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Vulnérabilité sismique hors-plan des murs de maçonnerie en pierre non armée

Antunez, Guillaume (2014). Vulnérabilité sismique hors-plan des murs de maçonnerie en pierre non armée. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

De nombreux bâtiments des quartiers historiques des villes de l’Est Canadien sont construits en maçonnerie de pierre non armée (MNA) et sont considérés, à ce titre, comme très vulnérables aux tremblements de terre. Afin de pouvoir préserver ces bâtiments patrimoniaux, il est nécessaire de développer des outils scientifiques permettant une estimation de leur vulnérabilité sismique.

Les courbes de fragilité analytiques se révèlent être un outil performant et ont déjà été utilisées pour ce type de bâtiment lors d’études précédentes. Cependant, ces dernières ne prenaient en compte que l’excitation sismique des murs dans la direction du plan et négligeaient le cas d’un effondrement hors-plan. Or, ce mode de rupture peut s’avérer critique pour des éléments tels que les cheminées, les murs coupe-feu ou les murs de façades.

Afin d’évaluer la vulnérabilité de ces éléments, une méthodologie permettant de générer des courbes de fragilité dans la direction hors-plan a été développée. Des prototypes de bâtiments typiques ont été élaborés à partir d’un inventaire détaillé de plusieurs constructions caractérisant les quartiers du Vieux-Québec et du Vieux-Montréal. Le comportement dynamique hors-plan des murs de maçonnerie non armée a été caractérisé par un modèle de capacité faisant apparaître des degrés de dommage en termes de déplacements. Trois modes de rupture hors-plan et leurs éléments critiques structuraux associés ont été identifiés. De plus, une méthode de calcul des déplacements dans la direction hors-plan, tenant compte de l’effet de filtre des parties du bâtiment sollicitées dans le plan, a été établie. Les courbes de fragilité ont ensuite été développées, pour chacun des modes de rupture, selon une approche probabiliste.

Ces courbes de fragilités permettront d’estimer la probabilité de répartition des degrés de dommages de chacun des éléments critiques dans le cas d’un scénario sismique prédéterminé. Un exemple d’application est présenté dans le cas d’une sollicitation sismique compatible avec le spectre de dimensionnement du CNBC 2010.

Titre traduit

Out-of-plane seismic vulnerability assessment of unreinforced stone masonry walls

Résumé traduit

Many buildings of historical districts in Eastern Canada cities are made of unreinforced stone masonry. These types of structure are considered among the most vulnerable under earthquake ground motions. In order to preserve these patrimonial buildings, scientific Tools assessing their seismic vulnerability need to be developed.

Analytical fragility curves have proved to be an efficient tool and have already been used in former studies. However, these studies usually take into account in-plane behavior and do not consider the possible out-of-plane rupture of the masonry wall. This type of rupture may be critical for elements such as chimneys, firebreak walls and façade walls.

In order to assess the out-of-plane vulnerability of unreinforced masonry walls, a methodology leading to the development of fragility curves is proposed. Typical building prototypes have been generated from a detailed inventory of several characteristic buildings located in Old Montréal and Old Québec districts. A dynamic behavior of unreinforced masonry walls has been defined by mean of out-of-plane capacity model from which damage states, in term of displacements, can be pointed out. Three out-of-plane rupture mechanisms and their associated critic elements have been identified. Moreover, a displacements computation procedure for the out-of-plane direction, which takes into account the filtering effects of the in-plane structure, has been developed.

Fragility curves, based on a probabilistic approach, have also been derived, for each rupture mechanism. Fragility curves will be used to assess the probability distribution of the damage states for each rupture mechanism and for a given seismic scenario. An example of application is presented in the case of a seismic demand compatible with the NBCC 2010 design spectra for the city of Montreal.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la construction" Bibliographie : pages 237-242
Mots-clés libres: Monuments historiques Effets des tremblements de terre sur Canada (Est) Constructions Effets des tremblements de terre sur Canada (Est) Risques sismiques. Maçonnerie de pierre. courbe, fragilite, hors-plan, maconnerie, non armé, vulnérabilité sismique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Nollet, Marie-José
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Khaled, Amar
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 02 juin 2014 20:43
Dernière modification: 02 juin 2014 20:43
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1314

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