Après la donnée de quelques définitions et éléments chiffrés sur le risque sismique, la première partie traite de la sismicité en France et des règles parasismiques en vigueur et se termine par une étude bibliographique sur les divers types de ruptures observés sur les ouvrages en terre pendant les séismes. La seconde partie présente les différentes méthodes d'analyse de stabilité des pentes et les diverses hypothèses menant au calcul du coefficient sismique. Le calcul du facteur de sécurité pseudostatique est réalisé avec des adaptations des méthodes de Taylor et des perturbations. Les abaques tracés permettent de déterminer le facteur de sécurité pseudostatique ou l'accélération critique d'un talus de caractéristiques données, alors que pour les barrages à noyau incliné on étudie l'influence de l'inclinaison du noyau sur la résistance aux séismes. Le calcul du déplacement permanent est abordé dans la dernière partie où, après une synthèse des méthodes présentées dans la littérature, on détaille le calcul du déplacement d'un talus homogène en rupture circulaire et d'un barrage à noyau incliné. Le comportement du sol est supposé rigide-plastique et le bloc en glissement est soumis à un accéléroramme équivalent déterminé en fonction de la magnitude, de la distance à l'épicentre et de la période prédominante de l'accélérogramme réel.

Les sujets que nous présentons abordent la question de la modélisation de dommages consécutifs aux séismes, avant et après l'événement. Cette approche a un caractère pluridisciplinaire, se situant entre les techniques propres au génie civil, à travers le calcul des structures, à la géographie, à travers l'analyse spatiale et à la télédétection, à travers l'utilisation de l'imagerie satellitaire. Le premier chapitre présente d'une part les objectifs, le fonctionnement et les principaux paramètres des modèles d'estimation de dommages consécutifs aux séismes, ainsi que leur limites d'applications. Le contexte français de gestion du risque sismique est analysé brièvement par la suite. D'autres part, nous réalisons un état de l'art des modélisations existantes, à travers la présentation des principaux travaux tels que HAZUSTM, RADIUS ou encore GEMITIS. Le chapitre conclut par une analyse de l'ensemble de ces modèles et par les perspectives d'améliorations envisageables. Le deuxième chapitre introduit une nouvelle méthode d'analyse des structures basée sur la prise en compte du déplacement. Puis, nous présentons la démarche utilisée pour le développement des courbes de capacité par type de bâtiments ainsi que les résultats obtenus. Pour conclure, nous réalisons une analyse comparative des résultats obtenus par différentes méthodes. Dans le troisième chapitre nous utilisons les courbes de capacité développées au préalable pour l'estimation a priori de dommages potentiels suite à un scénario de séisme. Nous avons considéré pour cette application les villes de Barcelone et Nice. Les résultats obtenus sont comparés à d' autres travaux d'évaluation de dégâts réalisés antérieurement. Le quatrième chapitre aborde l'utilisation de l'imagerie satellitaire dans le génie parasismique. Nous réalisons dans un premier temps une présentation des principales recherches existantes dans ce domaine. Nous utilisons dans un deuxième temps des images à très haute résolution pour la détection, la cartographie et la quantification de dommages suite aux séismes de Bhuj, en Inde, survenu en 2001 et de Boumerdes, en Algérie, survenu en 2003. En dernière partie, nous présentons les perspectives de l'application de la télédétection dans la gestion du risque sismique. Dans le dernier chapitre nous réalisons une approche préliminaire en vue d'une extension du modèle sismique aux autres risques, à travers le développement d'une échelle d'intensité pour tous les aléas naturels, réalisée dans le cadre d'une étude financée par le Ministère de l'Écologie et du Développement Durable. Nous terminons ce chapitre par la des perspectives de développement envisageables pour la généralisation d'une approche « multi-risques », notamment d'une perspective financière de gestion des risques naturels.

L'objectif de cette thèse est, l'étude fine des effets d'amplification suite à la géologie locale, notamment dans des bassins sédimentaires, ainsi que l'évaluation des avantages et Iimites des méthodes d'estimations. La partie expérimentale est basée sur des données acquises au site test EURO-SEISTEST, le premier site-test en Europe occidentale proche de Thessalonique (Grèce). Après une évaluation des effets d'amplification au site même et une étude de leur stabilité en fonction de plusieurs paramètres, les estimations obtenues par cinq méthodes différentes (la méthode des rapports spectraux classique, la méthode des fonctions récepteurs, une inversion généralisée, une méthode de la Coda et la méthode de Nakamura) sont comparées entre elles. Les avantages et limites de chaque méthode sont évaluées. Les résultats sont dans la suite confrontés et comparés avec des modélisations uni - et bidimensionnelles. La variabilité spatiale à travers la vallée examinée est étudiée par la cohérence spatiale. La grande couverture spatiale par des stations installées au site a permis de séparer deux zones d'un comportement différent de la cohérence entre deux signaux dépendant de la distance qui les sépare. Ceci n'a jamais été remarqué dans des études précédents à cause d 'une couverture spatiale trop faible. Finalement, l'étude paramétrique des effets d'amplifications dans un milieu hétérogène en trois dimensions montre que l'effet géométrique est important et peut provoquer des amplifications significatives. La réponse d'un milieu plus complexe n'est difficilement à prévoir, dépend de l 'azimut de l'onde incidente et montre des amplifications importantes en présence d'un forte contraste d'impedence présent.

Ce travail est consacré à une étude numérique des effest produits sur les signaux sismiques par la structure géométrique des formations superficielles, dans une optique essentiellement tournée vers le risque sismique. Pour cela nous avons appliqué la méthode d'Aki et Larner ( milieux viscoélastiques linéaires homogènes isotropes) au calcul de la réponse de reliefs topographiques et de remplissages sédimentaires bidimentionnels ( 2D) à des ondes de volume planes incidentes. Npous nous sommes attachés à faire le lien entre les phénomènes physiques de base, les caractéristiques des spectres de réponse calculés en surface et les observations expérimentales. Le calcul montre clairement l'importance des phénomènes de diffraction et de formation d'ondes de surface sur toute variation latérale de la structure superficielle; de plus, pour les vallées alluviales, les ondes ainsi diffractées sont au moins partiellement piégées dans la couverture, et il en résulte sous certaines conditions géométriques des phénomènes de résonance bidimensionnelle extrêmement prononcés. Quant aux spectres de réponse, une étude paramétrique portant sur les facteurs sismiques, géométriques et mécaniques fait apparaître les résultats généraux suivants: - pour les reliefs topographiques, les effets, relativement large bande, sont maximaux pour des longueurs d'onde comparables à leur dimension horizontale. Les sommets des reliefs subissent alors une amplification, leur base une déamplification, et leurs versants d'importants mouvements différentiels. Cela est conforme aux résultats expérimentaux, bien que les amplifications observées soient souvent plus importantes que celles obtenues ici. - les vallées alluviales sont toujours sujettes à de fortes amplifications et prolongations des signaux sismiques, et leurs bords à d'importants mouvements différentiels. On peut cependant distinguer deux types de comportements: lorsqu'elles sont peu profondes, Ieur fréquence fondamentale est identique à celle prévue par l'approche 1 D, mais les amplificatIons correspondantes peuvent être 2 fois plus importantes, et les ondes de surface donnent lieu à des pics spectraux secondaires nombreux et rapprochés. Au contraire, la résonance 2D dans les vallées alluviales profondes survient à des fréquences reliées tant à leur largeur qu'à leur épaisseur, et l'amplification peut atteindre 4 fois celle prédite par l'approche 1D. La comparaison tant quantitative que qualitative avec les résultats expérimentaux s'avère tres bonne. Enfin, on discute l'applicabilité pratique de l'approche 2D et des resultats présentés ici au domaine du risque sismique. Comme le souligne en particulier un exemple d'étude de micro* zonage du site de Nice, les modèles 1D couramment utilisés en génie sismique peuvent non seulement sous-estimer l'ampleur des effets de site, mais en oublier "une des composantes essentielles, les mouvements différentiels .

Le risque sismique est un sujet d’étude pluridisciplinaire qui fait l’objet de nombreux travaux de recherches. Pendant longtemps, il a été étudié sous l’aspect de l’aléa et ce n’est qu’au milieu du XXe siècle que nous nous sommes intéressés à la vulnérabilité des éléments exposés. Malgré la multiplicité des études sur le risque sismique, aucune d’entre elles n’adopte une démarche globale en utilisant la règlementation parasismique. Dans le cadre de cette thèse, nous soutenons l’hypothèse selon laquelle il est possible d’évaluer la vulnérabilité des lieux d’habitation à l’échelle de plusieurs bâtiments en utilisant la norme Européenne, l’Eurocode 8. Utiliser cette règlementation a l’avantage de réduire les temps d’étudede la vulnérabilité physique puisque l’on évalue la résistance sismique d’un unique bâtiment dont ce dernier représente une population de plusieurs immeubles à usage d’habitation collective. La méthodologie proposée, illustrée sur l’exemple de la conurbation Mulhouse-Bâle, se compose de deux phases. La première consiste à étudier l’aléa sismique de la zone urbaine de Mulhouse et de Bâle à travers les études bibliographiques de quelques auteurs. Cette phase consiste aussi à examiner la compatibilité de la règlementation parasismique européenne et helvétique. En dernier lieu, un diagnostic du bâti existant et de la population est réalisé pour évaluer la vulnérabilité de ces deux territoires urbains, après un découpage des deux villes en secteurs historico géographiques. Une seconde phase consiste à proposer un modèle simplifié d’évaluation déterministe et probabiliste de la vulnérabilité du bâti, Celui-ci est fondé à partir de la nouvelle règlementation Européenne et de la mécanique des structures, pour évaluer la résistance sismique des bâtiments. L’aspect probabiliste a permis d’affiner le modèle proposé afin d’intégrer certaines incertitudes. Une étude de cas simulant un séisme important de magnitude Mw égale à 6 sur l’échelle de Richter, intégrant les phénomènes d’effets de site comme le préconise l’Eurocode 8, a permis de valider l’application du modèle envisagé. Le modèle d’évaluation proposé a pour intérêt de fournir un outil permettant d’évaluer la vulnérabilité du bâti sans effectuer de calcul mécanique. Il se veut donc accessible à tous(géographes, ingénieurs, sismologues, etc.…). Plus généralement, ce modèle pour objectif de fournir un outil d’aide à la décision dans la démarche de prévention que doivent les autorités publiques à la population, puisqu’ils permettent de déterminer la plus ou moins grande vulnérabilité des zones étudiées. / The seismic risk is a subject of multidisciplinary study which is the object of numerous research works. For a long time, it was studied in terms of hazard and it is only in the middle of the 20th century that we became interested in the vulnerability of the exposed elements. In spite of the multiplicity of the studies on the seismic risk, none of them adopts a global approach by using the earthquake-resistant regulations. Within the framework of thesis, we support the hypothesis that it possible to estimate the vulnerability of dwellings on the scale of several buildings by using the European standard, Eurocode 8. Using these regulations has the advantage reducing the time to study physical vulnerability by assessing the seismic resistance of a single building, where the latter represents a population of several buildings used as collective dwellings. The proposed methodology, illustrated on the example of the Mulhouse-Basel conurbation, consists of two phases. The first one consists in studying the seismic hazard of the urban area of Mulhouse and Basel through the bibliographical studies of some authors. This phase also consists in examining the compatibility of the European and Helvetian seismic regulations. Finally, a diagnosis of the existing structures and of the population is made to assess the vulnerability of these two urban territories, after a division of both cities into historic-geographical sectors. A second phase consists in proposing a simplified model of deterministic and probabilistic assessment of the vulnerability of the built, based on the new European regulation and the mechanics of the structures, to evaluate the seismic resistance of buildings. The probability aspect allowed to refine the proposed model to integrate certain uncertainties. A case study feigning an important earthquake of magnitude Mw equal to 6 on the Richter scale, integrating the phenomena of site effects as recommended by Eurocode 8, validated the application of the envisaged model. The proposed evaluation model is intended to provide a tool for assessing the vulnerability of the built without performing mechanical calculations. Thus, it aims to be accessible to all (geographers, engineers, seismologists, etc…). More generally, this model aims to provide a decision-making tool in the approach of prevention which the public authorities owe to the population, because they allow to determine the more or less big vulnerability of the studied areas.

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