Assessment of the effect of non-structural walls on the dynamic properties and engineering demand parameters of a case study building

Résumé

Lorsqu'un tremblement de terre se produit, la plupart des approches de conception internationales ignorent la contribution des composants non structuraux (CNSs) aux propriétés dynamiques du bâtiment. Ce mémoire évalue les effets des composants architecturaux, à savoir les murs rideaux et les murs de maçonnerie, sur les différents modes de déformation, les périodes fondamentales, l'amortissement et la rigidité latérale du bâtiment MDE situé sur le campus de l’école de technologie supérieure. De plus, les paramètres de demande d'ingénierie en termes de déplacement inter-étages et d'accélération absolue des planchers ont été évalués sous l'effet des séismes sélectionnés et calibrés, correspondant au spectre de risque sismique uniforme de Montréal avec une période de retour de 2500 ans. Tout d'abord, des mesures de vibrations ambiantes (MVAs) ont été effectuées au niveau du cadre nu composé des éléments structuraux. Ensuite, une autre série de MVAs a été réalisée au cadre complet lorsque les murs non-structuraux (MNSs) ont été ajoutées à la structure. Les paramètres modaux (fréquences naturelles, modes de déformation et l'amortissement) ont été obtenus en utilisant la méthode « Stochastic Subspace Identification (SSI) » implémentée dans le logiciel ARTeMIS®. Les paramètres modaux de la MDE ont été obtenus pour le premier mode seulement du cadre nu à cause d’un nombre insuffisant d’enregistrements, et pour les trois premiers modes du cadre complet. De plus, les amplifications de l'accélération du plancher (AAP) ont été calculées au toit pour le cadre nu, et à tous les planchers pour le cadre complet. Deux modèles d'éléments finis linéaires du bâtiment aux deux stades de construction ont été développés dans le logiciel ETABS© (CSI, 2017) et calibrés selon les résultats des MVAs. Dans cette analyse, seulement la masse des autres CNSs et le contenu du bâtiment ont été pris en considération. Il a été constaté que la période fondamentale du bâtiment a subi une diminution de -12,4% lorsque les MNSs étaient ajoutés. Les modes de déformation sont demeurés les mêmes aux deux stades de la construction en raison de la présence de murs en maçonnerie uniquement au rez-de-chaussée. L’amortissement a subi une augmentation allant de +1.98% (cadre nu) à +3.03% (cadre complet). De plus, il a été observé que les MNSs ont contribué à la réduction des déplacements inter-étages à tous les étages dans les deux directions (de -20,5% à -41,6% dans la direction longitudinale, et de -25,8% à -67,6% dans la direction transversale). En addition, il a été démontré que les AAP du cadre complet sont supérieures à celles du cadre nu dans tous les étages dans la direction transversale. Dans la direction longitudinale, les AAP du cadre complet sont supérieures à celles du cadre nu dans les étages intermédiaires (2ème, et 3ème), et inférieures à celles du cadre nu dans la mezzanine, et les étages supérieurs (4ème, 5ème, et toiture). En effet, il a été démontré que les AAP ne sont pas linéaires, et qu'elles sont sousestimées par le CNB2015 ce qui pourrait entraîner une sous-estimation de la force sismique latérale des CNSs en sous-estimant l'amplification de l'accélération du plancher. Enfin, pour évaluer l'effet de chacun des MNSs séparément sur la rigidité du bâtiment, deux modèles d’éléments finis ont été pris : un modèle du cadre complet et un autre modèle sans le MNS (murs de maçonnerie ou murs rideaux), puis l’effet de ce MNS a été quantifié. Il a été observé que les murs de maçonnerie et les murs rideaux apportaient respectivement une rigidité supplémentaire de +20% et +5% dans la direction transversale. Tandis que dans la direction longitudinale, les murs de maçonnerie apportaient une rigidité supplémentaire de +16%, et les murs rideaux diminuaient la rigidité de -4% à cause de leurs déconnections des dalles dans les étages supérieurs.

Date	27 avr. 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Rola Assi (Directeur(-trice))