÉOTECHNIQUE Trois profils de sol sur le site des silos tout autour de la structure Deux profils de sol sur le site de la cité des 122 logements Cité 122 logements Introduction Partie I Partie II Conclusion

Analyse simple par ordinateur GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Méthode et hypothèse de calcul  MÉTHODE ADOPTÉE Analyse simple par ordinateur Réponse sismique de profils de sol Les profils de sol sont subdivisés en colonnes verticales espacées de 3m Chaque colonne est considérée comme un profil de sol isolé Chaque couche de sol est définie par : hi, i, i et Vsi L’onde excitatrice est introduite sous forme d’accélérogramme La non linéarité est prise en compte par un schéma itératif en supposant un comportement linéaire équivalent Introduction Partie I Partie II Conclusion

Formulation théorique GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Formulation théorique CALCUL DE LA REPONSE SISMIQUE DES PROFILS DE SOL Hypothèses sur les profils de sol  Caractéristiques de l’onde sismique Introduction Partie I Partie II Conclusion

Position des profils de sol par rapport aux silos GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Position des profils de sol par rapport aux silos Profil -3- Profil -2- Profil -1- NORD SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS Introduction Partie I Partie II Conclusion

Étude du site des silos Résultats du profil-1- Profil -1- NORD SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS Profil -1- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Accélération maximale en surface libre le long du profil-1- GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Accélération maximale en surface libre le long du profil-1- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Représentation de l’accélération maximale en surface libre GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Représentation de l’accélération maximale en surface libre Distance (m) EST OUEST Introduction Partie I Partie II Conclusion

Amplification maximale et fréquence fondamentale GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Amplification maximale et fréquence fondamentale Introduction Partie I Partie II Conclusion

Résultats du profil-2- Profil -2- GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Résultats du profil-2- Profil -3- Profil -2- Profil -1- NORD SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS Profil -2- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Accélération maximale en surface libre GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Accélération maximale en surface libre Introduction Partie I Partie II Conclusion

Amplification maximale et fréquence fondamentale GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Amplification maximale et fréquence fondamentale Introduction Partie I Partie II Conclusion

Profil -3- Étude du site des silos Résultats du profil-3- GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Résultats du profil-3- Profil -3- Profil -2- Profil -1- NORD SILOS DE STOCKAGE DES GRAINS Profil -3- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Accélération maximale en surface libre le long du profil-3- GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Accélération maximale en surface libre le long du profil-3- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Représentation de l’accélération maximale en surface libre GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Représentation de l’accélération maximale en surface libre Distance (m) EST OUEST Introduction Partie I Partie II Conclusion

Amplification maximale et fréquence fondamentale GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Amplification maximale et fréquence fondamentale Introduction Partie I Partie II Conclusion

Accélération maximale en surface GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Accélération maximale en surface Introduction Partie I Partie II Conclusion

GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Amplification sismique entre le substratum et la surface libre Introduction Partie I Partie II Conclusion

Fonction de transfert entre le substratum et la surface libre GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Fonction de transfert entre le substratum et la surface libre Introduction Partie I Partie II Conclusion

Spectre de réponse tout autour des silos GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  Spectre de réponse tout autour des silos Introduction Partie I Partie II Conclusion

COMPARAISON DES RÉSULTATS GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  COMPARAISON DES RÉSULTATS La batterie endommagée Sur le site étudié, ils existent plusieurs silos répartis en 5 batteries La batterie située à l’extrémité EST du site a été cisaillée à deux niveaux lors du séisme du 21 mai 2003 de Boumerdes Introduction Partie I Partie II Conclusion

Étude du site des silos COMPARAISON DES RÉSULTATS GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  COMPARAISON DES RÉSULTATS 22 m 68 m Une batterie regroupe 9 silos en béton armé sa masse est de 8,98.106 kg sa rigidité est de 10,33.109 N/m sa fréquence propre de vibration est donnée par : Introduction Partie I Partie II Conclusion

La batterie est entrée en résonance avec les vibrations du sol GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  COMPARAISON DES RÉSULTATS La fréquence propre d’une batterie de silos est de l’ordre de 5,6 Hz La batterie est entrée en résonance avec les vibrations du sol La fréquence fondamentale des colonnes de sol du côté EST est comprise entre 5,5 et 5,75 Hz Introduction Partie I Partie II Conclusion

La batterie est entrée en résonance avec les vibrations du sol GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des silos  COMPARAISON DES RÉSULTATS La fréquence propre d’une batterie de silos est de l’ordre de 5,6 Hz La batterie est entrée en résonance avec les vibrations du sol La fréquence fondamentale des colonnes de sol du côté EST est comprise entre 5,5 et 5,75 Hz Introduction Partie I Partie II Conclusion

Étude du site des de la cité des 122 logements GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements Plan de localisation des profils de sol -270- et -280- Groupe ERIAD (Silos) S.E N.W E W Nord Profil -280- Cité des 122 logements -270- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Résultats du profil -270- Cité des 122 logements GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements Résultats du profil -270- Groupe ERIAD (Silos) S.E N.W E W Nord Profil -280- Cité des 122 logements -270- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Accélération maximale en surface libre GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements Accélération maximale en surface libre Introduction Partie I Partie II Conclusion

Amplification maximale et fréquence fondamentale GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements Amplification maximale et fréquence fondamentale Introduction Partie I Partie II Conclusion

Résultats du profil -280- Cité des 122 logements GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements Résultats du profil -280- Groupe ERIAD (Silos) S.E N.W E W Nord Profil -280- Cité des 122 logements -270- Introduction Partie I Partie II Conclusion

Accélération maximale en surface libre GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements Accélération maximale en surface libre Introduction Partie I Partie II Conclusion

Amplification maximale et fréquence fondamentale GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements Amplification maximale et fréquence fondamentale Introduction Partie I Partie II Conclusion

COMPARAISON DES RÉSULTATS GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Étude du site des de la cité des 122 logements COMPARAISON DES RÉSULTATS  La fréquence de vibration des bâtiments effondrés est estimée selon le RPA 99 CT = 0,05 (Portiques autostables en béton armé) 9,18m 12,24m hN = (Hauteur totale des bâtiments de 3 et 4 niveaux) 3,06Hz pour les bâtiments de 3 niveaux f = 3,80Hz pour les bâtiments de 4 niveaux La fréquence de vibration des colonnes du profil-280  3 Hz La fréquence de vibration des colonnes du profil-270  3,75 Hz Survenance du phénomène de résonance Introduction Partie I Partie II Conclusion

L’accélération enregistrée à Kaddara lors du séisme du GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Méthode et hypothèses de calcul  Composante EW L’accélération enregistrée à Kaddara lors du séisme du 21 mai 2003 à Boumerdes   Introduction Partie I Partie II Conclusion

L’accélération enregistrée à Kaddara lors du séisme du GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Méthode et hypothèses de calcul  Composante EW L’accélération enregistrée à Kaddara lors du séisme du 21 mai 2003 à Boumerdes   Introduction Partie I Partie II Conclusion

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CONCLUSION RECOMMANDATIONS GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils CONCLUSION RECOMMANDATIONS Les effets de site sont d’une importance vitale Les paramètres qui contrôlent ces effets sont : mécaniques géométriques L’estimation des effets de site nécessite la connaissance de : structure du sous-sol profondeur du substratum rocheux contraste d'impédance entre le substratum et le sol mou géométrie du subsurface L’interaction des ondes de surface avec les irrégularités du subsurface ont un rôle important sur l’amplification sismique. Des prospections géophysiques et géotechniques pour des simulations développées. La prise en charge des effets de site devient indispensable dans les étapes de calcul. Introduction Partie I Partie II Conclusion

Risques majeurs : une réalité pour le tissu urbain existant !! GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Risques majeurs : une réalité pour le tissu urbain existant !! Quantification du risque sismique ou autre. Risque =Aléa * Enjeu   

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Aléa (Seismic Hazard): Probabilité (par exemple Annuelle) une secousse sismique atteigne ou dépasse une certaine intensité. Risque (Seismic Risk): Espérance mathématique de pertes (vies humaines et biens exposés). Vulnérabilité (Vulnerability): d’une construction : ratio du coût des dommages probables au coût de la construction

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Objectif Recherché: Risque acceptable. Coût acceptable. Prescription de non - effondrement. Prescription de limitation des dommages.

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Études fines des sols d’assise Enchaînement d’événements - phénomènes induits successifs Plans d’aménagement urbains et régionaux - limiter l’ampleur de ces effets 

Exemple enchaînements d’évènements déclenchés par un séisme: GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Exemple enchaînements d’évènements déclenchés par un séisme: Tremblement de terre → Glissement de terrain - liquéfaction – tassement éboulement → Inondation   

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils TEST DE LIQUEFACTION

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Tremblement de terre → Incendies isolés → Embrasement total   

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Tremblement de terre → contamination eau potable → Épidémies   

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Tremblement de terre → Tsunami → Inondation de lieux éloignés 

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Faciliter les opérations de secours Faciliter l’organisation de la vie après le sinistre Faciliter et accélérer la remise en l’état des installations et la reconstruction des ouvrages endommagés. 

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Les biens à protéger, par ordre de priorité, dans une région à forte activité sismique Centres de commandements (présidence de la République, ministères , protection civile, Assemblées ...etc. ) Installations économiques Infrastructures de base de la ville ou de la région : « lifelines » (lignes de la vie) Hôpitaux et cliniques Habitations Services sociaux 

Mesures de prévention en matière de protection contre le séisme GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Mesures de prévention en matière de protection contre le séisme Délimitation des zones à haut risque. choix du site. répartition des activités et de la population. modes d’utilisation du sol.   

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils réseaux routier, ferroviaire et aéroportuaire. conception générale de systèmes d’alimentation conception détaillée des divers éléments de l’agglomération urbaine (forme des édifices, disposition des rues, aménagement du paysage, etc.….) 

TYPOLOGIE DES CONSTRUCTIONS GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils TYPOLOGIE DES CONSTRUCTIONS Catégorie A : Composant la majorité des maisons de la Casbah et quartiers mitoyens, construction en pisé, argile, en pierre tout-venant, avec raidisseurs en bois : (Casbah d’Alger, de Constantine, Dellys, Cherchell, Oran etc.

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Catégorie B : Immeubles en murs porteurs : pierre taillée, mœllons et planchers métalliques en voûtin. Constructions mixtes maçonnerie et Acier. Ce type de construction représente 95% du bâti ancien (tissu colonial) et constituant l’essentiel des centres villes et principales artères des grandes métropoles telle que Alger (Rue Didouche Mourad, Rue Ben Mhidi, Bab el oued, Bel-cour, Ruisseau et quartiers mitoyens),Oran, Constantine et Annaba. Immeubles ( en Rez de Chaussés +5 étages en général)

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Catégorie C : Constructions nouvelles en poteaux-poutres, (portiques autostables) représentant la majorité des maisons individuelles, bâtiments et ouvrages publics (système traditionnel).

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Catégorie D : Constructions en caissons (Béton Armé) et constructions mixtes (voiles+portiques) Ce type de construction a vu le jour depuis l’avènement du séisme de Chlef du 10/10/1980 et généralisé depuis le séisme de Boumerdes du 21/05/2003

CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils GPDS CABINET d’Etudes, Expertises, Contrôle et Conseils Catégorie E Ouvrages dits « intelligents » « Smart buildings » dont la conception est basée sur les principes de base du « Génie Parasismique »