Développement de cartes de secousses sismiques

Les cartes de secousses sismiques sont des cartes représentant le niveau de secousses sismiques pour un séisme donné ou un scénario sismique.

Dans cette étude, quatre scénarios ont été considérés. Le premier scénario, est un séisme de magnitude 7,25 dont l’épicentre est localisé à 30 km au sud du centre-ville de l’arrondissement Chicoutimi pour lequel les paramètres PGA (accélération maximale au sol), PGV (vitesse maximale au sol), Sa0.3s (accélération spectrale pour une période de 0.3s) et Sa1.0s (accélération spectrale pour une période de 1.0s) ont été calculés selon une grille régulière de 250×250 mètres, un scénario communément admis pour les études de l’est Canadien. Le choix de la position de l’épicentre du séisme repose sur l’hypothèse que la plupart des structures géologiques sismogènes au Saguenay sont présentes dans les hautes terres du Saguenay à proximité du mur du Graben. Les scénarios suivants sont trois séismes de magnitude 5, 6 et 7 dont l’épicentre correspond à celui du séisme de 1988 et pour lesquels Sa0.3s et Sa1.0s ont été calculés pour la position des différents bâtiments publics.

La méthodologie utilisée pour le calcul de PGA, de PGV, de Sa0.3s et de Sa1.0s est inspirée de la méthodologie de réalisation de « Shakemap » décrite dans l’article de Ghofrani et al. (2015). Cette méthodologie comprend d’une part, la détermination du niveau de secousses sismiques pour un sol de référence à partir de lois d’atténuation, et d’autre part la détermination du facteur d’accélération du site en fonction du niveau de secousse sismiques et du Vs,30 du sol.

Premièrement, les valeurs de PGA, de PGV, de Sa0.3s et de Sa1.0s d’un sol de référence ayant un Vs,30 de 780 m/s vont être déterminées à partir des lois d’atténuation (figure 6), communément appelées « Ground motion prediction equation (GMPE) », pour le nord-est américain de Atkinson & Adams (2013). Le niveau de secousses sismiques est constant dans les dix premiers kilomètres puis décroit exponentiellement avec la distance épicentrale. De plus, l’accélération spectrale est plus élevée pour les petites périodes (ici 0,3 seconde) que pour les grandes périodes (ici 1 seconde). Les données concernant les lois d’atténuation ont été extraites à partir du site « Seismotoolbox » (Atkinson et al., 2016) sous la forme d’un tableau (Annexe A) indiquant la valeur d’accélération spectrale pour différentes fréquences ainsi que la valeur de PGA et de PGV en fonction de la magnitude du séisme et de la distance épicentrale du site. Dans ce tableau, la profondeur du séisme considérée est de 10 mètres et une source ponctuelle a été considérée pour représenter la faille. Cette approximation est justifiée compte tenu de la distance épicentrale du centre ville de Chicoutimi (30 km) et des relativement faibles magnitudes par rapport à la distance épicentrale. Par souci de présentation, les valeurs d’accélération spectrale pour différentes fréquences ainsi que les valeurs de PGA et de PGV en [cm.s-2 ] ont été convertis en g, l’accélération de la pesanteur à la surface de la Terre (g = 9.81 m.s-2 ) et les fréquences en périodes pour la réalisation des cartes de secousses sismiques.

Ensuite, le facteur d’amplification correspondant va être défini à partir des courbes de Boore et Atkinson (2008) en fonction du Vs,30 du site et du niveau des secousses sismiques (figure 7). Pour chacun des paramètres, plus le site a un Vs,30 faible, plus l’amplification sera sensible à l’intensité des secousses sismiques avec une diminution de l’amplification avec l’augmentation du niveau de secousses. L’amplification des ondes sismiques est plus élevée pour les paramètres Sa1.0s et PGV. Ce choix a été considéré pour être à la fois cohérent avec les GMPE utilisées et à la fois obtenir des valeurs plus précises du facteur d’accélération que celles définies dans le Code national du bâtiment (2015). En effet, les valeurs du facteur d’amplification du Code national du bâtiment tirées des travaux de Finn et Wightman (2004) ne sont que des valeurs moyennes pour les classes de sol du Code national du bâtiment du Canada qui comprennent chacune un large éventail de valeurs de Vs,30.

Finalement, les valeurs de PGA, de PGV, de Sa0.3s et de Sa1.0s vont être calculées en multipliant les valeurs de PGA, de PGV, de Sa0.3s et de Sa1.0s pour un sol de référence ayant un Vs,30 de 760 m/s par le facteur d’amplification du site .