CE03 - Interactions Humains-Environnement

Définition d'une stratégie pour caractériser le mouvement sismique basée sur l'archéologie, l'identification des reconstructions, la sismologie et l'ingénierie des structures – ACROSS

Définition d'une stratégie pour la caractérisation du mouvement sismique historique basée sur l'ArChéologie, l'inventaire des RecOnstructions, la Sismologie et l'ingénierie de la Structure.

ACROSS signifie «ArChéologie, inventaire des RecOnstructions, Sismologie <br />et ingénierie de la Structure«.<br />L'objectif du projet est de démontrer que la caractérisation <br />archéologique des réparations post-sismiques des bâtiments peut être <br />utilisée avec succès pour déduire les principales caractéristiques du <br />mouvement du sol et de la source sismique des séismes historiques.

Monuments comme sismomètres en pierre

Les catalogues de sismicité historique sont un élément fondamental pour l’évaluation de l’aléa sismique. A dépit d’années de recherche dans les archives, la plupart de séismes historiques restent méconnu. Des nouvelles sources d’information sont donc nécessaires. Les monuments sont des témoins des catastrophes naturelles enregistrées dans leurs murs comme désordres ou réparation.<br />L’ambition de ce projet est d’étudier les séismes du passé en utilisant les monuments comme des sismomètres de pierre; en analysant le mouvement sismique qui explique les désordres structuraux ou leur absence. Pour acquérir une telle connaissance, il est nécessaire définir une stratégie interdisciplinaire fondée sur : les techniques novatrices d’archéologie du bâtiment, des signaux sismiques cohérents avec le contexte sismotectonique, les modèles numériques des bâtiments calés aux structures réelles. Une méthodologie connectant l’archéologie, la sismologie et l’ingénierie du génie civil (ACROSS) est introduite.<br />Le scope du projet est de démontrer que la caractérisation archéologique des réparations postsismiques des bâtiments peut être utilisée pour déduire les paramètres caractérisant le mouvement sismique et les caractéristiques de la source des séismes historiques.

La méthodologie ACROSS est déclinée en cinq phases, chacune défiant les disciplines concernées à mettre en œuvre méthodes et techniques à l’état de l’art et à interagir entre elles afin d’obtenir des résultats fiables et utiles pour toutes les disciplines concernées.
Les cinq étapes sont :
1. La collection de données issues de l’archéologie de la construction et l’études des sources historiques ;
2. L’identification des désordres structuraux (dégâts et des réparations) ;
3. La définition d’un modèle numérique de structure pour conduire l’analyse dynamique de la réponse de la structure sous sollicitation sismique ;
4. La définition de mouvements sismiques à utiliser pour l’analyse de la réponse structurale ;
5. Comparaison des résultats issus des étapes 3 et 4 avec les dommages/repartions répertoriés dans les étapes 1 et 2.
Si les dégâts observés sont reproduits avec succès, alors il est possible retrouver des informations quantitatives sur les mouvements historiques du sol par analogie avec ceux utilisés dans l’analyse dynamique de la réponse de la structure.

ACROSS s’érige autour d’un site test proposant à la fois des défis, une
attractivité et de nouvelles opportunités pour tous les spécialistes
impliqués : le bassin du Mugello dans l’Apennin central (Italie), un
site exceptionnel à bien des égards. La région peut se targuer de la
richesse de ses archives historiques sur sept siècles (1200-1900). Son
précieux patrimoine culturel s’illustre par des bâtiments médiévaux, qui
ont été restaurés et préservés au fil des siècles. Sur le plan
géologique, le Mugello est un bassin intramontagne bordé par deux grands
systèmes de failles normales antithétiques.

Le travail basé sur un seul site d'essai n'est pas suffisant pour
contraindre la source des séismes, ni l'impact des propriétés du bassin
alluvial sur le mouvement du sol. C'est pourquoi, dans ACROSS, nous
proposons d'étendre cette approche à cinq clochers disséminés dans et
autour du bassin du Mugello.

Le premier résultat attendu de la méthode ACROSS est l’élaboration d’une
chronologie retraçant les phases de construction, les réparations,
l'occurrence des tremblements de terre, et un facteur de qualité
exprimant le lien de causalité entre les réparations et les secousses
sismiques. Ce résultat est le fruit de l'interaction entre archéologues,
pétrologues, historiens et ingénieurs civils. Le défi consiste à créer
un ensemble de données quantitatives décrivant l'évolution de la
vulnérabilité des bâtiments au fil des siècles.

Un deuxième résultat majeur de la méthode ACROSS est la définition d'un
modèle réaliste de bâtiment en maçonnerie, qui sera utilisé pour étudier
la réponse dynamique sous charge sismique. Les barrières scientifiques à
lever sont l'évaluation de la vulnérabilité du bâtiment à travers son
historique de dommages/réparations et l'introduction de stratégies de
modélisation avancées pour la maçonnerie non renforcée.


Le troisième résultat majeur du projet ACROSS est la
sélection/génération de mouvements de sol représentatifs de séismes
historiques. Le défi est d'obtenir des mouvements de sol forts réalistes
basés sur la physique, reflétant les propriétés géologiques locales et
utilisables comme données d'entrée pour l'analyse de la réponse
dynamique du bâtiment.

Le principal résultat attendu de la méthode ACROSS est la relation entre
les dommages observés et le mouvement sismique. Les barrières
scientifiques à lever sont l'optimisation du temps de calcul pour
l'analyse dynamique et l'établissement d'un modèle de dommages capable
de décrire les mécanismes de défaillance observés pour le bâtiment.

La méthode ACROSS est un nexus dans lequel les disciplines collectent
des données de haute qualité, mettent en œuvre des méthodes de l'état de
l'art, et partagent leurs connaissances pour atteindre un objectif
commun : fournir une description quantitative du mouvement du sol induit
par les séismes passés. La méthode et sa portée vont bien au-delà de
l'état de l'art de l'étude des séismes historiques. La contribution des
partenaires du consortium à cet état de l'art, ainsi que les résultats
obtenus dans le cadre des travaux en cours dans la région du Mugello,
démontrent la capacité des chercheurs impliqués à relever le défi.

If the Mugello basin is an ideal test case for the development and validation of the ACROSS methodology, the project perspective is to extend and adapt the proposed approach to other test cases with different degrees of knowledge (archaeological, historical, geological) like France mainland or other EU countries.

Si le basin du Mugello est le cas test idéal pour le développement et la validation de la méthodologie ACROSS, l’ambition et la perspective du projet est de éteindre et adapter l’approche propose à d’autre cas test, caractérisés par des dégrés de connaissance (en archéologie, histoire, géologie) différents tells que des sites de la France métropolitaine ou d’autres nations éuropéennes.

A suivre .....

Les catalogues de sismicité historique sont un élément fondamental pour l’évaluation de l’aléa sismique. A dépit d’années de recherche dans les archives, la plupart de séismes historiques restent méconnus. Des nouvelles sources d’information sont donc nécessaires. Les monuments sont des témoins des catastrophes naturelles enregistrées dans leurs murs comme désordres ou réparation. L’ambition de ce projet est d’étudier les séismes du passé en utilisant les monuments comme des sismomètres de pierre; en analysant le mouvement sismique qui explique les désordres structuraux ou leur absence. Pour acquérir une telle connaissance, il est nécessaire définir une stratégie interdisciplinaire fondée sur : les techniques novatrices d’archéologie du bâtiment, des signaux sismiques cohérents avec le contexte sismotectonique, les modèles numériques des bâtiments calés aux structures réelles. Une méthodologie connectant l’archéologie, la sismologie et l’ingénierie du génie civil (ACROSS) est introduite.
Le scope du projet est de démontrer que la caractérisation archéologique des réparations post-sismiques des bâtiments peut être utilisée pour déduire les paramètres caractérisant le mouvement sismique et les caractéristiques de la source des séismes historiques.
La méthodologie ACROSS est déclinée en cinq phases, chacune défiant les disciplines concernées à mettre en œuvre méthodes et techniques à l’état de l’art et à interagir entre elles afin d’obtenir des résultats fiables et utiles pour toutes les disciplines concernées.
Les cinq étapes sont :
1. La collection de données issues de l’archéologie de la construction et l’études des sources historiques ;
2. L’identification des désordres structuraux (dégâts et des réparations) ;
3. La définition d’un modèle numérique de structure pour conduire l’analyse dynamique de la réponse de la structure sous sollicitation sismique ;
4. La définition de mouvements sismiques à utiliser pour l’analyse de la réponse structurale ;
5. Comparaison des résultats issus des étapes 3 et 4 avec les dommages/repartions répertoriés dans les étapes 1 et 2.
Si les dégâts observés sont reproduits avec succès, alors il est possible retrouver des informations quantitatives sur les mouvements historiques du sol par analogie avec ceux utilisés dans l’analyse dynamique de la réponse de la structure.
L’ambition d’ACROSS est de passer des catalogues historiques de sismicité à la connaissance du mouvement du sol induit par ces séismes à un site donné.

Coordination du projet

Maria Lancieri (Pôle Santé Environnement - Direction Environnement)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

PSE-ENV Pôle Santé Environnement - Direction Environnement
INGV Istituto Nazionale Geofisica e Vulcanologia / Sezione di Bologna
AOROC Archéologie et philologie d'Orient et d'Occident
LMT Laboratoire de Mécanique et Technologie
Università di Siena / Dipartimento Scienze storiche e dei beni culturali
MSSMAT Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures et Matériaux
PSN-EXP Pôle Sûreté Nucléaire - Recherche en Sûreté
LG-ENS Laboratoire de géologie de l'Ecole Normale Supérieure
MOUVGS/Cerema Mouvements Gravitaires et Sismiques dans les sols, les roches et les structures/Cerema
CNR ICVBC Consiglio Nazionale delle Ricerche / Istituto per la Conservazione e la Valorizzazione dei Beni Culturali
CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche / Laboratorio di Modellizzazione Tettonica

Aide de l'ANR 508 724 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2021 - 48 Mois

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