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Les particularités du milieu urbain: vulnérabilité physique


bentafat_rachid
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Les particularités du milieu urbain: vulnérabilité physique et interaction site-ville

Vulnérabilité physique

La vulnérabilité physique représente la réponse du milieu urbain à l'aléa sismique. Cette notion requiert des informations liées au comportement physique des constructions d'une zone urbaine. Devant le faible taux de renouvellement du parc immobilier, l'essentiel de la vulnérabilité physique provient du bâti existant. A l'échelle d'une ville, devant l'étendue et la diversité du parc immobilier, il convient d'utiliser des méthodes d'évaluation à grande échelle (meso-échelle). Ces dernières doivent être les plus efficaces et les plus représentatives possibles de la qualité et de la répartition spatiale du bâti. Elles doivent surtout être cohérentes avec les analyses à petites échelles (i.e. l'échelle de la construction).

Des méthodes probabilistes européennes (GNDT, RISKUE, EMS98) existent, essentiellement élaborées à partir d'observations post-sismiques. Elles ont permis de proposer des probabilités de dommage basées sur des observations pour des niveaux de sollicitation et des configurations structurales. D'autres approches consistent à évaluer la déformation des bâtiments en fonction d'une sollicitation statique (courbe de capacité) ou à définir un seuil dit d'intégrité au-delà duquel la structure commence à s'endommager. A la différence des évaluations probabilistes, ces deux dernières méthodes nécessitent un haut niveau de connaissance de la structure, des matériaux utilisés et des dispositions constructives, informations rarement disponibles pour le bâti existant. La caractérisation du comportement des structures, à toutes les échelles et cartographiée à différentes échelles, est l'objectif que nous nous fixons. Cet objectif peut paraître incongru pour un laboratoire de géophysique, mais il nous semble légitime et logique dans la mesure où:

1. Notre objectif est le risque, non pas seulement l'aléa;

2. Cette thématique de vulnérabilité est peu abordée dans le milieu académique français (ENTPE);

3. Nous y incluons une démarche expérimentale propre à la géophysique;

4. Il correspond à l'attente de certaines de nos tutelles (LCPC, IRD).

Des travaux au LGIT ont déjà été engagés, en particulier sur la validité des mesures de bruit de fond dans les structures par rapport à leur comportement sous séismes forts et sur l'identification du bâti à l'aide de méthodes grande échelle. Nous envisageons de poursuivre ces actions suivant trois axes principaux:

* La caractérisation du bâti orientée vers l'identification de la vulnérabilité, à l'aide d'analyses géo-statistiques et de photographies aériennes. Des études récentes ont prouvé l'utilité des techniques laser et InSar appliquées aux villes pour définir les zones de dommage les plus sévères après un séisme. Des informations sur les structures sont ainsi inversées à partir des images. On s'attachera alors en particulier à exprimer les incertitudes sur l'identification de la vulnérabilité des constructions réalisée de façon cohérente à celles de l'évaluation de l'aléa probabiliste.

* L'identification de la déformation des structures sous sollicitations sismiques. L'utilisation du bruit de fond sismique sera optimisée de façon à identifier l'ensemble des déformations prévisibles sous séismes. Une étroite relation existe alors avec les courbes de capacité nous donnant pour un déplacement donné les probabilités d'endommagement d'une structure. Un effort particulier sera fait pour exprimer l'endommagement en fonction de déformations limites, calées sur des observations de mouvements forts en immeubles. Un point en particulier sera traité concernant la signification et la représentation de l'amortissement estimée par des données de bruit de fond. Ce thème demeure totalement inexploré à l'heure actuelle.

* L'expression de la vulnérabilité intégrée, c'est-à-dire en tenant compte des différents modes d'évaluation. Cette dernière partie fait écho aux besoins exprimés en terme de méthodes d'évaluation par les ingénieurs, les praticiens et les collectivités nationales et européennes.

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Interaction site-ville

Le quadriennal 2003-2006 a vu le développement des études portant sur l'interaction site-ville (Guéguen & Bard, 2005). La mise en évidence de ce phénomène, réalisée pour un bâtiment isolé de façon analytique et expérimentale, pose les problèmes suivants:

1. La caractérisation expérimentale de l'effet site-ville. Les interactions multiples entre structures doivent être prises en compte et identifiées à l'aide de techniques sismologiques construites sur le bruit de fond et les enregistrements de séismes.

2. La modélisation mathématique de la ville soumise à une sollicitation sismique. Ce travail se fera en collaboration étroite avec Ioan Ionescu, Professeur à l'université de Savoie. Cela permettra la prise en compte à l'échelle globale de la disparité du bâti à l'échelle locale dans sa contribution au mouvement du sol. Le problème mathématique posé est identique à celui rencontré dans la prise en compte des hétérogénéités de petite taille dans leur contribution aux propriétés de frottement de la faille à l'échelle supérieure.

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