ISO 6258:1985

l
l
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONoMEIKCYHAPOfiHAR OPTAHkl3AUMR n0 CTAH~APTM3ALWWl~ORGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Centrales nucléaires - Conception antisismique
Nuclear power plants - Design against seismic hazards
Première édition - 1985-02-01
CDU 624.042.7 : 621.311.25 : 621.039
L Réf. no : ISO 6258-1985 (F)
-c
Descripteurs : centrale nucléaire, zone sismique, conception, spécification, conception antisismique, définition.
Prix basé sur 41 pages
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6258 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85,
Energie nucléaire.
0 Organisation internationale de normalisation, 1985 0
Imprimé en Suisse
ii
Sommaire
0 Introduction. . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U
/’
1 Objet et domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Termes relatifs à la géologie et à la séismologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2 Termes relatifs aux méthodes d’essai et d’interprétation
pour l’évaluation sismique des structures, systémes et composants . . . . 2
2.3 Termes relatifs aux instruments de mesure sismique . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Rassemblement et présentation des données géologiques et sismiques . 4
3.1 Documentation et recherche sur les séismes 4
........................
Documentation et recherche géologiques 4
3.2 .
4 Méthodes de détermination des mouvements de référence du terrain. .
4.1 Analyse déterministe.
......................................
Analyse probabiliste . .
4.2 .
4.3 Détermination du mouvement du terrain adapté au site. .
4.4 Sismicité induite
..........................................
4.5 Caractéristiques du mouvement du terrain en champ libre .
5 Classification des équipements et bâtiments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Méthodes de vérification des structures . . . . . . . . . . . . . . . 9
6.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6.2 Ouvrages de génie civil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
6.3 Composants mécaniques et électriques . . . . . 11
6.4 Techniques générales de modélisation . . . .
. . 13
6.5 Défauts de linéarité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
7 Amortissement .
7.1 Matrice d’amortissement .
7.2 Amortissement fondationktructure
............................... 14
8 Combinaisons de charges et comportement admissible 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9 Vérification de la conception antisismique des centrales nucléaires.
......... 14
9.1 Vérification par analyse. .
9.2 Vérification par essais .
9.3 Maintenance et contrôle en service.
............................... 16
10 Effet du mouvement du terrain sur le site .
10.1 Réponse sismique des dépôts alluviaux et ouvrages en terre.
......... 16
10.2 Fluidification et défaillance du sol .
............................................
10.3 Stabilité des pentes 18
11 Instrumentation sismiaue .
11.1 Généralités .
........................................
11.2 Nombre et composition 19
.......................................
11.3 Site à plusieurs tranches.
khelles d’intensité sismique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Annexe -
Bibliographie. 40

NORME INTERNATIONALE ISO 62584985 (FI
Conception antisismique
Centrales nucléaires -
0 Introduction 1 Objet et domaine d’application
Les séismes sont susceptibles de provoquer des dégâts impor-
La présente Norme internationale spécifie les éléments à pren-
tants aux centrales nucléaires et compromettre ainsi leur
dre en considération dans la conception antisismique d’une
sûreté. Il est donc nécessaire pour tout site de centrale
centrale nucléaire.
nucléaire de déterminer les mouvements appropriés du terrain
et de concevoir les centrales de maniére qu’elles puissent y
Elle spécifie les données nécessaires et la manière de les exploi-
résister.
ter, de facon à déterminer les mouvements terrestres à prendre
comme mouvement de référence du terrain aux fins de la con-
II faut être conscient que les paramètres des mouvements de
ception.
référence du sol ne représentent pas par eux-mêmes une
protection antisismique globale des centrales ; l’ensemble total
Elle ne spécifie, par contre, rien sur les niveaux sismiques utili-
des hypothéses prises en compte pour l’analyse structurelle y
sés à d’autres fins, tels que séisme d’inspection ou séisme
compris le sol est également important. C’est pourquoi un
d’exploitation, qui n’ont en réalité aucune relation simple avec
accroissement non réaliste des paramétres des mouvements de
le séisme de référence (voir 2.2.18) et d’autres mouvements sis-
référence du sol, ou des hypothéses conservatives non réalistes
miques; aussi, la spécification et l’utilisation de ces autres mou-
lors du processus d’analyse structurelle ne représentent pas
vements doivent-elles être convenues avec les autorités régle-
nécessairement une meilleure protection de la centrale et ne
mentaires nationales.
garantissent pas une conception plus conservative. Le conser-
vatisme de la protection antisismique d’une centrale nucléaire
La présente Norme internationale indique comment apporter la
devrait être obtenu en harmonisant les marges de sécurité à
preuve, documents à l’appui, de la conception antisismique
l’intérieur du processus total, depuis la définition des para-
convenable des diverses parties d’une centrale (terrain de fon-
mètres des mouvements de référence du sol jusqu’à I’évalua-
dations, bâtiments, systémes et composants). Elle indique éga-
tion des contraintes permises dans les éléments structurels.
lement l’instrumentation à utiliser.
Le niveau et la forme des mouvements du terrain à prendre en
compte dépendent de l’emplacement du site et du niveau de Elle propose deux types d’analyse pour la détermination du
risque fixé pour la conception de la centrale. La fixation de ce séisme de référence: probabiliste et déterministe, l’une et
niveau et du séisme de référence (voir 2.2.18) étant du ressort l’autre étant pareillement admises. La présente Norme interna-
des autorités réglementaires nationales, le probléme n’est pas tionale s’applique, dans le détail de ses exigences, aux sites où
traité dans la présente Norme internationale. le mouvement potentiel maximal prévu du terrain équivaut à
une intensité VII ou plus sur l’échelle MSK.
On a tenu compte, dans l’élaboration de la présente Norme
internationale, des normes nationales et codes de bonne prati-
La présente Norme internationale est entièrement applicable
que existants. Les exigences de la présente Norme internatio-
aux cas où le séisme de référence est supérieur ou égal à une
nale sont compatibles avec I’AIEA 50-C-S[i] et alignées pour
intensité de VII sur l’échelle MSK. Lorsque le séisme de réfé-
certains sujets t) avec I’AIEA 50-SG-Sl i2] et I’AIEA
rence est inférieur à VII sur l’échelle MSK, l’analyse structurelle
50-SG-S2L31. P our d’autres sujets21
cependant, les approches
(voir chapitre 5 et seg. ) pourrait aussi être accomplie en utili-
sont différentes de celles suivies dans I’AIEA W-SG-Sl L2] et
sant des régles simplifiées qui sont en dehors de l’objet de la
I’AIEA 50-SG-S2t31.
présente Norme internationale.
1) Par exemple, l’approche sismotectonique.
2) Par exemple, l’approche probabiliste, l’analyse sismique et l’absence de séisme de référence de niveau inférieur El 1.
ISO 62584985 0
2 Définitions 21.9 épicentre instrumental : Point situé à la surface de la
terre directement au-dessus du fover instrumental.
2.1 Termes relatifs à la géologie et à la
séismologie
2.1.10 faille inactive : Faille ne présentant aucune évidence
de mouvement géologique récent ou d’activité sismique signifi-
cative.
2.1 .l magnitude : Logarithme décimal de l’amplitude maxi-
male du mouvement, en micromètres, enregistrée par un sis-
2.1 .ll faille sismiquement active : Faille présentant une
mographe étalon situé à 100 km de l’épicentre du séisme.
activité sismique propre significative ou un potentiel d’activité
L’amplitude donne une mesure approchée de l’énergie émise
sismique propre significatif, que l’on puisse ou non démontrer
sous forme d’onde sismique.
l’existence de mouvements géologiques récents associés à elle.
Plusieurs méthodes permettant de déterminer la magnitude, il
NOTE--
est nécessaire de spécifier la manière dont elle a été déterminée.
2.1.12 faille capable (d’activité sismique) : Faille qui pré-
sente un potentiel significatif de déplacement relatif à la surface
La magnitude locale définie originellement par Richter (MJ était le
du terrain ou près de cette surface.
logarithme décimal de la déviation maximale, en micromètres, indiquée
par un sismographe étalon situé à 100 km de l’épicentre en Californie.
2.1.13 faillage de surface : Fissures ou déplacements de la
Symbole : M, complété par un souscrit indiquant la méthode de
surface du terrain provoqués par le mouvement d’une faille en
détermination (A&: onde de volume; A$: magnitude locale
surface ou en-dessous de la surface du terrain.
(Richter) ; A+ : onde de surface; MD : magnitude sur la durée).
2.1.14 mouvement du terrain en champ libre : Mouve-
2.1.2 intensité sismique : Expression, selon une échelle con-
ment du terrain provoqué par un séisme, dont les caractéristi-
ventionnelle de l’importance, en un lieu donné, des effets res-
ques ne sont pas modifiées par la présence de constructions.
sentis ou observés d’un séisme.
On peut définir un degré d’intensité maximale correspondant à
2.1.15 macroséisme : Séisme d’intensité suffisante pour être
un séisme donné en évaluant les effets maximaux que l’on peut
ressenti par l’homme.
attribuer à ce séisme et qui sont observés généralement dans la
zone épicentrale. Cette intensité maximale a pour symbole 1,.
2.1.16 microséisme : Séisme détecté seulement par les ins-
truments.
2.1.3 (ligne) isoséiste : Ligne, repérée par une valeur d’inten-
sité sismique, séparant une zone où l’intensité est égale ou
2.1.17 agitation microsismique : Vibration quasi perma-
supérieure à cette valeur d’une zone où elle est inférieure.
nente et d’amplitude extrêmement faible du terrain produite par
des causes naturelles ou artificielles telles que vent, vagues ou
2.1.4 zone de dégâts: Région où l’on observe des dégâts,
activité industrielle.
généralement délimitée par I’isoséiste VII (MSK) (voir l’annexe).
2.1.18 structure sismogène : Structure géologique suscep-
2.1.5 épicentre macroscopique : Centre de la région où
tible d’engendrer des séismes.
l’intensité sismique maximale est observée.
2.1.19 province sismotectonique : Région géographique
2.1.6 amplitude du mouvement sismique : Expression
caractérisée par une similitude des structures géologiques et
générale employée pour caractériser le mouvement du terrain
des caractéristiques des séismes.
en un point donné. Elle peut correspondre à la valeur maximale
de l’un des paramètres caractérisant le mouvement sismique:
accélération, vitesse, déplacement.
2.2 Termes relatifs aux méthodes d’essai et
d’interprétation pour l’évaluation sismique des
2.1.7 source sismique : Région à l’intérieur de la terre où se
structures, systèmes et composants
produit le dégagement d’énergie du séisme.
2.1.8 foyer; hypocentre : 2.2.1 expression temporelle d’un mouvement: Représen-
tation dans le temps du mouvement vibratoire de supports
2.1.8.1 exprimé en termes d’accélération, de vitesse ou de déplace-
foyer instrumental : Point que l’on peut déterminer à
ment.
partir de la connaissance des heures d’arrivée des ondes sismi-
ques en différents lieux et qui correspond au premier point de
rupture des roches.
2.2.2 expression temporelle d’un mouvement de ter-
rain: Représentation dans le temps d’un ou plusieurs mou-
2.1.8.2 foyer énergétique: Centre de gravité du volume à
vements sismiques du terrain en champ libre au niveau des
l’intérieur duquel se dégage l’énergie du séisme. Pour certaines
fondations d’un bâtiment ou d’une structure ou à d’autres
applications, ce volume est assimilé à une sphère.
emplacements définis en champ libre.
ISO6258-1985(F)
2.2.3 expression temporelle conceptuelle d’un mouve- 2.2.13 amortissement: Diminution progressive de I’ampli-
ment de terrain: Représentation dans le temps de mouve- tude du mouvement de réponse à un séisme résultant de perte
ments du terrain, dont l’échelle des temps ou l’amplitude ont d’énergie dans les éléments structuraux par suite de frotte-
été convenablement modifiées pour tenir compte de la variabi- ments, de pertes par hystérésis dans les matériaux et de I’appa-
lité et de l’incertitude des caractéristiques de mouvements sis- rition de non linéarités telles que fissurations, glissements de
miques. joints ou autres modifications de la raideur des éléments struc-
turaux. L’amortissement structure1 utilisé en analyse modale
s’exprime normalement en pourcentage de l’amortissement vis-
2.2.4 expression temporelle d’un mouvement de plan-
queux critique.
cher: Représentation dans le temps d’un ou plusieurs mouve-
ments sismiques à un niveau donné d’un bâtiment ou d’une
structure.
2.2.14 fluidification (usuellement (( liquéfaction ») : Perte
significative de résistance et de rigidité d’un sol saturé et sans
cohésion sous l’effet d’un mouvement vibratoire.
2.2.5 expression temporelle conceptuelle d’un mouve-
ment de plancher: Représentation dans le temps du mouve-
ment d’un plancher dont l’échelle des temps ou l’amplitude a
2.2.15 interaction sol-fondations : Modification du mouve-
été convenablement modifiée pour tenir compte de la variabilité
ment des fondations en relation avec le mouvement en champ
et de l’incertitude des caractéristiques des mouvements sismi-
libre, due à la présence des fondations et du bâtiment.
ques et de celles des constructions et des fondations.
2.2.16 plage rigide: Gamme de haute fréquence d’un spec-
2.2.6 spectre de réponse: Représentation de la réponse
tre de réponse pour laquelle l’amplitude de réponse de I’accélé-
maximale d’une famille d’oscillateurs simples à amortissement
ration ne dépasse pas de plus de 10 % l’accélération maximale
visqueux fixés, en fonction des fréquences propres de ces oscil-
d’entrée (accélération à période nulle).
lateurs lorsque leurs supports sont soumis à un mouvement
vibratoire.
2.2.17 élément ou système rigide: Élément ou système qui
a, dans les trois directions, toutes ses fréquences propres dans
2.2.7 spectre de réponse de terrain: Spectre de réponse
la plage rigide des spectres de réponse de son support.
déterminé à partir des caractéristiques des mouvements vibra-
toires du terrain en champ libre au niveau des fondations d’un
bâtiment ou d’une structure ou à d’autres emplacements défi-
2.2.18 séisme de référence: Ensemble de mouvement de
nis en champ libre.
terrain en champ libre retenu pour les besoins de la conception.
2.2.8 spectre de réponse conceptuel de terrain: Spectre
de réponse obtenu en modifiant un ou plusieurs spectres de
2.3 Termes relatifs aux instruments de mesure
réponse du terrain pour tenir compte de la variabilité et de
sismique
l’incertitude des caractéristiques des mouvements sismiques.
2.3.1 capteur d’accélération : Instrument qui mesure I’accé-
2.2.9 spectre de réponse de plancher: Spectre de réponse
Iération et la transforme en signal transmissible.
obtenu pour un mouvement donné et un séisme donné à un
niveau particulier d’une structure.
2.3.2 accélérographe : Appareil qui mesure et enregistre
l’accélération absolue en fonction du temps. L’appareil se com-
spectre de réponse conceptuel de plancher: Spec-
2.2.10
pose essentiellement d’un capteur d’accélération, d’un enregis-
tre de réponse déterminé à un niveau particulier d’une cons-
treur et d’un déclencheur.
truction en modifiant un ou plusieurs spectres de réponse de
plancher pour tenir compte de la variabilité et de l’incertitude
des caractéristiques des mouvements sismiques et de celles des
2.3.3 instrument de mesure tri-axial: Instrument qui
constructions et des fonctions.
mesure les composantes de l’accélération dans trois directions
orthogonales, dont la verticale.
2.2.11 analyse statique : Analyse basée sur l’utilisation
d’une force ou d’un déplacement statique pour représenter
2.3.4 déclencheur: Détecteur sismique qui déclenche et
l’action du mouvement sismique sur un élément ou un système
arrête automatiquement la détection et l’enregistrement des
et ne tenant pas compte explicitement des caractéristiques
valeurs d’accélération.
dynamiques ou de la nature dynamique du mouvement
d’entrée.
2.3.5 détecteur sismique: Instrument de mesure qui émet
un signal lorsque la valeur mesurée de l’accélération dépasse un
2.2.12 analyse dynamique : Analyse basée sur l’utilisation
seuil fixé à l’avance.
d’une force ou d’un déplacement statique ou dynamique pour
représenter l’action du mouvement sismique sur un élément ou
un système et tenant compte explicitement des caractéristiques
2.3.6 enregistreur: Instrument capable de faire en perma-
dynamiques et de la nature dynamique du mouvement
nence le relevé de l’accélération absolue en fonction du temps
d‘entrée.
après mise en route d’un déclencheur.
ISO 6258-1985 (F)
- la magnitude;
3 Rassemblement et présentation des
données géologiques et sismiques
- la zone des répliques;
- l’intensité maximale observée ;
3.1 Documentation et recherche sur les séismes
- des cartes isoséistes;
Des données de deux types sont à recueillir sur les séismes:
- les mouvements de terrain et l’intensité dans la zone du
site ;
a) données historiques;
- les mécanismes sismiques et autres renseignements
b) données instrumentales.
utiles pour l’évaluation sismotectonique.
3.1 .I Données historiques Lorsque la détermination du niveau sismique d’un site donné
repose sur la définition et la localisation des failles, il peut s’avé-
L’essentiel de la documentation permettant de définir les séis- rer nécessaire dans certaines zones sismotectoniques de com-
mes de réf6rence provient d’un ensemble complet de données
plexité géologique exceptionnelle, telles que zones de néotec-
historiques appropriées sur les séismes. II est donc nécessaire
tonique complexe ou pour lesquelles les données sur la sismi-
de rassembler toutes les références historiques disponibles en cité sont peu sûres, de compléter les données historiques et
remontant aussi loin que possible dans le temps. La plupart de instrumentales disponibles par la mise en place d’un réseau de
ces données sont naturellement de nature descriptive: par
sismographes sensibles capables de déceler des microséismes
exemple, nombre de maisons endommagées ou détruites, com- se produisant dans un rayon de quelques dizaines de kilomètres
portement de la population. Mais on peut en déduire néan-
autour du site. Les microséismes enregistrés à l’intérieur ou au
moins une mesure de l’intensité de chaque séisme exprimée
voisinage de ce réseau doivent être soigneusement localisés, de
sous forme de degré dans une échelle d’intensité sismique. facon à pouvoir être utilisés dans les études sismotectoniques
sur la région et servir à déterminer les mouvements de référence
Une comparaison des diverses échelles d’intensité sismique du terrain.
II faut clairement indiquer l’échelle
figure dans l’annexe.
NOTE - Les microséismes ne peuvent servir eux-mêmes à déterminer
d’intensité utilisée pour décrire le séisme.
les mouvements de référence.
Pour évaluer les mouvements réels du terrain dans la zone du
Des enregistrements de mouvements violents ont été faits dans
site, il faut réunir des renseignements sur tous les séismes his-
certaines parties du monde. Ces enregistrements doivent être
toriques ayant affecté la région englobant la province sismotec-
rassemblés et servir à la mise au point des fonctions d’atténua-
tonique du site. II faut donc examiner une zone dont le rayon
tion des ondes sismiques propres à la région et des spectres de
dépend des caractéristiques de la région. Cette surface doit être
réponse nécessaires à la conception du projet de centrale
suffisamment vaste pour permettre de recueillir et de prendre
nucléaire. Si l’on peut raisonnablement espérer obtenir des
en compte tous les éléments d’information d’ordre géologique
enregistrements non disponibles autrement, on peut installer
ou géophysique, en relation avec la sismicité du site.
des accélérographes pour mouvements violents à l’intérieur de
la zone du site.
Les renseignements à obtenir dans la mesure du possible sont
les suivants :
3.2 Documentation et recherche géologiques
-
la valeur dans l’échelle d’intensité à l’épicentre ou la
valeur maximale dans l’échelle d’intensité, selon le cas;
3.2.1 Données géologiques régionales
- l’intensité dans la zone du site; +
Les travaux de documentation et de recherche géologiques
-
les cartes isoséistes faisant état également des condi-
régionales visent surtout à parfaire la connaissance de la struc-
tions géologiques locales ;
ture géologique générale et du cadre tectonique de la région
nécessaire pour interpréter les données sismiques et délimiter
- la magnitude;
les provinces sismotectoniques. Ces travaux servent également
-
l’emplacement de l’épicentre et de I’hypocentre.
à inventorier les dangers géologiques possibles de la région et à
les étudier à la lumiére des recherches sismiques et géologiques
En l’absence de données instrumentales, on exploite au maxi-
effectuées sur la zone du site et dans son voisinage qui sont
mum les données sur la valeur dans l’échelle d’intensité,
traitées en 3.21 .l à 3.2.1.5. Les renseignements suivants, à
l’endommagement des bâtiments et les effets sur le terrain pour
l’échelle régionale, doivent être obtenus.
déterminer l’épicentre et la magnitude de chaque séisme histo-
rique.
3.2.1 .l Caractéristiques du terrain
S’il existe des cartes géologiques, on s’attachera plus particu-
3.1.2 Donnees instrumentales et données d’observation
lièrement à repérer les unités lithologiques : roches cristallines,
II faut rassembler toute la documentation disponible sur les volcaniques, sédimentaires, alluviales, etc.
s6ismes provenant d’appareils enregistreurs installés dans la
région. Les renseignements à obtenir dans la mesure du possi-
3.2.1.2 Stratigraphie
ble sont les suivants:
Les recherches porteront sur la superposition des couches et
- l’emplacement de l’épicentre et de I’hypocentre;
leur âge, leur extension latérale, éventuellement leur profon-
- la date et l’heure d’origine;
deur, leur épaisseur et leurs rapports mutuels.
ISO 62584985 (FI
3.2.1.3 Tectonique de la région Les conditions géologiques et physiques locales, telles que pro-
priétés des sols, peuvent jouer sur les spectres de mouvement
On étudiera plus particulièrement les failles. La topographie et
et modifier en conséquence les effets observés. Les études sui-
la géomorphologie peuvent aider à déceler des déplacements
Vantes sont nécessaires.
récents du terrain. Le style tectonique de la région : continuité
horizontale des couches, plissement, faillement, joue égale-
3.2.2.1 Détermination des caractéristiques géologiques et
ment un rôle important ainsi que l’histoire tectonique: âge du
physiques, telles qu’épaisseur, profondeur et propriétés des
plissement et du faillement.
couches dans la zone du site.
3.2.1.4 Caractéristiques des particularités tectoniques
3.2.2.2 Étude de la structure tectonique locale, et notamment
relevé des failles à la surface ou en dessous de la surface au voi-
On décrira l’allure et le type du faillement de la région ainsi que
sinage du site, et détermination de leur géométrie: longueur,
les grandes failles associées aux provinces tectoniques. On étu-
inclinaison et si possible profondeur, évaluation des rapports
diera la longueur, la profondeur, la direction et le pendage des
Structure(s entre failles locales et failles régionales, et notam-
failles, ainsi que leurs rapports structuraux, leur âge et l’histoire
ment failles sismiquement actives ou capables et corrélation
des mouvements pour déceler la présence éventuelle de failles
avec les séismes historiques.
sismiquement actives ou capables. Les dépôts du quaternaire
doivent en particulier faire l’objet d’études néotectoniques
Des recherches sur le terrain et en laboratoire sont également
détaillées.
nécessaires, comme indiqué en 3.2.2.2.1 à 3.2.2.2.4. Concer-
nant la zone du site, il est également nécessaire d’effectuer des
3.2.1.5 Caractéristiques du sous-sol
études en tenant compte de la conception projetée pour la cen-
trale nucléaire.
Lorsque le socle n’apparaît pas en surface mais qu’on dispose
de données appropriées, on préparera une carte structurelle de
3.2.2.2.1 Études sur la couche porteuse
sa partie supérieure (carte hypogéologique), en utilisant pour
ce faire les résultats des recherches géophysiques régionales,
Les recherches et essais en laboratoire doivent être effectués en
telles que travaux de prospection sismique, gravimétrique et
vue de déterminer la profondeur et les propriétés des différen-
magnétique. Cette carte peut permettre d’établir les rapports
tes couches de terrain, à savoir le coefficient de Poisson, le
possibles entre l’activité sismique historique et les structures
module de Young, le module de cisaillement et la masse volu-
tectoniques profondes qui n’ont pas d’expression directe en
mique.
surface.
Les données géologiques régionales sont généralement extrai-
3.2.2.2.2 Sondages
tes de publications. II est recommandé d’exploiter au maximum
Les sondages permettent de déterminer la configuration des
les données recueillies par télédétection, telles que photogra-
couches porteuses et du substratum rocheuxl), et parfois du
phies prises par satellites, levés par radars à balayage latéral,
socle*) lorsque les couches sont relativement peu profondes.
photographies aériennes, mesures magnétiques et gravimétri-
En cours de sondage, les échantillons correspondants doivent
ques. Lorsque la documentation publiée est insuffisante, on
être prélevés à différentes profondeurs pour permettre d’effec-
peut essayer d’évaluer de facon relativement prudente les
tuer des essais sur les propriétés des sols et les roches.
caractéristiques de la structure grofonde, sinon il faut procéder
à des travaux sur le terrain tels que sondages, ouverture de
tranchées, études des phénomènes de réflexion et de réfraction
3.2.2.2.3 Excavations expérimentales
sismiques qui, dans certaines régions de complexité géologique
exceptionnelle, permettront de compléter les informations Lorsque ni les méthodes sismiques ni les sondages ne permet-
publiées et aideront à l’interprétation des données obtenues par tent de déterminer clairement les propriétés et la structure des
télédétection. couches porteuses et du substratum rocheux, on doit pratiquer
par excavation (tranchée, puits ou tunnel) pour procéder aux
expériences. Cette pratique est cependant tributaire des carac-
3.2.2 Données gbologiques sur la zone du site et son
téristiques des couches porteuses et de la profondeur du subs-
voisinage
tratum rocheux.
Un travail de recherche géologique détaillé est nécessaire sur la
zone du site et son voisinage pour y reconnaître les structures
3.2.2.2.4 Essais de vibration sur modèles
tectoniques sismogènes, établir une base d’évaluation de l’âge
du mouvement des failles qui peuvent s’y trouver, déceler les
Les propriétés des couches porteuses soutenant les fondations
dangers géologiques éventuels tels que karstification ou subsi-
d’une installation influent sur les fréquences propres de vibra-
dence, facteurs de risque pour la sûreté de la centrale nucléaire,
tion des bâtiments, structures et matériels. II faut donc connaî-
et déterminer les caractéristiques de transmission de l’énergie
tre la gamme des valeurs de raideur effective des couches por-
sismique de la zone du site.
teuses pour évaluer la réponse d’une structure à un séisme.
1) substratum rocheux: Première formation géologique rencontrée depuis la surface du terrain, dont les propriétés mécaniques présentent un
contraste important par rapport à celles des dépôts qui la recouvrent.
2) socle : Formation géologique bien consolidée qui peut être considérée à l’échelle régionale comme homogène en ce qui concerne la transmission
des ondes sismiques.
ISO 6258-1985 (FI
4 Méthodes de détermination des Dans certaines régions du monde, les limites des plaques de la
lithosphère posent des problèmes particuliers. Si par exemple
mouvements de référence du terrain
ces plaques réagissent les unes sur les autres par subduction,
Les séismes de référence peuvent être définis par une méthode on considère généralement la plaque inférieure (à l’origine de la
déterministe combinant des études sismotectoniques et géolo- subduction) comme une province sismotectonique distincte de
la plaque supérieure (croûte). II a été également démontré que
giques, ou par une méthode probabiliste.
des secteurs différents de plaques ont des potentialités sismi-
L’utilisation de l’analyse probabiliste, en général, n’est possible
ques maximales différentes. Ces secteurs peuvent donc aussi
que dans les régions où il existe des données fiables sur une
être considérés comme des provinces sismotectoniques diffé-
période suffisamment longue (plusieurs centaines d’années).
rentes.
Dans la plupart des cas, cela correspond à un séisme de réfé-
rence égal ou inférieur à VII MSK.
Une différence significative du taux de sismicité peut être révé-
latrice de conditions tectoniques différentes pouvant servir à
4.1 -Analyse déterministe définir les provinces sismotectoniques. La période sur laquelle
portent les données historiques doit cependant être suffisam-
La méthode déterministe consiste à considérer une suite logi-
ment longue pour que les conclusions fondées sur ces données
que à un événement pris comme hypothèse de départ et à assi-
aient quelque valeur. Toutefois des différences notables de pro-
gner à chaque élément de cette suite logique une description fondeur d’hypocentre (10 à 30 km par exemple contre 200 à
particulière assortie de marges de sécurité convenables, c’est-
400 km) peuvent à elles seules justifier une différenciation.
à-dire de ((garde-fous raisonnables».
II faudrait examiner toutes les interprétations de la sismotecto-
Les techniques sismotectoniques consistent à :
nique d’une région donnée dans les sources bibliographiques
existantes. Lorsque plusieurs interprétations semblent expli-
a) identifier d’une part la région, les structures sismique-
quer également bien les phénomènes sismiques et géologiques
ment actives et leur potentialité sismique maximale, et
observés, c’est l’interprétation qui aboutit aux conclusions les
d’autre part les provinces sismotectoniques et leur potentia-
plus prudentes quant au mouvement potentiel du terrain qui
lité sismique maximale ;
doit être retenue.
b) évaluer le mouvement de référence du terrain produit
au site par l’apparition de cette potenti,aIité sismique maxi-
male au point le plus proche du site sur la structure sismi-
4.1.2 Relation entre séismes et structures
quement active ou aux frontières des provinces sismotecto-
sismiquement actives ou provinces sismotectoniques
niques; si la structure sismiquement active est proche du
site, tenir compte si possible de la dimension matérielle de la
II convient de rassembler et d’organiser avec soin les données
source.
fondamentales nécessaires pour établir le lien entre un séisme
d’une part et la structure tectonique ou la province sismotecto-
nique d’autre part.
4.1 .l Identification des provinces sismotectoniques
Les études sismotectoniques ont pour but de définir des
4.1.2.1 Lien entre séismes et structures sismiquement
régions géographiques ayant des potentialités sismiques analo-
actives
gues.
La province sismotectonique correspond à une zone où les Chaque fois qu’il est raisonnablement possible d’associer un ou
structures géologiques et les caractéristiques de sismicité sont plusieurs épicentres sismiques à une structure tectonique, il
similaires. faut justifier l’association, compte tenu des caractéristiques de
la structure, de son étendue géographique et de ses rapports
Les données sismiques et géologiques évoquées précédem-
structuraux avec le cadre tectonique régional. Cette évaluation
ment doivent être organisées en une description cohérente et
doit tenir compte des méthodes utilisées pour déterminer les
bien documentée des caractéristiques tectoniques régionales,
épicentres sismiques, avec les erreurs de localisation commi-
donnant la liste de ces caractéristiques et faisant état de I’his-
ses; elle doit comporter une comparaison détaillée de ces struc-
toire tectonique ainsi que de l’activité sismique actuelle distin-
tures tectoniques par rapport à d’autres de la même province
guant les diverses provinces sismotectoniques. Une frontière
sismotectonique (âge d’origine, sens et historique du mouve-
peut ainsi séparer des zones présentant des caractéristiques
ment) et une estimation des autres informations sismologiques
structurales fortement contrastées ou des zones dont l’histoire
disponibles (mécanismes à la source, environnement des con-
tectonique a fortement divergé à la fin du tertiaire et durant
traintes, répartition des répliques). Toute structure tectonique
I’holocène.
associée à une sismicité significative doit être considérée
comme sismiquement active.
La délimitation des frontières des provinces sismotectoniques
ne peut se faire sans un certain nombre de précautions. Toutes
les structures d’une zone contiguë ayant le même style sismo-
4.1.2.2 Détermination de la potentialité sismique maximale
tectonique ou géologique doivent être incluses dans la même
associée à une structure sismiquement active
province. Toute structure tectonique jouant un rôle dans la sis-
micité doit appartenir intégralement à une même province sis-
La potentialité sismique du site est influencée par certaines
motectonique. Si un doute subsiste quant à la parenté de deux
structures sismiquement actives; il faut donc déterminer la
structures, les deux doivent être réunies dans une seule, et
potentialité sismique maximale qui peut raisonnablement leur
donc incluses dans une même province.
être associée.
ISO 62584985 (FI
Cette détermination s’effectue sur la base des données géologi- donnée est jugé acceptable (c’est-à-dire répond aux exigences
ques et sismologiques examinées précédemment, qui portent du modèle), les calculs sont relativement simples.
sur les dimensions de la structure, la valeur et la direction du
Dans le calcul de probabilité d’un séisme, le niveau de con-
déplacement, le séisme historique maximal et la fréquence des
fiance des estimations dépend dans une large mesure de la
séismes. Les dimensions de la rupture de faille due à un séisme
durée sur laquelle les échantillons de données ont été recueillis
peuvent souvent être déterminées en fonction de la répartition
et dans une moindre mesure des lacunes éventuelles de
des répliques. En l’absence de données locales suffisantes on
l’ensemble de données. Pour réaliser des estimations des inten-
peut estimer la potentialité sismique maximale d’une structure
sités de mouvement du terrain avec un niveau de confiance suf-
tectonique à l’aide de méthodesL4] qui rapportent les dimen-
fisamment élevé, il faut donc que les statistiques couvrent la
sions de la rupture de faille (longueur et distance verticale,
période la plus longue possible. Cette condition implique
déplacement) à la magnitude. Ces méthodes demandent toute-
l’exploitation de données pré-instrumentales dont on sait
fois de connaître la fraction de la longueur totale d’une struc-
qu’elles ne sont ni complètes ni parfaitement exactes, mais on
ture qui peut être déplacée par un seul et même séisme. On a
évalue les lacunes et les inexactitudes et on en tient compte
admis dans certaines régions du globe une valeur égale à la
dans les calculs de probabilités. On trouvera dans la bibliogra-
moitié de la longueur totale de la faille.
phieL7] une méthode simple mais utile pour apprécier la qualité
Lorsqu’on emploie cette méthode, il faut garder à l’esprit que la d’un ensemble de données.
magnitude d’un séisme est fonction à la fois des dimensions de
Si l’on utilise cette méthode pour effectuer les calculs de proba-
la source et de la chute de contrainte. Cette dernière n’est
généralement pas connue, mais on peut utiliser des valeurs bilités, il peut s’avérer souhaitable de compléter le nombre des
limites supérieures dérivées d’études publiées. données disponibles par les mouvements du terrain de faible
amplitude mesurés dans la région, notamment dans les zones
II existe une autre méthode15] pour évaluer la potentialité sismi-
où les données historiques sont limitées. On peut, à cet effet,
que maximale d’une structure sismiquement active ou d’une
installer par exemple un réseau d’enregistreurs sismiques du
province sismotectonique. Cette méthode se fonde principale-
type décrit en 3.12. Mais il est important d’insister sur le fait
ment sur l’analyse statistique des données sismiques relatives à
qu’une loi de probabilité ne peut pas être extrapolée unique-
la structure ou à la province.
ment sur ces données. II faut veiller également dans I’exploita-
tion des données sur les séismes à tenir compte des impréci-
Si l’on dispose de renseignements suffisants sur la sismicité et
sions sur l’emplacement de l’épicentre et des séries en matière
l’histoire géologique du mouvement d’une faille ou d’une zone
de séismes.
faillée, il existe une méthode pour évaluer la potentialité de
magnitude maximale d’après la superficie totale et le rejet maxi-
4.3 Détermination du mouvement du terrain
mal de la faille au quaternaire t6]. Cette méthode prend I’hypo-
thèse habituelle pour la distribution statistique du nombre des
adapté au site
séismes en fonction de leur magnitude. Elle effectue une corré-
L’évaluation peut être réalisée comme suit.
lation entre le rejet et le moment sismique et donc la magni-
tude, et permet en fin de compte d’évaluer la magnitude maxi-
a) Pour chaque structure sismiquement active, on consi-
male d’après le rejet total.
dère que la potentialité sismique maximale est déplacée à
l’endroit approprié de la structure la plus proche du site.
4.1.3 Séismes non associés à des structures
Pour les séismes proches du site, la dimension physique de
sismiquement actives
la source peut être prise en compte.
La potentialité sismique maximale non associée à des structures
b) On suppose que la potentialité sismique maximale dans
tectoniques qui peut, avec une très faible probabilité, être
la province sismotectonique du site qui ne peut pas être
escomptée d’une province tectonique, s’évalue sur la base des
associée avec des structures sismiquement actives se pro-
données historiques et des caractéristiques sismotectoniques
duit à une certaine distance du site. Dans certains pays,
de la région. II peut être utile de comparer avec des régions
cette distance peut être acceptée par l’autorité réglemen-
similaires faisant l’objet d’amples données historiques, mais
taire sur la base des études et investigations qui permettent
l’évaluation nécessite dans ce cas beaucoup de jugement.
de s’assurer qu’il n’y a pas de structures sismiquement acti-
ves à des distances inférieures et, qu’en conséquence, la
4.2 Analyse probabiliste
probabilité d’apparition de séismes à l’intérieur de cette dis-
tance est très faible. Cette distance peut être de l’ordre de
L’objectif de la méthode probabiliste est de déterminer le niveau
quelques kilomètres à quelques dizaines de kilomètres et elle
et la forme du mouvement de terrain dont la probabilité de
dépend de la profondeur du foyer des séismes de la pro-
dépassement pendant la durée opérationnelle de la centrale est
vince. Pour son évaluation, la dimension physique de la
suffisamment faible pour être considérée comme acceptable.
source sera aussi prise en considération [*l.
Cette méthode requiert un bon échantillon de données de base
sur l’intensité des mouvements du terrain observés dans la
c) On suppose que la potentialité sismique maximale dans
région pendant des séismes historiques ainsi qu’un modèle
les provinces sismotectoniques adjacentes à la province du
acceptable de calcul de probabilités. Un certain nombre de
site se produit aux limites de province les plus proches du
modèles mathématiques ont été proposés pour déterminer la
site.
probabilité d’un séisme. Tous ces modèles supposent cepen-
dant en règle générale des conditions d’échantillonnage diffici-
d) On utilise une fonction d’atténuation appropriée pour
les à respecter pleinement dans la majeure partie du monde. Si
déterminer l’intensité du mouvement du terrain que ces séis-
par contre l’échantillon de séismes recueillis pour une région
mes causeraient sur le site.
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pour les séismes se produisant dans la région, et des caractéris-
Pour la méthode probabiliste, sur la base également de consi-
l’évaluation peut être réalisée
dérations sismotectoniques, tiques d’atténuation des matériaux géologiques qui transmet-
tent les ondes sismiques des hypocentres vers la zone du site.
comme suit.
Dans les couches situées au-dessus du socle, les ondes sismi-
a) Pour chaque source sismique pouvant affecter le site,
ques en champ libre sont amplifiées ou atténuées selon les
on sélectionne un modèle mathématique qu’on appelle
fonctions de transfert des couches et le niveau de déformation
(( source génératrice de séisme» (on dispose de modèles de
associé à la vibration. Les spectres de réponse des accéléro-
source ponctuelle, de modèles de source linéaire, de modè-
grammes de plusieurs séismes différents obtenus dans une
les de source distribuée superficiellement) [9 à 1 ‘1.
même zone de site ont donc des caractéristiques de fréquence
différentes en surface et au niveau du socle.
b) Détermination, pour chaque source génératrice de séis-
mes, d’une fonction de densité de probabilité pour une
Les diverses méthodes suivantes sont admises pour établir les
gamme de dimensions de séismes (en terme d’intensité à
spectres de réponse de référence du terrain.
l’épicentre ou de magnitude).
c) Détermination, pour chaque source génératrice de séis-
4.5.1.1 Spe
...