Estimation de l'effet de site par la méthode des réseaux de neurones artificiels

Abstract

La plupart des codes sismiques prennent en compte l‘effet du site par l'intermédiaire d'un facteur d'amplification (AF) en modifiant les spectres de réponse d'accélération aux rocher. Cette modification est opérée par le biais de paramètres de site qui sont liés aux propriétés géométriques et mécaniques du profil de sol. Il est donc intéressant d'identifier les paramètres du site qui contrôlent le mieux le facteur d‘amplification AF. Le but du présent travail de recherche est de fournir une évaluation quantitative de la performance de différents paramètres de site (appelé aussi proxy) pour prédire les principales caractéristiques de l‘ amplification ‗AF‘ et par conséquent celles des facteurs de Borcherdt Fa et Fv. A cet effet, nous avons établi une méthodologie basée sur les réseaux de neurones généralisés. Les inputs du réseau sont les proxies à utiliser et les facteurs d‘amplifications (ou les Fa et Fv) déterminés par la théorie de propagation d‘ondes. Afin d‘avoir un large échantillon de données, on a utilisé 858 colonnes de sol réel soumis à 14 accélérogrammes réels ayant un contenu fréquentiel variable. La performance de chaque combinaison de proxy de site est évaluée par la réduction de la variance par rapport à la variabilité initiale des facteurs d'amplification pour les profils choisis, en considérant à la fois la plage de période entière et à des periodes spécifique (à courte et à moyenne) période associées aux facteurs de Borcherdt Fa et Fv. Les résultats obtenus montrent que l'amplification d'un profil de sol peut être approximée de façon satisfaisante avec un nombre limité de proxies de site (1 à 6). Comme la pratique de code habituelle implique un nombre limité de proxies de site (généralement 1, parfois 2), une analyse de sensibilisée est effectuée pour identifier les paramètres du site «les plus performants». Le meilleur est le contraste de vitesse global entre le substratum sous-jacent et la vitesse minimale dans la colonne du sol. Comme il s'agit d'un des paramètres les plus difficiles et les plus onéreux à mesurer- en particulier dans le cas des dépôts épais, on préfère d'autres paramètres plus commodes, en particulier le couple (Vs30, f0). Dans une perspective de code, des équations et des tracés sont fournis décrivant la dépendance des facteurs d'amplification à courte et moyenne période ("Fa" et "Fv") en fonction de ces deux paramètres.