Modélisation par macroéléments de bâtiments en maçonnerie non-armée pour analyse de fragilité

Résumé

Les bâtiments en maçonnerie non-armée (MNA) sont considérés comme très vulnérables aux sollicitations sismiques vu qu’ils ont été construits avant l’établissement des codes parasismiques. Des nombreuses structures dans l’Est de Canada sont construites en MNA de pierre ou brique. Malheureusement, le manque de données sur les propriétés mécaniques de ce type de structure rend leur évaluation sismique non fiable. Cette recherche se concentre sur le développement d’un processus permettant d’évaluer la vulnérabilité sismique des bâtiments en MNA. Elle consiste à évaluer la résistance latérale de ces bâtiments et à développer les courbes de fragilité pour l’estimation des pertes économiques. À partir d’inventaires caractérisant les bâtiments en MNA du Vieux-Québec et de Montréal, deux prototypes de bâtiments en maçonnerie non-armée, un en pierre pour Québec et l’autre en brique pour Montréal, sont sélectionnés afin d’évaluer leur vulnérabilité sismique. Les prototypes sont modélisés en 3D par l’approche des macroéléments qui considère la structure comme un assemblage d’éléments de murs (piliers, linteaux, etc..) dont le comportement en plan est défini par le balancement, le cisaillement et la traction diagonale. La modélisation et l’analyse statique non-linéaire des prototypes sont réalisées à l’aide du logiciel 3Muri©, lequel permet de déterminer le modèle de capacité du bâtiment, i.e. : sa résistance latérale en fonction du déplacement. Les propriétés mécaniques des matériaux utilisées dans la modélisation sur 3Muri© sont les résultats des essais en laboratoire dans des projets antérieurs. La réponse des bâtiments obtenue par l’approche de macro-éléments est ensuite comparée aux résultats donnés par les équations de prédiction de la résistance latérale et les déplacements caractéristiques. Une analyse paramétrique est ensuite réalisée pour obtenir à la fin un modèle de capacité médiane qui prend en considération la variabilité des propriétés géométriques et mécaniques des prototypes. Un processus est développé afin de générer les courbes de fragilité de distribution log-normal. Ce processus considère la variabilité du modèle de capacité ainsi que les résultats de la modélisation pour définir les degrés de dommages en termes de déplacement. Une étude comparative est réalisée entre différentes approches de fragilité : européenne « Euler », américaine « Hazus » et « Québec ou Montréal » avec les paramètres développés dans cette étude. Les résultats montrent que Hazus sous-estime les dommages par rapport aux résultats de ce travail de recherche et Euler est le plus conservateur en estimant plus de dommage. Pour un bâtiment en MNA de brique à Montréal, l’effet du type de toiture, à mansarde ou à fausse mansarde, et la localisation isolée ou bâtiments en rangée sont aussi considérés.

Date	18 oct. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Marie-José Nollet (Directeur(-trice)) & Amar Khaled (Codirecteur(-trice))