Probabilistic seismic vulnerability and risk assessment of stone masonry structures

Résumé

Parmi les risques naturels, les tremblements de terre ont une incidence significative sur l'environnement bâti et engendrent des pertes économiques et sociales. Les pertes élevées causées par les derniers tremblements de terre destructeurs mettent en évidence la nécessité d'une évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments existants. Parmi les bâtiments les plus vulnérables, les bâtiments anciens en maçonnerie de pierre sont nombreux dans les centres historiques urbains de l'Est du Canada, comme le Vieux-Québec, et représentent un patrimoine architectural et culturel dont la valeur est difficilement mesurable. Ces bâtiments ont été construits pour résister aux charges de gravité et offrent généralement une faible résistance aux charges sismiques. L’évaluation de leur vulnérabilité sismique est donc la première étape nécessaire au développement d’un programme de mitigation du risque et de mise à niveau sismique. L'objectif de cette étude est de développer un ensemble d’outils analytiques probabilistes pour l'évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments en maçonnerie de pierre et l’analyse efficace des incertitudes inhérentes au processus d’évaluation. En premier lieu, une approche méthodologique simplifiée est proposée pour la modélisation de la vulnérabilité des bâtiments et le traitement systématique des incertitudes. Les courbes de capacité sont développées à l’aide d’un modèle mécanique équivalent à un degré de liberté. Les courbes de fragilité, donnant le degré de dommages en fonction du déplacement spectral, sont développées sur la base de déplacements critiques des murs de maçonnerie de pierre. Une analyse probabiliste simplifiée de la demande sismique est proposée pour déterminer l’influence de l'incertitude combinée de la capacité et de la demande sur les courbes de fragilité. En deuxième lieu, une procédure pour le développement de fonctions de fragilité et de vulnérabilité sismique en termes d’une mesure d’intensité indépendante de la structure (l'accélération spectrale) est proposée. La procédure est efficace pour réaliser rapidement l’évaluation de la vulnérabilité des bâtiments en maçonnerie de pierre et peut facilement être adaptée et appliquée à une autre classe de bâtiment. En troisième lieu, une analyse de sensibilité est réalisée pour quantifier l’influence des incertitudes associées aux paramètres utilisées dans la procédure de modélisation de la vulnérabilité sismique. Finalement, la méthodologie proposée est appliquée à l’estimation des dommages pour 1220 bâtiments existants du Vieux-Québec selon un scénario sismique de magnitude 6,2 à une distancé épicentrale de 15km pour une probabilité de dépassement de 2% en 50 ans. Les courbes de fragilité des autres types de bâtiments ont été développées avec la procédure proposée à partir des courbes de capacité proposées dans Hazus. Ce scénario montre que la plupart des dommages prévus sont concentrés aux vieux bâtiments de maçonnerie de brique non-armée et aux bâtiments en maçonnerie de pierre.

Date	24 avr. 2013
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Marie-José Nollet (Directeur(-trice)) & Miroslav Nastev (Codirecteur(-trice))