Retrofit of critical facilities with the use of seismic isolation including pounding phenomena

L’isolation sismique est un moyen efficace de protéger les composants structuraux et non-structuraux des ouvrages de haute importance, tels les hôpitaux, qui doivent rester fonctionnels suite à un tremblement de terre. Cependant, pour des séismes extrêmes, la valeur de design du déplacement des systèmes d’isolation est susceptible d’être dépassée, ce qui génère des impacts contre les parois des fossés et/ou les bâtiments adjacents. Lors de récents séismes, ces phénomènes d’entrechoquement (pounding) ont causé un endommagement structurel menant jusqu’à la ruine de certaines infrastructures. Cette thèse évalue la performance d’un hôpital de neuf étages conçu avec des cadres rigides ductiles (moment-resisting frames) en acier, réhabilité par isolation sismique. Des roulements pendulaires à friction sont utilisés, en incluant la possibilité d’entrechoc. L’hôpital est une construction de type 2 des années 60 ; aussi, il a été caractérisé comme structure de référence d’hôpital à cadres rigides en acier par le Réseau Canadien pour la Recherche Parasismique (RCRP). Le bâtiment isolé à la base est soumis à 40 mouvements sismiques du sol sélectionnés de manière à représenter l’aléa sismique d’une région à haute séismicité à Vancouver. L’ouvrage réhabilité est modélisé sur une plateforme de simulation non-linéaire des bâtiments open source. Le modèle numérique et le modèle d’impact sont tous deux validés avec des résultats numériques et expérimentaux. Cette thèse s’intéresse à l’amplification de la réponse dynamique de la superstructure lors d’impacts, ceux-ci entraînant une réduction potentielle de l’efficacité du système de réhabilitation sismique mis en œuvre. Des valeurs d’accélération beaucoup plus élevées affectant les composants non-structuraux du bâtiment sont enregistrées au moyen d’analyses dynamiques non-linéaires.Nous concluons que le choix du déplacement d’écart disponible entre l’hôpital en question et les parois des fossés qui l’entourent doit prendre en compte deux paramètres : la valeur de design du déplacement des isolateurs et le déplacement calculé par les analyses dynamiques non-linéaires de la structure minimisant les effets d’entrechoc. Un déplacement d’écart entre le bâtiment et les parois des fossés est recommandé afin de limiter les phénomènes d’impact. Cette thèse apporte des indications précieuses sur l’efficacité et de la fiabilité des systèmes d’isolation des bâtiments au Canada lorsqu’il y a entrechoquement durant les tremblements de terre majeurs.

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