Évaluation de la vulnérabilité sismique des églises en maçonnerie non armée bâties selon le plan Conefroy

Résumé

Le Québec est caractérisé par un aléa de moyenne sismicité et les précédents tremblements de terre ont démontré la grande capacité de propagation des ondes sismiques dans le sol. Ces deux facteurs peuvent résulter en des dommages importants aux bâtiments historiques, construits principalement de maçonnerie de pierre. La maçonnerie non armée (MNA) est un matériau reconnu pour sa vulnérabilité aux tremblements de terre, laquelle a été observée durant les séismes historiques au Québec et ailleurs dans le monde. La province héberge environ de 900 établissements religieux (Québec, 2013). Uniquement sur l’île de Montréal, 108 églises en MNA, construites avant 1945, ont été répertoriées grâce à une recherche antérieure. Ces structures sont particulièrement vulnérables à cause de leurs murs élancés comportant de grandes ouvertures. Un examen de l’inventaire a permis de regrouper les églises en fonction du type de façade afin d’étudier leur vulnérabilité structurale aux séismes. Ainsi, les typologies Néo-Roman, Baillargé, Conefroy et Italienne Baroque sont avancées. Ce mémoire se concentre sur la typologie Conefroy, très présente sur le territoire québécois. L’évaluation de la vulnérabilité sismique de cette typologie est réalisée avec une étude de cas : l’église Sainte-Famille de Boucherville. L’étude des caractéristiques architecturales et structurales ainsi que des quelques dommages observés lors des séismes passés a permis de constater des similitudes entre les églises du Québec et celles d’Italie. C’est pourquoi l’étude de la vulnérabilité est réalisée en suivant la méthodologie italienne basée sur le principe de l’identification de macroéléments et la reconnaissance de leur mécanisme de rupture suite à un relevé des caractéristiques géométriques et structurales. Or, certaines spécificités des églises Conefroy, tel que l’emplacement du clocher ou les caractéristiques structurales de la toiture, nécessitent de vérifier l’applicabilité de la méthodologie italienne par des analyses complémentaires afin d’approfondir les connaissances sur le comportement sismique de ces églises. Des modèles numériques 3D sont construits afin de comprendre l’influence de chaque composante sur le bâtiment : les murs de maçonnerie, la tour clocher et la toiture. Des analyses modales, calibrées sur des mesures de vibrations ambiantes, permettent dans un premier temps de reconnaître les principaux mécanismes de rupture. Le renversement du pignon de la façade et des murs latéraux sont les premiers modes de ruptures obtenus à la suite de ces analyses. La comparaison entre les différents modèles 3D a permis de mettre en évidence l’augmentation de la rigidité de la façade lorsque cette dernière est connectée à la toiture. Inversement, la toiture apporte une rigidité plus faible aux murs latéraux de l’église où on observe une diminution de la période de 0,1 seconde seulement. Une interaction entre la tour clocher en bois et la façade en MNA est aussi observée de sorte que ces derniers ont les mêmes modes de vibration. Finalement des analyses temporelles linéaires sont appliquées aux modèles afin d’évaluer la réponse de l’église à un accélérogramme du séisme du Saguenay de 1988 ressenti à Boucherville.

Date	18 déc. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Marie-José Nollet (Directeur(-trice)) & Maria Adelaide Parisi (Codirecteur(-trice))