Évaluation de la vulnérabilité sismique des casernes de pompiers de Montréal

Lessault, Thomas (2023). Évaluation de la vulnérabilité sismique des casernes de pompiers de Montréal. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le risque sismique est une notion connue au Québec mais ce ne sont pas les secousses qui provoqueraient le plus de dégâts en cas de séisme majeur à Montréal. C’est le constat que fait une étude récente pour l’Institut de Prévention des Sinistres Catastrophiques. Cette étude met effectivement en lumière le risque élevé d’incendie après un évènement sismique, à cause du fort potentiel de départ de feu et de propagation, notamment dû à une utilisation importante du bois dans les constructions montréalaises. Les pompiers doivent donc impérativement être protégés pendant les secousses et opérationnels après les secousses étant donné la sollicitation importante à laquelle ils devront répondre. C’est dans cet objectif que les casernes de Montréal font l’objet d’une évaluation sismique dans le présent projet. L’inventaire des casernes est d’abord établi, et comprend les informations d’identification, les données structurales, non structurales ainsi que les conditions de sol à l’échelle locale. L'étude révèle que 71,2% des casernes ont été construites avant 1975, soit l’introduction de l’analyse dynamique pour déterminer les forces sismiques de conception dans le Code National du Bâtiment du Canada, dont 39% avant 1953. Les types structuraux les plus représentés sont les ossatures en béton résistant aux moment (32%), les ossatures contreventées en acier (17%), les ossatures en acier résistant aux moments (15%) et les murs porteurs de maçonnerie non armée (14%). De plus, la plupart des casernes contiennent des murs en maçonnerie non armée, que ce soit en tant que partie du système structurel porteur ou en tant que façade ou mur de séparation non structurel. Les éléments architecturaux spécifiques aux casernes sont identifiés, comme les tours à boyaux et les portes de garage. Une typologie est ensuite identifiée à partir des caractéristiques structurelles et géométriques. Ce processus définit six types de casernes sur l’île de Montréal. À partir des informations de l’inventaire et des visites de 25 casernes, les bâtiments sont évalués avec une méthode d’évaluation rapide indicielle. Chaque caserne se voit attribuer un indice structural et un indice non structural, et un classement par priorité est établi en vue d’une évaluation détaillée, sauf exemption. À l’issue de l’évaluation indicielle, 82% des casernes nécessitent une évaluation plus poussée avec une priorité première. Les structures avec les indices les plus défavorables sont les murs porteurs en maçonnerie non armée. Enfin, les casernes sont évaluées par simulation de scénarios de séismes. Un outil numérique d’évaluation est développé pour les casernes. Un modèle d’aléa sismique, d’inventaire, de fragilité et d’impact sont définis. Des données de fragilité prédéfinies sont utilisées pour le modèle de fragilité. Un séisme dont l’épicentre est situé au centre de l’île et trois magnitudes sont choisies. Pour chaque scénario, les probabilités de dommages sur chaque caserne sont calculées. Pour un séisme de magnitude 6 et un niveau médian de mouvement du sol, 74% des casernes sont dans un état de dommage « Modéré » et le reste dans un état de dommage « Léger ». Un facteur d’endommagement moyen permet de déterminer l’état de dommage de chaque caserne et un classement par priorité d’inspection est établi. L’évaluation détaillée des casernes les plus critiques et des analyses sur les 6 modèles définis pourront être réalisés.

Titre traduit

Evaluation of seismic vulnerability of Montreal fire stations

Résumé traduit

Seismic risk is a well-known issue in Quebec, but it is not only the shaking that would cause the most damage in the event of a major earthquake in Montreal. This is the observation of a recent study for the Institute for Catastrophic Loss Reduction. The study highlights the significant risk of fire following a seismic event, due to the high potential for fires to start and spread, particularly given the extensive use of wood in Montreal building construction. It is therefore essential that firefighters are safe during earthquakes and operational afterwards, as they will have to cope with a lot of demands. It is for this reason that Montreal's fire stations are being seismically assessed in this project. The first step is to establish an inventory of the fire stations, including identification information, structural and non-structural data and local soil conditions. The study reveals that 71.2% of the fire stations were built before 1975, when dynamic analysis and ductility considerations was introduced to determine seismic design forces in the National Building Code of Canada, and 39% before 1953. The most common structural types are concrete moment frames (32%), steel braced frames (17%), steel moment frames (15%) and unreinforced masonry bearing walls (14%). In addition, most of the fire stations contain unreinforced masonry walls, either as part of the structural load-bearing system or as a façade or non-structural partition wall. Specific architectural features of the fire stations are identified, such as hose towers and garage doors. Typologies are then identified based on the structural and geometric characteristics. This process defines six types of fire station on the island of Montreal. Based on the inventory information and the visit of 25 fire stations, buildings are assessed using a rapid index evaluation method. Each fire station is assigned a structural and a non-structural index, and a priority ranking is established with a view to a detailed assessment, unless exempted. At the end of the rapid assessment, 82% of the fire stations require further assessment, with the highest priority. The structures with the worst ratings are unreinforced masonry load-bearing walls. Finally, the fire stations are assessed by simulating earthquake scenarios. A numerical assessment tool has been developed for fire stations. A seismic hazard, inventory, fragility and impact model are defined. Precalculated fragility data are used for the model. An earthquake whose epicentre is located in the centre of the island and three magnitudes are chosen. For each scenario, the probability of damage to each fire station is calculated. The simulation for a magnitude 6 earthquake and a median level of ground motion, it is found that 74% of fire stations are in a « Moderate » damage state and the rest is in a « Slight » damage state. A mean damage factor is used to determine the state of damage to each fire station, and a ranking by inspection priority is established. A detailed assessment of the most critical fire stations and analyses of the 6 models defined could be done.

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 avec mémoire en génie de la construction". Comprend des références bibliographiques (pages 131-135).
Mots-clés libres:	casernes, risque sismique, évaluation sismique, scénarios
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Abo El Ezz, Ahmad
Codirecteur:	Codirecteur Nollet, Marie-José
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	01 févr. 2024 14:53
Dernière modification:	01 févr. 2024 14:53
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3391

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