Sélection, étalonnage et orientation critique des secousses sismiques bidirectionnelles pour l'analyse des bâtiments situés dans l'Est du Canada

L'analyse et la conception parasismique de bâtiments multiétagés est une étape cruciale pour les structures situées dans l'est du Canada. En effet, la présence d'une zone de sismicité modérée dans l'est du Canada combinée avec une densité importante de population et la présence de structures vulnérables en fait une des zones les plus à risque au niveau sismique. Dans cette optique, l'édition 2010 du Code National du Bâtiment prescrit les différentes règles permettant de prendre adéquatement en considération les effets sismiques. Or, de par leur nature aléatoire, les secousses sont généralement, pour l'est du Canada, orientées arbitrairement (puisqu'il est impossible de déterminer les directions pour les failles tectoniques) et présentent des composantes dans plusieurs directions. Le CNB 2010 utilise une règle de combinaison empirique pour représenter les effets bidirectionnels dans le plan horizontal. Un second facteur à prendre en considération est l'angle d'application des secousses par rapport au système de résistance aux forces latérales du bâtiment considéré. Plusieurs méthodes ont été proposées dans la littérature afin de remplacer la méthode de ombinaison spatiale 100%-30%, recommandée dans le CNB 2010, qui, selon certains, est non adéquate. Les différentes méthodes dépendent notamment du type d'analyse (spectrale, pseudostatique ou temporelle) réalisée. Pour les analyses modales du spectre de réponse, deux techniques semblent émerger dans la littérature, soit les techniques SRSS (racine carrée de la somme des carrés) et la méthode CQC3 (complete quadratic combination), qui utilise les corrélations des contributions spatiale des analyses réalisées dans deux directions perpendiculaires.

Abstract

The seismic analysis of multi-storey buildings is a crucial step in designing structures located in Eastern Canada. Indeed, this area of moderate seismicity combined with a high population density makes it one of the most at risk across Canada. In this context, the 2010 edition of the National Building Code prescribes different rules to adequately take into account seismic effects on structures. However, due to their random nature, earthquakes in Eastern Canada are usually randomly oriented (since it is impossible to determine directions for the active tectonic faults) and have seismic components in several directions. The NBCC 2010 uses an empirical combination rule to represent the bidirectional effects in the horizontal plane (the 100%-30% rule). Another factor to consider while conducting seismic analyses is the angle of application of the seismic loads to obtain a good approximation of the maximum internal forces induced in different structural elements. Several other methods have been proposed in the literature to replace the 100 % - 30 % method that is presently used in the NBCC 2010, which some claim is not adequate. The different methods depend in particular on the type of analysis performed. For spectral analysis, two techniques seem to emerge in the literature: the SRSS method (square root of the sum of squares) and CQC3 method, which uses the modal cross correlation coefficients obtained from analysis performed in two perpendicular directions.