Évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments à ossature de bois en milieu urbain

Zaytoun, Fatima (2025). Évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments à ossature de bois en milieu urbain. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les tremblements de terre sont des catastrophes naturelles majeures qui causent d'importantes pertes sociales et économiques dans les régions sujettes à l'activité sismique. Les pertes considérables des tremblements de terre passés ont mis en évidence la nécessité d'évaluer la vulnérabilité sismique et les risques des structures existantes. Au Québec, les maisons à ossature de bois existantes ont été construites selon des méthodes conventionnelles avec des exigences prescriptives, sans calculs d’ingénierie sismique pour la capacité latérale à résister aux forces sismiques. Il est essentiel d’évaluer la vulnérabilité sismique de ces maisons afin de quantifier leur performance attendue après un tremblement de terre et de planifier les mesures d’atténuation sismique. L’objectif de cette étude est d’évaluer leur vulnérabilité en développant des caractéristiques analytiques de capacité et de fragilité, et en analysant leur réponse structurelle face aux forces sismiques. De plus, l'étude estime les pertes potentielles que ces maisons pourraient subir dans différents scénarios sismiques, fournissant des données essentielles sur leur performance lors de tremblements de terre de différentes intensités. Dans la première partie de cette étude, une méthodologie simplifiée est utilisée pour développer les courbes de capacité des maisons à un étage et à deux étages, basées sur la caractérisation structurale de six maisons prototypes. Ensuite, les fonctions de fragilité basées sur les déplacements et les accélérations sont développées en fonction des seuils de dérive et d'accélération disponibles dans la littérature pour différents états de dommages pour les composants structuraux et non structuraux. Dans la deuxième partie, les pertes économiques directes potentielles induites par les tremblements de terre de ces maisons ont été étudiées sous plusieurs scénarios, en considérant 60 scénarios de tremblement de terre avec des magnitudes, distances et classes de site variées. Ces scénarios de perte ont été analysés à l'aide du logiciel Hazus, puis un modèle prédictif a été développé pour estimer les pertes en termes de taux de perte de bâtiment, défini comme le rapport de la perte économique divisée par le coût total de remplacement du bâtiment. Des équations ont été élaborées pour corréler les taux de perte directement en fonction des intensités sismiques, y compris l'accélération maximale du sol et les accélérations spectrales à 0,3s et 1,0s, respectivement. L'étude a démontré que les maisons à deux étages sont plus vulnérables et subissent davantage de dommages lors de tremblements de terre modérés par rapport aux maisons à un étage. Les équations de taux de perte prédictifs sont particulièrement utiles pour l'évaluation rapide des pertes économiques directes dans le cadre des études d'évaluation des risques sismiques à l'échelle régionale.

Titre traduit

Seismic vulnerability assessment of wood frame buildings in urban areas

Résumé traduit

Earthquakes are significant natural hazards that cause considerable social and economic losses to the built environment in regions prone to seismic activity. The considerable losses from past earthquakes have highlighted the critical need for assessing the seismic vulnerability and risks of existing structures. In Quebec, existing wood frame houses were built using conventional construction methods with prescriptive requirements without engineering seismic calculations for lateral capacity to resist earthquake forces. It is crucial to assess the seismic vulnerability of these houses for the quantification of their expected performance after earthquakes and for pre-earthquake planning for seismic mitigation. The objective of this study is to evaluate their vulnerability by developing analytical capacity and fragility characteristics and analyzing their structural response to seismic forces. Additionally, , the study estimates the potential losses these houses could experience under various seismic scenarios, providing essential data on their performance during earthquakes of different intensities. In the first part of this study, a simplified analytical methodology is used to develop the capacity curves for one-story and two-story houses based on structural characterization of six prototype houses. Displacement and acceleration-based fragility curves are then developed based on drift and accelerations thresholds available in literature for various damage states in structural and non-structural components. In the second part, the potential earthquake induced direct economic losses of these houses were studied under multiple scenarios, considering 60 earthquake scenarios with varied magnitude, distance and site class. These loss scenarios were analyzed using the Hazus software, and a predictive model was then developed to estimate losses in terms of building loss rate, defined as the ratio of economic loss divided by the total replacement cost of the building. Equations were developed to correlate the loss rates directly as a function of seismic intensities including peak ground acceleration and spectral accelerations at 0.3s and 1.0s, respectively. The study demonstrated that two-story houses are more vulnerable and experience more damage during moderate earthquakes compared to one-story houses. The predictive loss rate equations are particularly useful for rapid assessment of direct economic losses in the framework of regional scale seismic risk assessment studies.

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 117-120).
Mots-clés libres:	vulnérabilité sismique, maison à ossature légère en bois, courbes de capacité, fonctions de fragilité, estimation des pertes, scénarios
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Abo El Ezz, Ahmad
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	23 sept. 2025 19:17
Dernière modification:	23 sept. 2025 19:17
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3713

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