Evaluation of vertical ground and floor accelerations and spectra in elastic RC frame buildings located in Eastern Canada

Résumé

Alors que les dommages structuraux de bâtiments ont généralement été rares à la suite des récents tremblements de terre modérés et sévères, les dommages associés aux composants non structuraux ont été beaucoup plus répandus et peuvent entraîner des pertes économiques supplémentaires. Dans la plupart des codes et normes, seul l'effet de la composante horizontale a été considéré en relation avec la conception et l'analyse sismique de la structure et des composants non structuraux (CNS), et l'effet de la composante verticale a été moins pris en compte ou complètement négligé. D’autre part, l'effet de l'accélération sismique verticale peut être significatif dans certains cas et affecter gravement les performances structurelles d'un bâtiment et, par conséquent, ses composants non structuraux. Le Code national du bâtiment du Canada (CNB, 2015) se limite principalement à un rapport empirique de 2/3 dans la relation entre l'accélération verticale et horizontale. De plus, l'exigence de prendre en compte la composante sismique verticale est limitée uniquement aux structures de longue portée, aux structures précontraintes et aux structures avec des éléments fortement sollicités sous des charges de gravité. Dans ce projet, les caractéristiques de la composante verticale des mouvements du sol pour le sol très dense avec une catégorie d’emplacement C dans la région sismique de l'Est du Canada a été étudiée, et une relation a été proposée pour établir l'accélération spectrale verticale de conception en utilisant les rapports d'accélération pseudo-spectrale verticale/horizontale. Pour cela, 248 enregistrements sélectionnés de 67 séismes de cette région avec une magnitude Mw 3.0 et une distance épicentrale (Repi) 150 km ont été étudiés. En raison du manque d'enregistrements pour le sol ferme selon les critères mentionnés dans cette région, les enregistrements d'autres types de sol que le sol très dense ont été convertis en enregistrements correspondants à la catégorie d’emplacement C en utilisant le logiciel DEEPSOIL. Les rapports V/H PSA calculés ont été calibrés avec ceux obtenus à partir des équations de prédiction des mouvements du sol (GMPEs) compatibles. Les rapports V/H PSA moyens calculés ont dépassé la valeur typique de 2/3 recommandée dans le CNB, en particulier pour les courtes périodes allant jusqu'à 1,3 sec. Un profil des spectres de conception de l'accélération verticale (ADSver) a été proposé pour la catégorie d’emplacement C à Montréal et comparé à ceux obtenus par les dispositions de l'ASCE/SEI 7-16 (2017) et de l'ASCE 41-17 (2017). En outre, l'effet de la hauteur du bâtiment et de la flexibilité de la dalle sur la réponse verticale du système de plancher, y compris à différents endroits du plancher et le long de la hauteur du bâtiment en termes d'amplification verticale des accélérations maximales du plancher et des accélérations spectrales du plancher, a été évalué à l'aide de simulations numériques en 3D. Par conséquent, quatre bâtiments en béton armé réguliers de 3, 6, 9 et 12 étages à ossature élastique résistant au moment avec une ductilité limitée pour la catégorie d'emplacement C à Montréal et trois portées identiques de 7,0 mètres dans chaque direction, conçus conformément au Code national du bâtiment du Canada (CNB, 2015), ont été sélectionnés pour cette recherche. De plus, 65 ensembles d'enregistrements historiques relatifs à 31 tremblements de terre sévères du monde entier en tant qu'accélérations temporelles ont été utilisés pour analyser le comportement linéaire de ces structures. L'amplification maximale de l'accélération verticale maximale au plancher (AMPV) a été observée au centre de la dalle intérieure des bâtiments, avec des valeurs médianes normalisées maximales allant de 4,0 dans le bâtiment de 3 étages à 1,24 dans le bâtiment de 12 étages. De plus, l'amplification constante de l'accélération spectrale verticale de plancher (ASPV) a été observée le long de la hauteur des bâtiments. L'impact significatif de la composante verticale du tremblement de terre était plus visible à des périodes plus courtes puisque l'accélération verticale maximale résultait à des périodes inférieures à 0,35 s. Enfin, le ASPV estimé correspondant à l'accélération verticale du sol d'entrée a été proposé pour les bâtiments types. Par conséquent, cette étude indique que le mouvement sismique vertical ne doit pas être négligé dans le processus d'analyse et de conception, en particulier dans les bâtiments de faible hauteur.

Date	12 mai 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Rola Assi (Directeur(-trice))