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Étude du comportement sismique des écoles typiques du Québec

Brayard, Philippe (2008). Étude du comportement sismique des écoles typiques du Québec. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les écoles du Québec sont situées dans une région sismique où l'aléa est considéré modéré à
élevé. Cependant, les bâtiments n'ont pas tous été construits récemment et ils ne satisfont pas
toujours les normes sismiques modemes. L'objectif de ce mémoire est d'évaluer le comportement sismique des écoles du Québec, par l'intermédiaire d'une caractérisation structurale et non structurale.

A l'aide de plusieurs sources complémentaires, comme la visite de 14 écoles, l'étude de plans et un rapport remis par le Ministère de l'Éducation, du Loisir et du Sport, les écoles ont été réparties en cinq types structuraux, selon leur année de construction : les écoles anciennes à ossatures en acier résistant aux moments (avant 1950), les écoles « Duplessis » à poteaux et poutres en bois (1955 - 1963), les écoles à ossatures en béton résistant aux moments (1950 -1964), les écoles à murs de cisaillement en béton (1964 - 1979) et les écoles récentes à ossatures contreventées en acier (après 1980). Ces cinq types ont pu être caractérisés avec une description de leurs éléments structuraux et non structuraux.

Plusieurs méthodes ont été utilisées pour évaluer la vulnérabilité sismique relative de chaque type d'école. D'abord, une revue de littérature des dommages observés sur les écoles du Québec après le séisme du Saguenay en 1988 et sur les bâtiments similaires lors de séismes à travers le monde, a été effectuée. Cette étude met en évidence des dommages structuraux surtout pour des séismes majeurs et des dommages plutôt non structuraux à la suite de séisme modéré. Puis, deux classements relatifs de la vulnérabilité sismique des cinq types d'école ont été réalisés avec les ratios entre les valeurs de cisaillements à la base selon le code utilisé pour la conception et le CNBC 2005, et les indices de priorité sismique du CNRC. Ces classements montrent que les structures les plus anciennes sont potentiellement plus vulnérables. Cependant, seule une étude cas par cas peut confirmer la vulnérabilité d'un bâtiment. Enfin des tableaux présentent les déficiences sismiques et les dommages potentiels de chaque type d'école.

Des analyses dynamiques ont été réalisées avec le logiciel SAP2000© sur une école ancienne, pour évaluer les contraintes, les déplacements du bâtiment et les plastifications lors de séismes compatibles avec le spectre de Montréal (aléa sismique modéré) et de La Malbaie (aléa sismique élevé). Pour le modèle et les hypothèses utilisés, les résuhats ont montré un comportement dynamique atisfaisant à Montréal mais pas à La Malbaie où un écanisme de colonnes faibles et poutres fortes est observée.

Titre traduit

Study of the seismic behaviour of the Quebec typical schools

Résumé traduit

Quebec Schools are located in a seismic zone where the hazard is moderate to high. However, not all the buildings have been constructed recently and they don't always meet modem seismic design standards. Therefore, the objective of this master's thesis is to evaluate the seismic behaviour of the Quebec schools, through structural and non structural characterization.

With the help of several complementary sources, like the visit of 14 schools, the examination of layouts and a report delivered by the Ministère de l'Éducation, du Loisir et du Sport, schools were classified up into five structural types, depending on their year of construction : the old schools with steel moment-resisting frames (before 1950), the "Duplessis" schools with wood post and beam (1955 - 1963), the schools with concrete moment-resisting frames (1950 - 1964), the schools with concrete shear walls (1964 - 1979) and the recent schools with steel braced frames (after 1980). These five types have been characterized with a description of their structural and non structural components.

Several methods have been used to evaluate the relative seismic vulnerability of each type of schools. First, a literature review has been performed regarding the observed damages in the Quebec buildings during the Saguenay earthquake in 1988. The review also included seismic damages observed in similar building types world-wide. This study reveals that structural damages can happen during a major earthquake while non structural damages are more likely to be observed during a moderate earthquake. Then, two relative rankings of the seismic vulnerability have been completed with the ratios between the base shear according to code specifications for the year of design and the 2005 CNBC, and the seismic priority index assigned by the CNRC. These rankings show that old structures are potentially the most vulnerable. However, only a case study can confirm the seismic vulnerability of a building. Finally, potential seismical deficiencies and damages of each type of schools have been exposed in tables.

Linear and non linear dynamic analyses have been performed with the SAP2000© software on an old school building, in order to evaluate the stresses and the displacements of the building during earthquakes compatible with the spectrum of Montreal (moderate seismic hazard) and La Malbaie (high seismic hazard). According to used model and assumption, the building show satisfactory dynamic behavior in Montreal while in La Malbaie a strong beams weak columns mechanism is noticed.

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". Bibliogr : f. [271]-278.
Mots-clés libres: Constructions, Effets des tremblements de terre sur les. Écoles Québec (Province) analyse, batiment, bâtiments existants, caracterisation, comportement, deficience, dommage, dynamique, logiciel, seisme, sismique, structural, type, vulnerabilite
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Nollet, Marie-José
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Khaled, Amar
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 05 août 2010 12:55
Dernière modification: 02 déc. 2016 22:20
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/169

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