Date post: | 12-Sep-2018 |
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LES ETUDES SISMIQUES CHEZ TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) / COYNE ET BELLIERINSTITUT SEISM R. TAHERZADEH / G. POTIN / E. FROSSARD
DIRECTIONS TECHNIQUES GRANDS PROJETS & HYDRAULIQUE
SOMMAIRE
1. PRESENTATION DE TRACTEBEL ENGINEERING FRANCE (TEF)
2. LE SEISME dans les projets de TEF
OUVRAGES HYDRAULIQUES, OUVRAGES NUCLEAIRES, INDUSTRIELS, DEFENSE
3. QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS AVEC PRISE EN COMPTE DU SEISME
4. PRISE EN COMPTE DE l’INTERACTION SOL-STRUCTURE, FLUIDE STRUCTURE
5. Activités R&D dans le domaine sismique chez TEF
GROUPES DE TRAVAIL, ARTICLES, THESES
Contacts : [email protected], [email protected], [email protected]
229 09 15INSTITUT SEISM
PRESENTATION DE TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) / COYNE ET
BELLIER
3INSTITUT SEISM 29 09 15
4INSTITUT SEISM 29 09 15
• André Coyne, Ingénieur des Ponts et Chaussées
- à l’origine de la technique des barrages-voûtes en France et du saut de ski,
- et du principe de l’ancrage des ouvrages par tirants d’acier prétendus,
- conception de 70 barrages dans 14 pays
- … et de la corde vibrante!
NOTRE HISTOIRE
Création de Coyne et Bellier en 1947
5INSTITUT SEISM 29 09 15
NOTRE HISTOIRE CHEZ TRACTEBELCoyne et BellierS.A.
COB rejoint Electrobel
1862 1895 2001 20081986
TRACTIONEL
ELECTROBEL
20142009
ENGINEERING COMPANY
ENGINEERING DIVISION
201519771962
6INSTITUT SEISM 29 09 15
TRACTEBEL ENGINEERING DANS LE MONDE
• 33 Filiales dans le monde…
Latin AmericaBrazilChileColombiaEcuadorPanamaPeru
AfricaAlgeriaMoroccoNigeriaSouth AfricaTanzania
EuropeBelgiumCzech RepublicFranceGermanyGreeceItalyPolandRomaniaUnited Kingdom
Asia & Middle EastGeorgiaIndiaIndonesiaIraqKazakhstanKingdom of Saudi ArabiaPakistanPhilippinesQatarRussiaThailandTurkeyUnited Arab Emirates
7INSTITUT SEISM 29 09 15
• Projets dans environ 140 pays
PRESENCE DANS LE MONDE
8INSTITUT SEISM 29 09 15
ASIE
INDE
MOYEN ORIENT
TURQUIE
FRANCE
Siège: Gennevilliers France)
Agences: Lyon, Nice, Nimes, Monaco, Pierrelatte, Toulouse
AFRIQUE
ALGERIE
NIGERIA
SWAZILAND
TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) – AGENCES ET FILIALES
9INSTITUT SEISM 29 09 15
TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE)
Thermique HydroélectricitéEnergies
RenouvelablesEnergie Nucléaire
Transmission & Distribution Gaz & LNG
BâtimentsComplexes
TransportPorts et
Voies navigablesEnvironnement
ENERGIE
EAU & INFRASTRUCTURE
Capture et Stockage de CO2
10INSTITUT SEISM 29 09 15
• Ingénierie des grandes Infrastructures et de l’Energie,
• Maîtrise des risques des projets complexes, par la compréhension des enjeux techniques, économiques, sociaux et environnementaux et l’évaluation des aléas naturels,
• Propose des solutions innovantes et durables et répond auxobjectifs de fiabilité, sécurité et rentabilité.
NOTRE VOCATION
Depuis 1947, plus de 600 Projets de Barrage ont été étudiés à ce jour sur 65 ansdans 70 pays, 90 usines hydroélectriques (70,000 MW)
LEADER MONDIAL EN INGENIERIE HYDRAULIQUE
General Presentation of Tractebel Engineering France
11INSTITUT SEISM 29 09 15
GENIE CIVIL NUCLEAIRE
General Presentation of Tractebel Engineering France
12INSTITUT SEISM 29 09 15
De Marcoule (1954) à Taishan (2010) plus de 50 ans d’expérience
• Sur 437 NPP en opération dans le monde à la fin 2014,
60 ont une enceinte de confinement de conception Coyne et Bellier (14 %)
28 PW900 MW en France,
8 PW900 MW à l'international,
24 PW1300 ou 1450 MW en France
• Sur 55 NPP en construction dans le monde à la fin 2014,
18 ont une enceinte de confinement de conception Coyne et Bellier (33 %)
14 PW 900 MW (CPR 1000 programme en Chine)
4 EPR 1650 MW (en Finlande, en France et en Chine)
QUELQUES EXEMPLES DE PROJET
AVEC PRISE EN COMPTE DU SEISME
13INSTITUT SEISM 29 09 15
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INGENIERIE NUCLEAIRE
FLAMANVILLE - EPRINTERACTION ENTRE
BÂTIMENTS
STRUCTURE PARTIELLEMENTENTERRÉE – SPECTRES DE
PLANCHER
IRE –FLEURUSPOST-FUKUSHIMA
CODE_ASTER, ANSYS, Z-SOIL…
LA HAGUE – CONDUITE POST-FUKUSHIMA
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INDUSTRIELRÉSERVOIRS SOUS TALUS
φφφφi = 5.8mSarcophage béton
SPECTRE DE SITE
Horizontal pga=0.12g
Vertical pga=0.08g
ACCÉLÉRATIONS CQC –DIRECTION LONGITUDINALE
RÉSERVOIRS
TALUS
CODE_ASTER
16INSTITUT SEISM 29 09 15
OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone sismiqueASSUIT – EGYPTE
Mouvement tectonique
Sismicité
17INSTITUT SEISM 29 09 15
OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone sismiqueASSUIT – EGYPTE
SPECTRES RETENUS TENANT COMPTE DES CONDITIONS DE SOL
Operating Basis Earthquake (OBE) pga=0.14g
Maximum Design Earthquake (MDE) pga=0.22g
18INSTITUT SEISM 29 09 15
OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone sismiqueASSUIT – EGYPTE
POWERHOUSE SLUICEWAY
CODE_ASTER
Upstream
Downstream
19INSTITUT SEISM 29 09 15
OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone très sismiqueNEPAL – BUDHI GANDAKI
20INSTITUT SEISM 29 09 15
OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone très sismiqueNEPAL – BUDHI GANDAKI
Maximum design Earthquake (MDE) pga=1.2g
Mw=8.2, profondeur =8km, distance 0 km
Caractéristiques du Modèle E.F.:
6449 nœuds415 éléments volumiques pour le barrage908 éléments volumiques pour la fondation
21INSTITUT SEISM 29 09 15
OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone très sismiqueNEPAL – BUDHI GANDAKI
Exemple de déformées modales
22INSTITUT SEISM 29 09 15
OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone très sismiqueROGUN - TAJDIKISTAN
Le plus grand barrage en enrochement en construction (335m) en zone sismique. Capacité de production possible : jusqu’ à 3600 MW
23
NOUVEL HOPITAL PRINCESSE GRACE - MONACO
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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Tractebel Engineering (France) / Coyne et Bellier est en charge de la conception :
• Des fondations,• Des murs de soutènement,• De la structure dont la conception parasismique
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
25
Block 1a
Block 3
Block 1b
Block 2
NOUVEL HOPITAL PRINCESSE GRACE - MONACO
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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REGLEMENTS SISMIQUES à MONACO
• Décret Ministériel no. 2003-351 du 11/06/2003• Classement et Règlement concernant la résistance au séisme applicable aux bâtiments
• Basé sur Norme Française NF P 06-013 (PS 92 – règles sismiques françaises pour les bâtiments)
• 4 classes de bâtiments : A, B, C and D• Bâtiments pour lesquels l’intégrité durant le séisme est d’une importance vitale pour la
protection civile, les forces de l’ordre, hopitaux, casernes de secours, énergie, télécommunications,etc,..
• Maintenir complètement les fonctions vitales médicales et fonctionsassociées dans les services tout le temps requis
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
• Zone de sismicité médiane an=2.2 m/s²
• Classe de Sol : S1
• Coefficient de comportement de 1 (q=1), spectre élastique (isolation)
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Rappel des normes et règlements pour les systèmes d’isolation sismique
• Eurocode EN 1998-1 : Partie 1, chapitre 10 : Isolation Sismique
• NF EN 15129:2010 : Dispositif antisismiques
• NF EN 1337-3:2005 : appareils d’appuis structuraux, partie 3 : appareil d’appuis en élastomère
• Guide Technique SETRA : appareils d’appui en élastomère fretté
• AFPS90 : Recommandations pour la rédaction de règles relatives aux ouvrages et installations à réaliser dans les régions sujettes aux séismes
• Guide AFPS : Conception et réalisation d’établissements de santé en zone sismique (V. Davidovici)
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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4 PHASES SONT DEFINIES
• Phase 0 : Phase Préparatoire, construction du parking et détournement Avenue Pasteur• Phase 1 : Construction des ailes Sud principales• Phase 2 : Construction aile Nord-Est (4 ans plus tard)• Phase 3 : Construction aile Nord-West (4 ans plus tard)
Phase 1Blocks 1a, 1b
Phases 2&3Block 2Block 3
Infr
ast
ruct
ure
Pont
Parking
Fondations
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Bâtiments Complexes
INSTITUT SEISM
29
Etape 1: infrastructure
Etape 2: construction du bloc 1 Etape 3: construction du bloc 2 Etape 4: construction blocs 3 & 4
INSTITUT SEISME 29 09 15
4 PHASES SONT DEFINIES
• Phase 0 : Phase Préparatoire: construction du parking et détournement Avenue Pasteur• Phase 1 : Construction des ailes Sud principales• Phase 2 : Construction aile Nord-Est (4 ans plus tard)• Phase 3 : Construction aile Nord-West (4 ans plus tard)
Bâtiments Complexes
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MODELE ELEMENT FINIS
INSTITUT SEISM 29 09 15
SCIA, Z-SOIL
Bâtiments Complexes
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ETAPE DE LA CONCEPTION
• Calculs de la structure sans l’isolation sismique ou système dissipatif• Dimensions des éléments structuraux trop importantes• Esthétique Architecturale non satisfaisante
• Etudes pour l’utilisation de système dissipatif (ex. Amortisseurs)• Taille trop grande
• Solution:
• ISOLATEURS SISMIQUES diminution de la Fréquence
• TCD’s bloqueurs éviter l’entrechoquement des blocs
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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JOINTS SISMIQUES VERTICAUX
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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ISOLATION VERTICALE : JOINT HORIZONTAL
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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PLAN D’IMPLANTATION DES APPUIS PARASISMIQUES
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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La charge sismique horizontale est transmise (par l’intermédiaire des voiles de transfert) aux cages d’escalier, qui sont sollicitées en compression/traction.
SHEAR WALLS and ‘MEGA-CORES’ for LATERAL STABILITY
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
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Ces équipements fonctionnent comme des ceintures de sécurité: leur comportementest fonction de la vitesse de sollicitation(fonction du type de TCD – entre 0.5mm/s to 5mm/s)
- Action à grande vitesse (=séisme) lien rigide (=grande rigidité)- Faible vitesse déplacement libre (l’équipement est ‘inactif’: effet thermique)
BLOQUEURS (NF EN 15129 )
Caractéristiques géométriques of TCDDiagrame théorique charge (kN) vs course (mm)
INSTITUT SEISM 29 09 15
Bâtiments Complexes
PRISE EN COMPTE DE L’INTERACTIONSOL-STRUCTURE
FLUIDE-STRUCTURE
37INSTITUT SEISM 29 09 15
38INSTITUT SEISM
Effet de l’Interaction Sol-Structure / Fluide-Structure
Augmentation de la flexibilité du système
Amortissement dû au rayonnement
Inertie supplémentaire du sol, de la fondation et du fluide.
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39INSTITUT SEISM
Artvin dam
Hauteur 180 m
Longueur en crête 278 m
Volume du réservoir 167x106 m3
Capacité 332 MW
PGA 0,3 g
29 09 15
40INSTITUT SEISM
Rappel
Approche Westergaard
Méthode aux Eléments Finis (FEM)
Méthode couplée BE-FE
Comportement non-linéaire
Calculs coûteux
Frontières absorbantes
Géométrie complexe 3D du réservoir
Calcul rapide
Comportement non-linéaire
Simple à utiliser
Conservatrice
FEM (DIANA)
WESTERGAARD
FEM-BEM (MISS3D)
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41INSTITUT SEISM
Méthode couplée BE-FE
ΩΒ(FEM)
ΩF(BEM)
ΩS(BEM)
La méthode de sous-structuration est couramment utilisée pour étudier lesproblèmes d’interaction entre différents sous-domaines.
Dans cette méthode, le corps du barrage est modélisé par des élémentsfinis (FE) et le réservoir par des éléments frontières (BE).
29 09 15
42INSTITUT SEISM
Réponse harmonique du barrage en crête
1st 2nd
Le système IFS crée de nouvelles résonances qui apparaissent à des fréquencesinférieures à celle du corps du barrage à base fixe.
Le fluide compressible réduit fortement la réponse du barrage grâce àl'absorption d'énergie par l'amortissement supplémentaire dû au rayonnementde l'onde dans le réservoir semi-borné.
29 09 15
43INSTITUT SEISM
Comparaison entre l’approche simplifiée et le modèle FE-BE
L'approche Westergaard est conservatrice dans la conception des barrages voûtes de grande hauteur vis-à-vis des sollicitations sismiques.
29 09 15
44INSTITUT SEISM
Extension en mer
Le projet d’extension en mer de Monaco est situé dans l’Anse du Portier, entre leFairmont Hôtel et le Grimaldi Forum. Son emprise générale, d’environ 6 hectares, apour dimensions : Environ 400 m dans la direction Nord – Sud, parallèlement à la côte ; Environ 180 m dans la direction Est – Ouest, perpendiculairement à la côte.
29 09 15
45INSTITUT SEISM
Extension en mer
Ce projet consiste en la pose d’une ceinture de caissons, la mise en place d’unremblai à l’arrière des caissons, et la réalisation d’un nouveau quartiercomprenant notamment des immeubles résidentiels, des surfaces commerciales,des immeubles tertiaires, des villas de luxe, des parkings, ainsi que l’extension duGrimaldi Forum.
29 09 15
46INSTITUT SEISM
Analyse de l’interaction sismique structures-remblais-caissons :
L’évaluation des efforts sismiques transmis aux caissons L’évaluation des efforts (cinématiques et inertiels) dans les fondations Le but de ces calculs est d’examiner la cohérence des résultats obtenus avec
ceux des modèles 2D, d’apprécier la pertinence d’une approche des calculs 3Dcompte tenu des spécificités des entités constructives et d’identifier lesapports particuliers d’un modèle 3D par rapport à un modèle 2D.
A
A
Coupe A-A
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ACTIVITÉS R&D DANS LE DOMAINE SISMIQUE
CHEZ TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) / COYNE ET BELLIER
47INSTITUT SEISM 29 09 15
CHATAIGNER J., ALLIARD P.M., POTIN G., IAEA-ISSC/EBP PHASE 2 - WA TASK 2.3, HYBRID SIMULATION OF SEISMIC ISOLATION, 2015-2016
POTIN G., IAEA-ISSC/EBP PHASE 2 / WA 2 TASK 2.1 SOIL STRUCTUR E INTERACTION, 2015
CHALIVAT P., ROBY M., AFPS-FONDATIONS PROFONDES, 2014-2015
CHATAIGNER J., POTIN G., SECOURGEON E., IAEA-ISSC - WG 2.1 - SEISMIC ISOLATION SYSTEMS , 2013-2014
POTIN G., GUIDES TECHNIQUES SEISME ICPE, MEDDTL-GICPER-AFPS-SNCT, 2011-2014
48INSTITUT SEISM 29 09 15
GROUPES DE TRAVAIL
SI-CHAIB A., BOURAHL-A N., ELAICHI A., MAZIDI W. , “IDENTIFICATION EXPERIMENTALE DES CARACTERISTIQUES MODALES D’UN BARRAGE EN ENROCHEMEN T”, 9E COLLOQUE AFPS, MARNE LA VALLEE, 30/11-02/12/2015
CHATAIGNER J., POTIN G. , “APPLICATION OF SMA METHOD TO SEISMICALLY ISOLATED NUCLEAR STRUCTURES”, CONFERENCE SMIRT23, MANCHESTER, 20-24/08/2015
TAHERZADEH R., MOLIN X., POTIN G., « FLUID-STRUCTURE INTERACTION IN SEISMIC ANALYSIS OF ARCH DAMS”, CAMBRIDGE, SECED2015, 12-13/07/2015
ROBY M., VANDEPUTTE D., FOURNIDIERE C., “IMPROVEMENT OF THE MODELING OF SEISMIC SOIL-STRU CTURE INTERACTION FOR EMBEDDED BUILDINGS CONSIDERING NON- LINEAR SOIL BEHAVIOR”, COLLOQUE TINCE 2ND, 02-05/09/2014
BAGHERY S., CHATAIGNER J., DAUM G., FAYE-CHELLALI A ., THOLLARD X. , “SEISMIC ISOLATION AND DISPLACEMENT CONTROL FOR THE NEW HOSPITAL IN MONACO” , 15TH EUROPEAN CONFERENCE ON EARTHQUAKE ENGINEERING, ISTANBUL, 20-25/08/2014
CHATAIGNER J., SECOURGEON E. , “USING SMA METHOD TO ASSESS MARGINS OF SEISMICALLY ISOLATED STRUCTURES”, IAEA PLENARY MEETING OF THE INTERNATIONAL SEISMIC S AFETY CENTRE-SPECIAL SESSION 2, VIENNA, 27-28/03/20 14
CHATAIGNER J., SIMEONI L. , NADJARIAN A. , « ASSESSING SEISMIC CAPACITY OF NUCLEAR STRUCTURES USING SMA METHODOLOGY - PRACTICAL APPLICATION EXAMPL ES”, COLLOQUE TINCE 1ST, 29-31/10/2013
TAHERZADEH R., EID N., DAUX C., « AN EFFICIENT NUMERICAL MODEL BASED ON THE COUPLE FIN ITEELEMENTS-BOUNDARY ELEMENTS METHOD FOR SEISMIC ANALYSIS O F ARCH DAM-RESERVOIRINTERACTION», INNOVATIONS APPROACHS TO GLOBAL CHALLENGES, HYDRO 20 12
49INSTITUT SEISM 29 09 15
LISTE D’ARTICLES
ROSIN-CORRE N., NORET C., BORDES J-L. “L’AUSCULTATION PAR CAPTEURS A CORDES VIBRANTES: 80 AN SDE RETOUR D’EXPERIENCE”, AUSCULTATION DES BARRAGES ET DES DIGUES. COLLOQUE DU COMITE FRANÇAIS DES BARRAGES ET RESERVOIRS
COCHET P., HOONAKER M., LIGNIER P., LINO M., MERCKLE S., POUPART M. , “PRÉPARATION D’UNERÈGLEMENTATION SISMIQUE DES BARRAGES EN FRANCE”, 24EME CONGRÈS DES GRANDS BARRAGES, Q.93 R.12, KYOTO, 2012
GRENIER D., SI-CHAÏB A., ALAMI A. , “NONLINEAR BEHAVIOUR OF A ROLLER COMPACTED CONCRET E DAM UNDER STRONG EARTHQUAKE”, 6TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ROLLER COMPACTED CONCRET E (RCC) DAMS, SPAIN, 2012
GIRARD J.C., DEMIRDACHE M., DIEL G., BABINI C., PORCELLI P. , “EARTHQUAKE DESIGN OF A GATED SPILLWAY USING THE 3D FINITE ELEMENT METHOD FOR THE THEUN HINBOUN EXPANSION PROJECT (THXP) IN LAOS”, INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON DAMS FOR A CHANGING WORL D, KYOTO, 05/06/2012
TARDIEU B., SI-CHAIB A., MAROUK M., BIBI M. , “DAM SHAPE ADAPTATION RESULTING FROM STRONG EARTHQUAKE CONTEXT”, DAMS AND RESERVOIRS UNDER CHANGING CHALLENGES, INTE RNATION COMMISSION ON LARGE DAMS INTERNATIONAL SYMPOSIUM, LUCERNE, SUISSE, 27/05-01/ 06/2011
PIMENTEL-TORRES-GASPAR A., NIETO-GAMBOA C., LOPEZ-CABALLERO F., “COUPLED INVERSE ANALYSIS OF LABORATORY AND IN-SITU DYNAMIC TESTS”, 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IACMAG, 2011
TARDIEU B., VAULOUP L., SI-CHAIB A., “CONSEQUENCES DES DÉPLACEMENTS IRRÉVERSIBLES SUR LE COMPORTEMENT SISMIQUE DES BARRAGES POIDS”, 8ÈME COLLOQUE NATIONAL AFPS 2011
50INSTITUT SEISM 29 09 15
LISTE D’ARTICLES
51INSTITUT SEISM 29 09 15
La R&D reste un domaine dans lequel TEF-COB continue à s’investir, à travers des
collaborations avec
- les Ecoles (Centrale Paris, Pont, Centrale et Mines Nantes,…)
- les Laboratoires (MSSMat, SUBATECH, GEM,…)
RECHERCHE-THESE
52INSTITUT SEISM
Thèse de doctorat
Nous développons depuis 1 an un Doctorat CIFRE avec l’Ecole Centrale sur lecomportement au séisme des barrages en béton ;Nous participons activement à la préparation en cours du Projet NationalBarrages et Séismes.
29 09 15
RECHERCHE-THESE
SEM (Spectral Element Method)
MERCI DE VOTRE ATTENTION…
53INSTITUT SEISM 29 09 15
Monocouche amorti sur substratum rigideMouvement incident en surface / mouvement incident
au substratum
0
5
10
15
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Am
plitu
de ξ = 5%ξ = 7%ξ = 10%ξ = 20%ξ = 30%
ωH/Vs
Séisme de Northridge - 17/01/1994 - Castaic Old Ridge Station
-4.00
1.00
6.00
0 5 10 15 20
Temps (s)
Acc
élér
atio
n (m
/s2 )
SAP2000