L'arc des Petites Antilles situé sur la bordure nord-est de la plaque Caraïbe, résulte d'un phénomène de subduction, les plaques américaines plongeant sous celle de la Caraïbe avec une vitesse de 2 cm/an. Les Antilles Françaises représentent la région française où le risque sismique est le plus important. Ce travail dont l'objectif est d'améliorer la connaissance de l'aléa sismique dans les Antilles Françaises, repose sur les données du Réseau Accélérométrique Permanent (RAP) et sur celles du « Centre de Données des Antilles Françaises ». L'analyse de ces données permet de mieux contraindre la sismicité de l'arc. Deux zones de très faible sismicité sont mises en évidence : au nord près des Iles Vierges et au sud entre Sainte-Lucie et Grenade. D'autres points sont aussi résolus : imagerie de la subduction le long de l'arc, relations entre la sismicité superficielle et la tectonique active, variations de la pente (b-value) de la loi de Gutenberg-Richter. Le séisme majeur du 21 novembre 2004 Mw=6.3 est au cœur des deux derniers chapitres. Plusieurs aspects y sont présentés : macrosismicité avec l'évaluation d'intensités EMS98 obtenues du dépouillement de formulaires individuels recueillis pour les Iles des Saintes, et relocalisation par la méthode de maître/esclave du choc principal et de sa plus forte réplique du 14 février 2005, de façon à mieux contraindre l'imagerie de la source du choc principal, étape primordiale pour la dernière partie portant sur la modélisation des signaux du choc principal des Saintes. Nous tentons dans cette dernière partie de modéliser les enregistrements de mouvements forts avec une approche semi-empirique en se basant sur un modèle stochastique large-bande et proposons l'utilisation de plusieurs Fonctions de Green Empiriques (FGE) sélectionnées parmi les répliques du séisme des Saintes.

Simuler les mouvements du sol produits par un séisme est une étape essentielle pour évaluer l'aléa sismique d'une région. L'objectif de cette étude est de fournir un code simple d'utilisation permettant de simuler de manière efficace les mouvements du sol. <br /><br />Pour s'affranchir de la connaissance du milieu de propagation, nous utilisons la technique des fonctions de Green empiriques. Les mouvements du sol sont alors reconstruits par la sommation des enregistrements de plusieurs petits séismes décalés dans le temps de manière à reconstituer le processus de rupture du gros séisme. La principale problématique de cette étude est la mise en place d'un schéma de sommation efficace permettant de générer des accélérogrammes réalistes dans le domaine temporel et en bon accord avec les lois d'échelles (loi de similitude et modèle en w-2) dans le domaine fréquentiel.<br /><br />Grâce à l'intégration de méthodes statistiques, nous évitons les problèmes majeurs rencontrés classiquement dans ce type d'étude. Nous aboutissons finalement à deux nouvelles méthodes de simulations: une méthode purement stochastique nécessitant la connaissance de seulement deux paramètres concernant le séisme cible (moment sismique et chute de contrainte) et une méthode stochasto-cinématique permettant de reproduire certaines propriétés cinématiques de la rupture sismique sur le plan de faille.<br /><br />Ces deux méthodes sont testées avec succès sur des données réelles (Mexique et Italie). La méthode stochastique est ensuite appliquée pour simuler les mouvements du sol susceptibles d'être produits par deux séismes de magnitude modérée dans la région niçoise: un séisme de magnitude 5.7 à terre (10 km au nord de Nice) et un séisme de magnitude 6.3 en mer (25 km au sud de Nice). Ces simulations mettent en évidence trois points importants: (1) les forts effets d'amplifications sur certains sites à Nice, (2) l'importance des mouvements du sol susceptibles d'être produits par un séisme de magnitude 5.7 à terre et (3) le rôle majeur joué par la valeur de la chute de contrainte du séisme potentiel.

Les deux séismes que nous avons choisis d'étudier se sont tous les deux produits sur des failles cachées et ignorées. Nous avons utilisé toutes les données disponibles pour préciser la localisation et la géométrie des failles ayant joué lors des deux séismes. Le séisme de Tottori s'est produit sur une faille en décrochement, le glissement est superficiel mais aucune trace claire n'a été observée en surface. Tous les modèles inversés montrent un glissement au sommet de la faille contredisant ainsi les observations en surface. Nous avons testé plusieurs modèles enterrés (compatibles avec les observations en surface) à différentes profondeurs. Les résultats montrent que lorsque le glissement est autorisé à se produire près de la surface, l'accord aux données est sensiblement amélioré. Ces tests confirment que le glissement s'est produit proche de la surface. La projection des répliques sur le plan de faille montre que la distribution du glissement sur la faille est contrôlée par une variation des propriétés de le faille avec la profondeur. La rupture lors de ce séisme semble s'arrêter à l'intersection avec un segment de faille perpendiculaire. Le même phénomène est observé pendant le séisme de Boumerdes. La localisation précise de la faille lors de cet événement est possible grâce aux données GPS. La position de faille proposée explique bien les observations. La distribution du glissement sur la faille après inversion en deux étapes, montre que la rupture est bilatérale avec deux zones de large glissement. Le calcul de la variation de contraintes de Coulomb, montre un chargement de la partie NW de la faille de Thénia, supposée jouer un rôle dans l'arrêt de la rupture.

Ce travail est consacré à l'étude de la source sismique en utilisant des données de champ proche. Selon la quantité et la qualité des données disponibles, nous avons appliqué différentes méthodes pour caractériser la rupture sismique. Nous avons, tout d'abord, validé des méthodes macrosismiques sur des séismes français récents. Ces données permettent d'estimer la localisation et la taille des séismes historiques et sont utilisées pour caractériser les séismes à prendre en compte lors de l'évaluation de l'aléa dans des régions à sismicité modérée. Les données géodésiques (SAR, GPS) nous ont permis d'estimer la distribution du glissement sur la faille lors du séisme californien de Landers (1992). Ces données nous ont permis de préciser la localisation et la géométrie des failles ayant joué lors des principaux événements de la séquence sismique italienne de Colfiorito (1997). Enfin les données de mouvement fort nous ont permis d'estimer le pendage de la faille ayant rompu lors du séisme indien de Chamoli (1999). Nous avons utilisé des données de mouvement fort pour contraindre le développement de la rupture lors du séisme mexicain de Oaxaca (1999). Les données de mouvement fort ont été utilisées en association avec des données géodésiques pour remonter au développement temporel de la rupture lors du séisme de Landers et de la séquence sismique de Colfiorito. En ce qui concerne le séisme de Landers, la qualité et la complémentarité des données nous ont permis d'obtenir un véritable film du glissement. La rupture est hétérogène. On note la présence de zones où le glissement est plus important qu'ailleurs. Ces zones sont séparées par des régions qui correspondent aux zones de relais entre les segments de faille où le glissement est moindre et où la vitesse de rupture diminue.

Simuler les mouvements du sol produits par un séisme est une étape essentielle pour évaluer l'aléa sismique d'une région. L'objectif de cette étude est de fournir un code simple d'utilisation permettant de simuler de manière efficace les mouvements du sol. Pour s'affranchir de la connaissance du milieu de propagation, nous utilisons la technique des fonctions de Green empiriques. Les mouvements du sol sont alors reconstruits par la sommation des enregistrements de plusieurs petits séismes décalés dans le temps de manière à reconstituer le processus de rupture du gros séisme, La principale problématique de cette étude est la mise en place d'un schéma de sommation efficace permettant de générer des accélérogrammes réalistes dans le domaine temporel et en bon accord avec les lois d'échelles (loi de similitude et modèle en w~2) dans le domaine fréquentiel. Grâce à l'intégration de méthodes statistiques, nous évitons les problèmes majeurs rencontrés classiquement dans ce type d'étude. Nous aboutissons finalement à deux nouvelles méthodes de simulations: une méthode purement stochastique nécessitant la connaissance de seulement deux paramètres concernant le séisme cible (moment sismique et chute de contrainte) et une méthode stochasto-cinématique permettant de reproduire certaines propriétés cinématiques de la rupture sismique sur le plan de faille. Ces deux méthodes sont testées avec succès sur des données réelles (Mexique et Italie). La méthode stochastique est ensuite appliquée pour simuler les mouvements du sol susceptibles d'être produits par deux-séismes de magnitude modérée dans la région niçoise: un séisme de magnitude 5.7 à terre (10 km au nord de Nice) et un séisme de magnitude 6.3 en mer (25 km au sud de Nice). Ces simulations mettent en évidence trois points importants: (1) les forts effets d'amplifications sur certains sites à Nice, (2) l'importance des mouvements du sol susceptibles d'être produits par un séisme de magnitude 5.7 à terre et (3) le rôle majeur joué par la valeur de la chute de contrainte du séisme potentiel.

Une méthode d'inversion des accélerogrammes de champs proche dans le domaine des fréquences est tout d'abord décrite. Cette méthode permet de trouver le glissement, la vitesse du front de rupture et la durée de la rupture en chaque point de la faille. Cette méthode a été appliquée à trois séismes: le séisme californien de Landers (1992), le séisme d'Uttarkashi (1991) situé au nord de l'Inde et le séisme de Northridge en Californie (1994). La répartition spatiale du glissement montre la présence de plusieurs sous-évènements. Leur largeur semble contrôlée par la segmentation de la faille. La durée de la rupture en chaque point est compatible avec un mécanisme de type fracture où la radiation d'un point de la faille se termine à l'arrivée d'une phase d'arrêt émise à partir des bords de chaque sous-évènement. Dans une deuxième partie, nous nous sommes interessés aux variations de contraintes assoclees aux seismes. Notre étude de la cinématique du séisme de Landers montre que le glissement a gardé une direction constante pendant la rupture alors que celle-ci est hétérogène. Nous interprétons ce résultat par une chute de contrainte partielle pendant le séisme. Une méthode de calcul du champ de contrainte dynamique est ensuite décrite. Cette méthode est appliquée au séisme de Landers. Il est montré que la résistance des failles est une fonction dépendante du temps. De faibles variations "statiques" des contraintes peuvent être corrélées avec le déclenchement des séismes alors que des variations "dynamiques" plus importantes mais de faibles durées n'ont eu aucun effet immédiat.

Les études de risque sismique en Iran sont dans leur phase initiale. Ainsi, il n'existait jusqu'à présent aucun catalogue d'enregistrements accélérométriques en Iran, et aucune étude sur l'ensemble des données iraniennes es n'avait été réalisée. Ce mémoire présente donc la première étude d'ensemble sur les mouvements forts en Iran. Un premier objectif a été d'établir un catalogue des mouvements forts d'Iran en faisant correspondre à chaque enregistrement de qualité suffisante, un événement sismique de localisation et magnitude connues ues, pour 279 enregistrements accélérométriques, analogues et digitaux. Cette correspondance a pu se faire sur la base des catalogues sismologiques internationaux (ISC, NEIC, ... etc.) ou nationaux. Pour 189 autres enregistrements numériques, pour lesquelles aucune information télésismique ou locale n'était disponible, les distance hypocentrales et les moments sismiques ont été estimés sur la base des enregistrements eux-mêmes. Une attention particuliere a été accordée aux effets de sites, en choisissant notamment 50 stations accélérométriques du réseau national oilles enregistrements ont été nombreux. Une nouvelle classification pour les effets de sites est proposée -basée sur les rapports H/V - qui s'avère relativement simple dans son principe, et plus fiable que les classifications déjà utilisées. Finalement, les lois d'atténuation pour différents paramètres de mouvement fort (dont Arms, Intensité Arias, PGA, PGV, et PGD, énergie, durée et valeurs spectrales) sont obtenues et discutées sur la base d'un total de 468 enregistrements accélérométriques en 3 composantes.

L'objectif de ce travail est de proposer des méthodes simples d'estimation du mouvement sismique, applicables facilement, particulièrement dans le cas de milieux urbains. Ce sont, en effet, les grandes agglomérations qui sont souvent le siège de dégât, catastrophiques, et il est donc nécessaire de pouvoir fournir des techniques faciles à mettre en oeuvre pour l'étude du mouvement sismique auquel les structures construites doivent résister. Dans la première partie, nous étudierons une méthode d'estimation des effets de site liés à la géologie locale, basée sur le calcul du rapport spectral entre composantes horizontales et verticale (rapport H/V), sur des enregistrements de bruit de fond. Nous avons, dans un premier temps, réalisé une étude par simulation numérique permettant de mettre en évidence certains des paramètres qui contrôlent l'utilisation de cette méthode. ainsi que ses limites de validité. Une comparaison avec d'autres techniques classiques d'estimation des effets de site met en évidence les possibilités et les inconvénients de chacune d'elles, dans le cadre d'une grande ville. La deuxième partie de ce travail concerne la simulation de mouvements forts, avec pour objectifs les points suivants : fournir une méthode également applicable en milieux urbains, être en mesure de produire des simulations en champ proche, réduire la complexité et le temps de calcul nécessaires à la simulation, pouvoir effectuer des simulations a priori en des sites où aucun mouvement fort n'a encore été enregistré. Pour essayer de satisfaire ces objectifs nous proposons I'utilisation d'une technique basée sur le principe de la méthode des fonctions de Green empiriques. Nous utilisons ici des fonctions de Green théoriques, l' enregistrement de petits séismes étant très difficile en zone urbaine. Le séisme cible est défini par un nombre de paramètres relativement réduit : son moment sismique ainsi que la taille et l'orientation du plan de faille.

Ce travail est consacré à l'étude et à la simulation numérique des mouvements forts en champ proche dans le cas des séismes de magnitude modérée. Pour cela, nous avons appliqué la méthode des nombres d'onde discrets qui permet le calcul du rayonnement de sources étendues de mécanisme quelconque dans un milieu stratifié. Dans une première partie, deux problèmes théoriques ont été abordés. On montre d'abord que l'observation systématique de la décroissance du spectre d'accélération à haute fréquence peut être expliquée soit par la présence de forces de cohésion à l'extrémité de la fissure soit par la cinématique du front de rupture. On souligne ensuite une différence essentielle de la forme du déplacement transverse à la faille entre le modèle de dislocation et le modèle de fissure . Ce résultat est appliqué à l'étude d'un enregistrement effectué dans la zone épicentrale du séisme de Michoacan (Septembre 1985). Celui-ci correspond à la croissance homogène d'une large fissure. On s'interesse, dans une deuxième partie, à l'étude et à la simulation de 3 évènements de magnitude modérée. En utilisant un modèle de fissure à forte chute de contrainte, un très bon accord est trouvé en 16 stations entre les accélérations calculées et celles observées lors d'une réplique du séisme d'Imperial Valley (Octobre 1979). Les très fortes accélérations enregistrées lors du séisme de San-Salvador (Octobre 1986) sont interprétées par la combinaison de 2 effets : une remontée de la rupture à quelques centaines de mètres sous la surface et la présence d'une couche à faible vitesse en surface. Enfin, en utilisant un modèle dérivé du modèle à barrières, on montre l'importance de l'hétérogénéité de la rupture et de la structure crustale superficielle sur les valeurs du pic d'accélération enregistrées à Kalamata (Grèce) lors du séisme de Septembre 1986.

Cette étude présente tout d'abord la récente banque de données fort mouvement pan-européen qui est mis à jour et la version étendue de bases de données paneuropéennes précédentes. Les métadonnées relatives est soigneusement compilé et réévalué. La base de données est conforme aux normes élevées pour être des ressources de la communauté paneuropéenne de génie parasismique. Ensuite, une étude empirique non linéaire place amplification modèle, fonction de la moyenne en fonction du temps de la plus haute 30m profil de vitesse des ondes de cisaillement et l'accélération maximale du sol sur le roc, est développé. L'objectif principal de tirer un tel modèle est de l'utiliser dans les équations de prédiction des mouvements du sol (GMPEs). Par ailleurs, l'évaluation des facteurs de site dans les codes de conception parasismique montre qu'il est également applicable dans les facteurs de sites informatiques. À cette fin, une autre méthodologie qui prend en compte les résultats de l'analyse de l'aléa sismique probabiliste et déterministe modèles de site est proposé. Cette étude génère GMPEs de réponse élastique ordonnées spectrales horizontale et verticale d'amortissement de 5%. Plutôt que d'équations directs pour le mouvement vertical, afin d'obtenir spectre du danger horizontale et verticale cohérente, compatible GMPE de rapport vertical à horizontal est préférable. Modèles de mise à l'échelle d'amortissement supplémentaires pour modifier les spectres horizontaux et verticaux d'autres ratios d'amortissement sont proposées. / This study firstly presents the recent pan-European strong-motion databank that is updated and extended version of previous pan-European databases. The pertaining metadata is carefully compiled and reappraised. The database meets high standards for being resource of pan-European earthquake engineering community. Then, an empirical nonlinear site amplification model, function of time-based average of uppermost 30m shear wave velocity profile and peak ground acceleration on rock, is developed. The primary aim of deriving such a model is to use it in ground motion prediction equations (GMPEs). Besides, the evaluation of site factors in the seismic design codes shows that it is also applicable in computing site factors. To this end, an alternative methodology that considers the results of probabilistic seismic hazard analysis and deterministic site models is proposed. Finally, this study generates GMPEs for horizontal and vertical elastic response spectral ordinates for different damping values between 1% to 50%. Rather than direct equations for vertical motion, to obtain consistent horizontal and vertical hazard spectrum, compatible vertical-to-horizontal ratio GMPE is preferred. Additional damping scaling models to modify horizontal and vertical spectra at other damping ratios are proposed