Caractérisation des secousses sismiques typiques de l'Est canadien

Bien que situé en plein centre d'une plaque tectonique, le Nord-est du continent américain ressent assez fréquemment des secousses sismiques de magnitude signicative. Le risque sismique de ce territoire est relativement important compte tenu de sa forte densité de population. Les données sismiques historiques de cette région sont peu nombreuses et le mécanisme sismo-tectonique de ces secousses intra-plaques sont de nos jours relativement mal connus. Malgré ce contexte, les ingénieurs en structure tentent de dimensionner au mieux des infrastructures sécuritaires et économiques. Ce projet de maîtrise s'intéresse à la caractérisation des secousses sismiques du Nord-est Américain et de leurs eets sur les structures. Les deux objectifs premiers de cette recherche sont de : (i) de déterminer et de caractériser des spectres de réponses linéaires et non-linéaires des séismes historiques et synthétiques typiques de l'Est et de l'Ouest Nord Américain, (ii) de proposer des applications possibles pour l'ingénieur. Ce mémoire présente d'abord une revue de littérature couvrant l'état de l'art actuel dans le domaine du génie parasismique. On s'intéresse ensuite au calcul et à la caractérisation des spectres linéaires et non-linéaires de réponse en fonction de leur situation géographique,i.e. Est vs. Ouest. Une étude approfondie sur la caractérisation du facteur de réduction de la force sismique est également présentée. Enn, on expose quelques applications potentielles des résultats de cette recherche dans les domaines de la sismologie de l'ingénieur et du dimensionnement performant des structures. Cette recherche a nécessité le développement d'outils de calcul de spectre ables et modulables. Un algorithme numérique ecace permettant le calcul des spectres inélastiques à ductilité constante est présenté et illustré dans ce mémoire. Une large base de données spectrales d'enregistrements historiques et synthétiques typiques de l'Amérique du Nord a été construite an de mener des analyses statistiques visant à caractériser ces secousses. On conrme tout d'abord que les spectres de l'Est ont un contenu réquentiel bien plus vii élevé que ceux de l'Ouest. On quantie, dans un deuxième temps, les eets de la décorrélation stochastique des signaux sismiques sur les spectres de réponse. On remarque que le passage au repère principal a tendance à décorréler les spectres horizontaux et à diminuer le spectre vertical. On étudie ensuite les rapports d'amplitude de spectre entre chaque direction (rapports horizontal et vertical). On constate une grande variation de ces paramètres en fonction de la période de vibration. On relève également de nettes différences entre l'Est et l'Ouest d'une part, et entre les données historiques et synthétiques d'autre part. Les rapports d'amplitude à l'Est sont notamment plus importants qu'à l'Ouest surtout pour la direction verticale. On étudie aussi le facteur de réduction de la force sismique (R) et l'on montre qu'il dépend de la situation géographique, de la magnitude, du sol et de la rigidité post-élastique. En se basant sur ces résultats, on développe des relations originales entre la résistance (R), la ductilité en déplacement (¹) et la période (T), couramment désignées par les relations R-¹-T. Ces relations ont été calibrées en utilisant une large base de données également décrite dans ce mémoire. On présente enn des applications potentielles pour l'ingénieur grâce aux résultats de ces travaux. De nouvelles directions pour des recherches futures sont également suggérées.