Effets du bercement des fondations superficielles sur le comportement sismique des murs de refend de grande hauteur en béton armé

Depuis les dernières années, l'interaction sol-structure est un sujet de recherche en plein essor dans le domaine du génie parasismique. Bien qu'il s'agisse d'un phénomène plutôt complexe, sa modélisation confère au concepteur une compréhension accrue du comportement sismique de la structure étudiée. L'objectif premier de ce mémoire consiste à évaluer les effets du bercement des fondations superficielles sur le comportement sismique des murs de refend en béton armé de grande hauteur situés à l'est du Canada. Ce travail servira aussi à mesurer l'influence du bercement sur les modes supérieurs de vibrations et à évaluer la faisabilité d'un essai de bercement au laboratoire sur un modèle réduit. Le dimensionnement du bâtiment en béton armé de 20 étages a été effectué selon les recommandations du CNBC 2010 et de la norme A23.3-04. Le mur de refend étudié a été dimensionné en suivant une approche par capacité pour les murs ductiles et en utilisant un facteur combiné de réduction des efforts sismiques élastiques RdRo égal à 5,6. Afin de caractériser le phénomène du bercement, la fondation a été conçue pour trois niveaux de sollicitation différents,soit pour un moment de renversement qui initie le bercement de la fondation (RdRo=2,0), pour des efforts correspondant à la résistance nominale en flexion à la base du mur de refend (Mn), soit un facteur RdRo égal à 4,74, et pour un niveau de sollicitation qui correspond à celui utilisé pour le dimensionnement du mur de refend (RdRo=5,6).

Abstract

In recent years, soil-structure interaction has become a subject of growing interest in earthquake engineering. Although this is a rather complex phenomenon, its inclusion in analytical structural models gives the designer a better understanding of the seismic behavior of the structure under study. The primary objective of this thesis is to evaluate the seismic response of tall reinforced concrete shear walls with rocking foundations located in eastern Canada. This work also aims to establish if the rocking behavior of the foundations can reduce the impact of higher modes on the response. The feasibility of an experimental study on a rocking behavior of foundation-structure system has also been explored in this thesis. The design of the 20-storeys rein orced concrete structure was performed in accordance with the provision of NBCC 2010 and A23.3-04. The shear wall under study has been designed as ductile following a capacity-based approach and using a combined reduction factor RdRo equal to 5.6. The wall foundations have been sized for three different levels of loads. In the first case, the foundation was designed considering the overturning moment which corresponded to the initiation of rocking (RdRo=2,0). In the second case, the foundation was designed to develop the nominal flexural capacity (Mn) at the base of the wall, which correspond to an elastic base shear reduced by RdRo=4,74. In the third case, the foundation was designed for the same level of load as the one considered for the flexural design of the wall base (RdRo=5,6).