Contribution of ambient vibration recordings (Free-field and buildings) for post-seismic analysis: the case of the Mw 7.3 MARTINIQUE (French lesser ANTILLES) earthquake, november 29, 2007

Following the Mw 7.3 Martinique earthquake, November 29th, 2007, a post-seismic survey was conducted by the Bureau Central Sismologique Français (BCSF) for macroseismic intensities assessment. In addition to the inventories, ambient vibration recordings were performed close to the particularly damaged zones in the free-field and the buildings. The objective of the paper is to show the relevancy of performing ambient vibration recordings for post-earthquake surveys. The analyses of the recordings aim at explaining the variability of the damages through site effects, structure vulnerability or resonance phenomena and to help the characterization of the post-seismic building integrity. In three sites prone to site effects, we suspect damage to be related to a concordance between soil fundamental frequency and building resonance frequency. Besides, the recordings of ambient vibrations at La Trinité hospital before and after the earthquake allow us to quantify the damage due to earthquake in terms of stiffness loss

Le test de Schirmer chez le cheval

TOULOUSE3-BU Santé-Centrale (315552105) / SudocTOULOUSE-EN Vétérinaire (315552301) / SudocSudocFranceF

Variabilité de la réponse sismique : de la classification des sites au comportement non-linéaire des sols

Local geology can strongly affect seismic ground motion at the surface. These so-called site-effects can be evaluated either numerically by simulating the seismic wave propagation or empirically using earthquake recordings analyses or statistical correlations between site parameters and site effects. This thesis concerns the improvement of site effect evaluation and the consideration of the seismic site response variability. This work is mainly based on the analysis of earthquake recordings. First, we analyzed the site response variability between sites for similar ground motion incident intensity (weak motion) and then, we analysed the site response variability between events in one site caused by non-linear soil behaviour. Finally, we used inversion method to find the depths where soil non-linear behaviour mostly occurs.We analyzed various earthquake recordings from the KiK-net database in Japan (more than 46 000), which is composed of more than 688 surface/borehole instruments. The vertical array configuration allows the computation of the empirical site response in borehole condition. This database was chosen because of its large amount of instrumented sites located at sediments, its large amount of accelerometric data and the existence of characterisation of the shear and compressive wave velocity profiles down to the borehole depth. The analysis of the seismic response variability per site classes indicated which parameters must be measured to improve the site-effect assessment. In the linear range, the parameters are the Vs profile gradient calculated until 30 m (B30) or 100 m depth (B100) and the fundamental resonance frequency of the site (f0). These additional parameters to Vs30 can be used to reduce the between-sites surface motion variability (such as in GMPEs, Ground Motion Prediction Equations).Besides, the analysis of inter-event site response variability caused by non-linear soil behaviour showed the relevant parameters for analysis of site effects in non-linear range: B30, The maximal amplification (Apred) and the associated frequency (fpred). This analysis showed as well: - that the PGA (Peak Ground Acceleration) is a relevant parameter for non-linear site effect assessment. - that, whatever the site, non-linear soil behaviour affects the site response curves from moderate acceleration (75 cm/s2 at the down-hole station). - that only information on the non-linear soil behaviour of the superficial layers is enough to fully assess the non-linear site responses. This last conclusion may have a large impact for non-linear soil characterisation. It has been confirmed by inversion of linear and non-linear borehole site responses and comparison of the obtained Vs profiles. At the same time, the present work showed : - that the depth from which non-linear soil behaviour has no influence on site response depends on the site and on the intensity of the seismic input motion. - that careful attention needs to be taken when inverting data from vertical arrays. Sensitivity analyses are a powerful tool to evaluate the resolution of the inversion considering the available information and the soil parameters that are well solved during the inversion. - That the combined used of sensitivity analysis with comparison of transfer function, without inversion, could be enough to assess the depth where the non-linear soil behaviour mostly take placeLa configuration géologique des couches de sol proches de la surface peut modifier fortement le mouvement sismique en surface (effets de site lithologiques). Ces effets de sites peuvent être évalués numériquement ou empiriquement. Ce travail s'inscrit dans la thématique de l'évaluation des effets de site lithologiques et de la variabilité de la réponse sismique des sites. Il se base principalement sur l'analyse d'enregistrements de séismes. Nous avons étudié dans un premier temps la variabilité de la réponse sismique, par classe de sites et pour des mouvements sismique faibles (variabilité inter-sites), puis une partie de la variabilité inter-évènements en un site, due aux effets du comportement non-linéaire des sols. Enfin, nous avons inversé les courbes de réponse du site afin de préciser à quelles profondeurs le comportement du sol est non-linéaire. La base de données accélérométriques KiK-net (Japon) est constituée de 688 forages instrumentés avec un capteur en surface et un autre en fond de puits. Cette configuration en réseau vertical permet de calculer en chacun des sites la courbe de réponse empirique du forage. Ce réseau a été choisi compte tenu du nombre important de sites instrumentés, du nombre de séismes enregistrés (plus de 46 000 enregistrements ont été recueillis et analysés) et de l'existence de caractérisation géotechnique des sites (profils de vitesse de propagation des ondes de cisaillement et de compression).L'analyse de la variabilité de la réponse sismique par classe de site nous a permis de préciser les paramètres qui seraient à mesurer afin d'améliorer l'évaluation des effets de site. En régime linéaire, il s'agit du gradient du profil de vitesse calculé jusqu'à 30 m (B30) ou 100 m (B100) et de la fréquence de résonance fondamentale (f0). Ces paramètres pourraient être utilisés afin de réduire la variabilité inter-sites du mouvement sismique en surface (i.e. variabilité dans les GMPEs Equations prédictives du mouvement sismique).L'analyse de la variabilité inter-évènement associée au comportement non-linéaire des sols nous a fourni les paramètres pertinents pour l'analyse des sites en régime non-linéaire : B30, l'amplification maximale (Apred) et la fréquence associée (fpred). Cette analyse a également montré : - que le PGA (Peak Ground Acceleration, accélération maximale du sol) est un paramètre pertinent pour l'étude des effets du comportement non-linéaire des sols sur la réponse des sites. - que, quelque soit le site, le comportement non-linéaire des sols affecte la courbe de réponse du site à partir d'accélérations modérées (75 cm/s2 en fond de puits). - que la caractérisation non-linéaire d'un site, en vue de l'évaluation des effets de sites, pourrait être réduite à la caractérisation des couches de sol superficielles. Cette dernière assertion peut avoir une influence importante pour la caractérisation non-linéaire des sites. Elle a été confirmée par l'inversion comparée des fonctions de transfert forages linéaires et non-linéaires. Finalement, notre travail a également montré :• que l'analyse de sensibilité de la colonne de sol « à priori » est un bon outil pour déterminer la résolution de l'inversion compte tenu des informations disponibles ainsi que les paramètres du sol contrôlant les pics d'amplification.• que l'utilisation conjointe de l'analyse de sensibilité et de la comparaison des fonctions de transfert, sans étape d'inversion, pouvait être suffisante pour évaluer les profondeurs où le sol peut avoir un comportement non-linéaire importan

Development of sensor filaments for the monitoring of detection and location of fluids leaks on a waterproof membrane which is made of composite materials

Cette étude s’inscrit dans le projet collaboratif MONI2TEX (FUI- 2019-2022) qui vise à développer une structure intégrant un capteur en textile capable de détecter une fuite de fluides dans une membrane d’étanchéité rapportée en matériaux composites ( « Développement de structures TEXtiles complexes dotées de capteurs TEXtiles intégrés, destinées au MONItoring de détection et de localisation des fuites de fluides »). Cette étude porte plus précisément sur l’élaboration d’un multifilament conducteur permettant de détecter une contrainte mécanique au sein d’une résine (fissure pouvant engendrer une fuite) et/ou la présence d’eau. Afin de pouvoir l’intégrer dans le process de fabrication de la membrane et éviter sa rupture lors de la fissuration de la résine, le choix du filament s’est porté sur les Composites Polymères Conducteurs (CPCs) à travers procédé de filage en voie fondue. Ces matériaux issus du mélange entre un polymère isolant et des charges conductrices permettent de générer une variation de leur conductivité électrique intrinsèque lorsqu’ils sont soumis à une contrainte mécanique ou chimique. A travers cette étude, différents mélanges ont été investigués afin de répondre aux mieux aux contraintes liées à la structure tout en garantissant une bonne détection. L’introduction des nanotubes de carbone (NTC) dans tous les mélanges a permis d’apporter la propriété électrique et de détection. Cependant, pour améliorer la fluidité et la mise en œuvre du CPC en vue du filage voie fondue, l’ajout d’un composant additionnel (charges inertes ou polymère isolant thermoplastique ou élastomère) dans le CPC est effectué. Par conséquent, l’influence des NTC et du composant est tout d’abord observée sur les propriétés mécaniques, électriques et de détection des différents mélanges sous forme de monofilament réalisés par extrusion. Par la suite, certaines formulations ont été développées par le filage par voie fondue afin d’observer l’influence du procédé de mise en œuvre sur les propriétés du mélange ainsi que d’optimiser ses propriétés de détectionThis study is part of the MONI2TEX collaborative project (FUI- 2019-2022) which aims to develop a structure integrating a textile sensor. This textile will be used for the detection of a fluid leak in a waterproof membrane made of composite materials ("Development of complex TEXtile structures with integrated TEXtile sensors, intended for the MONItoring of detection and localization of fluid leaks"). This study focuses more specifically on the development of a conductive multifilament to detect a mechanical stress within a resin (crack that may cause a leak) and/or the presence of water. In order to integrate it in the membrane manufacturing process and to avoid its breakage during the resin cracking, a Conductive Polymer Composites (CPCs) filament has been chosen and studied through melt spinning process. These materials are made of a blend of an insulating polymer and conductive fillers. They can generate a variation of their intrinsic electrical conductivity when they are subjected to a mechanical or chemical stress. Through this study, different blends have been investigated in order to satisfy the constraints related to the structure while ensuring good detection. The introduction of carbon nanotubes (CNTs) in all the blends allowed to bring the electrical and detection property. However, to improve the fluidity and the implementation of the filament for melt spinning, incorporation of an additional component (inert fillers or thermoplastic insulating polymer or elastomer) in the CPC is performed. Therefore, the influence of the CNTs and the additional component is first observed on the mechanical, electrical and sensing properties of the different blends in the form of monofilament produced by extrusion. Subsequently, some formulations were developed by melt spinning in order to observe the influence of the processing method on the properties of the blend as well as to optimize its sensing propertie

Seismic site-response variability : from site-classification to soil non-linear behaviour

La configuration géologique des couches de sol proches de la surface peut modifier fortement le mouvement sismique en surface (effets de site lithologiques). Ces effets de sites peuvent être évalués numériquement ou empiriquement. Ce travail s'inscrit dans la thématique de l'évaluation des effets de site lithologiques et de la variabilité de la réponse sismique des sites. Il se base principalement sur l'analyse d'enregistrements de séismes. Nous avons étudié dans un premier temps la variabilité de la réponse sismique, par classe de sites et pour des mouvements sismique faibles (variabilité inter-sites), puis une partie de la variabilité inter-évènements en un site, due aux effets du comportement non-linéaire des sols. Enfin, nous avons inversé les courbes de réponse du site afin de préciser à quelles profondeurs le comportement du sol est non-linéaire. La base de données accélérométriques KiK-net (Japon) est constituée de 688 forages instrumentés avec un capteur en surface et un autre en fond de puits. Cette configuration en réseau vertical permet de calculer en chacun des sites la courbe de réponse empirique du forage. Ce réseau a été choisi compte tenu du nombre important de sites instrumentés, du nombre de séismes enregistrés (plus de 46 000 enregistrements ont été recueillis et analysés) et de l'existence de caractérisation géotechnique des sites (profils de vitesse de propagation des ondes de cisaillement et de compression).L'analyse de la variabilité de la réponse sismique par classe de site nous a permis de préciser les paramètres qui seraient à mesurer afin d'améliorer l'évaluation des effets de site. En régime linéaire, il s'agit du gradient du profil de vitesse calculé jusqu'à 30 m (B30) ou 100 m (B100) et de la fréquence de résonance fondamentale (f0). Ces paramètres pourraient être utilisés afin de réduire la variabilité inter-sites du mouvement sismique en surface (i.e. variabilité dans les GMPEs Equations prédictives du mouvement sismique).L'analyse de la variabilité inter-évènement associée au comportement non-linéaire des sols nous a fourni les paramètres pertinents pour l'analyse des sites en régime non-linéaire : B30, l'amplification maximale (Apred) et la fréquence associée (fpred). Cette analyse a également montré : - que le PGA (Peak Ground Acceleration, accélération maximale du sol) est un paramètre pertinent pour l'étude des effets du comportement non-linéaire des sols sur la réponse des sites. - que, quelque soit le site, le comportement non-linéaire des sols affecte la courbe de réponse du site à partir d'accélérations modérées (75 cm/s2 en fond de puits). - que la caractérisation non-linéaire d'un site, en vue de l'évaluation des effets de sites, pourrait être réduite à la caractérisation des couches de sol superficielles. Cette dernière assertion peut avoir une influence importante pour la caractérisation non-linéaire des sites. Elle a été confirmée par l'inversion comparée des fonctions de transfert forages linéaires et non-linéaires. Finalement, notre travail a également montré :• que l'analyse de sensibilité de la colonne de sol « à priori » est un bon outil pour déterminer la résolution de l'inversion compte tenu des informations disponibles ainsi que les paramètres du sol contrôlant les pics d'amplification.• que l'utilisation conjointe de l'analyse de sensibilité et de la comparaison des fonctions de transfert, sans étape d'inversion, pouvait être suffisante pour évaluer les profondeurs où le sol peut avoir un comportement non-linéaire importantLocal geology can strongly affect seismic ground motion at the surface. These so-called site-effects can be evaluated either numerically by simulating the seismic wave propagation or empirically using earthquake recordings analyses or statistical correlations between site parameters and site effects. This thesis concerns the improvement of site effect evaluation and the consideration of the seismic site response variability. This work is mainly based on the analysis of earthquake recordings. First, we analyzed the site response variability between sites for similar ground motion incident intensity (weak motion) and then, we analysed the site response variability between events in one site caused by non-linear soil behaviour. Finally, we used inversion method to find the depths where soil non-linear behaviour mostly occurs.We analyzed various earthquake recordings from the KiK-net database in Japan (more than 46 000), which is composed of more than 688 surface/borehole instruments. The vertical array configuration allows the computation of the empirical site response in borehole condition. This database was chosen because of its large amount of instrumented sites located at sediments, its large amount of accelerometric data and the existence of characterisation of the shear and compressive wave velocity profiles down to the borehole depth. The analysis of the seismic response variability per site classes indicated which parameters must be measured to improve the site-effect assessment. In the linear range, the parameters are the Vs profile gradient calculated until 30 m (B30) or 100 m depth (B100) and the fundamental resonance frequency of the site (f0). These additional parameters to Vs30 can be used to reduce the between-sites surface motion variability (such as in GMPEs, Ground Motion Prediction Equations).Besides, the analysis of inter-event site response variability caused by non-linear soil behaviour showed the relevant parameters for analysis of site effects in non-linear range: B30, The maximal amplification (Apred) and the associated frequency (fpred). This analysis showed as well: - that the PGA (Peak Ground Acceleration) is a relevant parameter for non-linear site effect assessment. - that, whatever the site, non-linear soil behaviour affects the site response curves from moderate acceleration (75 cm/s2 at the down-hole station). - that only information on the non-linear soil behaviour of the superficial layers is enough to fully assess the non-linear site responses. This last conclusion may have a large impact for non-linear soil characterisation. It has been confirmed by inversion of linear and non-linear borehole site responses and comparison of the obtained Vs profiles. At the same time, the present work showed : - that the depth from which non-linear soil behaviour has no influence on site response depends on the site and on the intensity of the seismic input motion. - that careful attention needs to be taken when inverting data from vertical arrays. Sensitivity analyses are a powerful tool to evaluate the resolution of the inversion considering the available information and the soil parameters that are well solved during the inversion. - That the combined used of sensitivity analysis with comparison of transfer function, without inversion, could be enough to assess the depth where the non-linear soil behaviour mostly take plac

Élaboration de fils capteurs destinés au monitoring de détection et de localisation des fuites de fluides sur des membranes d’étanchéité rapportées en matériaux composites

This study is part of the MONI2TEX collaborative project (FUI- 2019-2022) which aims to develop a structure integrating a textile sensor. This textile will be used for the detection of a fluid leak in a waterproof membrane made of composite materials ("Development of complex TEXtile structures with integrated TEXtile sensors, intended for the MONItoring of detection and localization of fluid leaks"). This study focuses more specifically on the development of a conductive multifilament to detect a mechanical stress within a resin (crack that may cause a leak) and/or the presence of water. In order to integrate it in the membrane manufacturing process and to avoid its breakage during the resin cracking, a Conductive Polymer Composites (CPCs) filament has been chosen and studied through melt spinning process. These materials are made of a blend of an insulating polymer and conductive fillers. They can generate a variation of their intrinsic electrical conductivity when they are subjected to a mechanical or chemical stress. Through this study, different blends have been investigated in order to satisfy the constraints related to the structure while ensuring good detection. The introduction of carbon nanotubes (CNTs) in all the blends allowed to bring the electrical and detection property. However, to improve the fluidity and the implementation of the filament for melt spinning, incorporation of an additional component (inert fillers or thermoplastic insulating polymer or elastomer) in the CPC is performed. Therefore, the influence of the CNTs and the additional component is first observed on the mechanical, electrical and sensing properties of the different blends in the form of monofilament produced by extrusion. Subsequently, some formulations were developed by melt spinning in order to observe the influence of the processing method on the properties of the blend as well as to optimize its sensing propertiesCette étude s’inscrit dans le projet collaboratif MONI2TEX (FUI- 2019-2022) qui vise à développer une structure intégrant un capteur en textile capable de détecter une fuite de fluides dans une membrane d’étanchéité rapportée en matériaux composites ( « Développement de structures TEXtiles complexes dotées de capteurs TEXtiles intégrés, destinées au MONItoring de détection et de localisation des fuites de fluides »). Cette étude porte plus précisément sur l’élaboration d’un multifilament conducteur permettant de détecter une contrainte mécanique au sein d’une résine (fissure pouvant engendrer une fuite) et/ou la présence d’eau. Afin de pouvoir l’intégrer dans le process de fabrication de la membrane et éviter sa rupture lors de la fissuration de la résine, le choix du filament s’est porté sur les Composites Polymères Conducteurs (CPCs) à travers procédé de filage en voie fondue. Ces matériaux issus du mélange entre un polymère isolant et des charges conductrices permettent de générer une variation de leur conductivité électrique intrinsèque lorsqu’ils sont soumis à une contrainte mécanique ou chimique. A travers cette étude, différents mélanges ont été investigués afin de répondre aux mieux aux contraintes liées à la structure tout en garantissant une bonne détection. L’introduction des nanotubes de carbone (NTC) dans tous les mélanges a permis d’apporter la propriété électrique et de détection. Cependant, pour améliorer la fluidité et la mise en œuvre du CPC en vue du filage voie fondue, l’ajout d’un composant additionnel (charges inertes ou polymère isolant thermoplastique ou élastomère) dans le CPC est effectué. Par conséquent, l’influence des NTC et du composant est tout d’abord observée sur les propriétés mécaniques, électriques et de détection des différents mélanges sous forme de monofilament réalisés par extrusion. Par la suite, certaines formulations ont été développées par le filage par voie fondue afin d’observer l’influence du procédé de mise en œuvre sur les propriétés du mélange ainsi que d’optimiser ses propriétés de détectio

Empirical Quantification of the Impact of Nonlinear Soil Behavior on Site Response

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Melt Spinning of Flexible and Conductive Immiscible Thermoplastic/Elastomer Monofilament for Water Detection

In many textile fields, such as industrial structures or clothes, one way to detect a specific liquid leak is the electrical conductivity variation of a yarn. This yarn can be developed using melt spun of Conductive Polymer Composites (CPCs), which blend insulating polymer and electrically conductive fillers. This study examines the influence of the proportions of an immiscible thermoplastic/elastomer blend for its implementation and its water detection. The thermoplastic polymer used for the detection property is the polyamide 6.6 (PA6.6) filled with enough carbon nanotubes (CNT) to exceed the percolation threshold. However, the addition of fillers decreases the polymer fluidity, resulting in the difficulty to implement the CPC. Using an immiscible polymers blend with an elastomer, which is a propylene-based elastomer (PBE) permits to increase this fluidity and to create a flexible conductive monofilament. After characterizations (morphology, rheological and mechanical) of this blend (PA6.6CNT/PBE) in different proportions, two principles of water detection are established and carried out with the monofilaments: the principle of absorption and the short circuit. It is found that the morphology of the immiscible polymer blend had a significant role in the water detection

In Situ Detection of Water Leakage for Textile-Reinforced Composites

By incorporating electrically conductive yarns into a waterproof membrane, one can detect epoxy resin cracking or liquid leakage. Therefore, this study examined the electrical conductivity variations of several yarns (metallic or carbon-based) for cracking and water detection. The first observations concerned the detectors’ feasibility by investigating their conductivity variations during both their resin implementation processes and their resin cracking. Throughout this experiment, two phenomena were detected: the compression and the separation of the fibres by the resin. In addition, the resin cracking had an important role in decreasing the yarns’ conductivity. The second part of this study concerned water detection. Two principles were established and implemented, first with yarns and then with yarns incorporated into the resin. First, the principle of absorption was based on the conductivity variation with the yarns’ swelling after contact with water. A short circuit was established by the creation of a conductive path when a drop of water was deposited between two conductive, parallel yarns. Through the influence of the yarns’ properties, this study explored the metallic yarns’ capacity to better detect water with a short circuit and the ability of the carbon-based yarns to detect water by the principle of absorption

Modal characterization of structure and soil-structure interaction using accelerometric data of the french permanent network (RAP-RESIF): application to a french Indies structure in Basse-Pointe, Martinique

International audienc