Vitesse (exprimée en m/s)On mesure les vitesses du sol dans les trois directions en fonction du temps. La vitesse« en réponse » au séisme est un paramètre du comportement dynamique des structures.La vitesse à laquelle se font les déformations dans une structure conditionnel’amortissement de l’énergie dynamique sous forme de chaleur (Forcesamorties = Coefficient(s) propre(s) au(x) matériau(x) x Vitesse(s) ). Cettedissipation de l’énergie dynamique réduit le niveau de contraintes dans la structure, doncses déformations (voir ci-dessous). Ainsi, pour les matériaux à coefficient d’amortissementnon négligeable, l’équation du séisme en fonction du temps introduit le paramètre de lavitesse.Figure 53 - Exemple de vélocigramme verticalEn abscisse le temps en secondes, en ordonnée la vitesse en m/s.Déplacement (exprimé en m)On mesure les déplacements du sol dans les trois directions en fonction du temps. Unestructure flexible peut subir des niveaux d’accélérations et des forces d’inertie acceptablesau regard de son dimensionnement, mais ses déformations peuvent être trop importantesà différents égards (pérennité de la structure, compatibilité avec les éléments secondaireset équipements.<strong>Le</strong>s déplacements (déformations de la structure « en réponse » au séisme)possiblement importants sur les structures flexibles doivent être évalués etéquilibrés par les forces de rappel (Forces de rappel = coefficient(s) de raideurde la structure x déplacement). Il faut raidir (ou amortir, voir ci-dessus) les structuresdont la flexibilité provoquerait des déformations inacceptables.Figure 54 - Sismogramme Est-Ouest du séisme ligure de 1887.<strong>Le</strong>s premiers sismomètres enregistraient des déplacements. <strong>Le</strong>s oscillations mécaniques du bras autour d'unaxe vertical donnaient une "ordonnée courbe". Visiblement l’appareil s’est déréglé vers l’Est pendant leséisme.Introduction à la sismologie appliquée à l’usage des architectes et ingénieursPatricia BALANDIER pour DDE Martinique – SECQUIP – Juillet 2001 Page 42
4.3. Représentation du mouvement enregistré en un site parson signal fréquentiel : le « spectre de réponse »Notion préalable :<strong>Le</strong> phénomène de mise en résonance d’un système par une oscillation forcéeChaque système (défini par ses matériaux et sa géométrie) a une « période propred’oscillation » : c’est celle de ses oscillations libres, jusqu’à arrêt du mouvement, aprèsune action unique le déplaçant (déformant) de sa position d’origine (exemple desoscillations du punching-ball après une poussée unique). La durée de cette période,propre au système, dépend de sa raideur, de sa masse et de la nature des liaisons entreses éléments et avec le « sol d’implantation ».Lorsque ce système est mis en mouvement par une action dynamique répétée du« sol d’implantation », si la période de cette action correspond à la période propred’oscillation du système, l’amplitude du mouvement du système augmente rapidement parmise en résonance. (Exemple de la balançoire qui reçoit de petites impulsions « encadence » avec sa période propre d’oscillation, ce qui fait croître l’amplitude dumouvement avec un faible apport énergétique, alors que des impulsions plus fortes, maisde période aléatoire seraient susceptibles de la ralentir et réduire l’amplitude de sesoscillations. N-B : L’analogie avec un oscillateur élastique déformé par les forces d’inertien’est pas exacte, mais l’illustration du phénomène de mise en résonance est valable)Ainsi, chaque site, caractérisé par ses données physiques (matériaux, géométrie desaccidents topographiques et/ou géométrie des couches de sol meuble sur le substratum),est un système qui va amplifier (ou atténuer) les différentes périodes qui composent lesignal sismique qui lui parvient depuis la source, en le « filtrant ». Chaque site auradonc un signal propre en réponse à un séisme donné.De même, chaque structure est un système qui possède une (ou plusieurs) période propred’oscillation et qui va amplifier (ou atténuer) les différentes composantes du signal propreau site. La « réponse » d’une structure est caractérisée par le niveaud’amplification ou d’atténuation du mouvement sismique que le sol luitransmet. <strong>Le</strong>s constructions dont une période propre d’oscillation correspond àcelle(s) qui est (sont) amplifiée(s) par le site vont entrer en résonance avec lemouvement propre du site d’implantation, et leur mouvement « en réponse »pourra être multiplié par 3 et plus par rapport au mouvement de référence aurocher. C’est un des principaux facteurs de ruine totale en cas de séisme.La conception parasismique des structures vise, entre autres, la prévention del’amplification des secousses reçues du sol par la structure.<strong>Le</strong>s études de sismologie visent donc la production, entre autres outils d’aide à laconception, de spectres de réponse, graphiques permettant à l’architecte et àl’ingénieur qui savent les lire de prendre en considération le phénomène d’amplificationpossible des secousses par la construction projetée.On doit donc distinguer (voir ci-après):- <strong>Le</strong> spectre de réponse d’un site à un séisme donné,- <strong>Le</strong> spectre de réponse d’un site aux différents séismes régionaux possiblesIntroduction à la sismologie appliquée à l’usage des architectes et ingénieursPatricia BALANDIER pour DDE Martinique – SECQUIP – Juillet 2001 Page 43