Effets de la variatbilité spatiale du mouvement sismique sur la réponse des structures

Abstract

Une analyse sismique rigoureuse des structures étendues requiert en plus d’une meilleure modélisation structurelle, une connaissance rationnelle de l’action sismique en surface libre agissant sur tous les points de liaison de la structure avec le sol. De récentes observations ont montré que le mouvement sismique du sol peut varier significativement en surface libre, dans la phase, le contenu fréquentiel ainsi que dans l’intensité du mouvement. Plusieurs phénomènes sont responsables de la variabilité spatiale des mouvements sismiques (VSMS): la différence des temps d'arrivée des ondes sismiques aux différents supports de la structure, la perte de cohérence du mouvement sismique due aux réfractions et réflexions, l’effet de site dû à différence des propriétés mécaniques du sol sous appuis et le dernier phénomène est l'atténuation due à l'amortissement du sol ainsi qu'à la dissipation d'énergie. La VSMS peut induire des réponses très différentes de celles causées en considérant un chargement uniforme. Elle induit des forces internes pseudo-statiques et elle excite les modes symétriques et antisymétriques des structures. Les forces totales peuvent être supérieures aux forces générées par une excitation uniforme selon les caractéristiques de la structure et celles du sol. Dans le présent travail, l’analyse des réponses des structures soumise aux effets de la VSMS est effectuée. La modélisation de l’effet de site requiert la caractérisation des profils de sol sous chaque appui en termes de fonctions de transfert. Ces fonctions ont été déterminées analytiquement en se basant sur la propagation verticale des ondes sismiques planes S dans un profil de sol ayant une variation de module de cisaillement qui augmente avec la profondeur en puissance. Trois applications ont été effectuées, il s’agit d’analyser les effets de la VSMS sur les structures modélisées en poutres continues (ponts route) avec et sans tenir compte des effets de site. Une structure réelle de pont à haubans de Mila, à l’est Algérien, long de 502m est analysée sous l’effet de site. L’analyse a montré que l’effet de site est tellement important qu’il faut le prendre en considération avec beaucoup d’attention lors de l’analyse sismiques des structures ancrées dans des conditions de sol différentes. La détermination des composantes pseudo-statiques des réponses est essentielle, ces dernières traduisent les déplacements différentiels et induisent des forces additionnelles qui peuvent causer des ruptures.