Contribution à la prédiction du dommage des structures en béton armé sous sollicitations sismiques : proposition d'amélioration pour l'évaluation de la nocivité d'un signal et du dommage pour les structures à ossatures : introduction à l'analyse fiabiliste de l'endommagement en fonction de la nocivité d'un signal sismique
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Since prediction of earthquake still remains impossible, foreseeing structural damages due to seismic motion has become a key point in earthquake engineering. This work aims at evaluating the relevance of classical seismic signal damaging potential indices and at proposing improvement of these indices in order to provide better prediction of structural damage due to earthquake. The first part supplies a non exhaustive state of the art of main Damaging Potential Indices IP and Damage Indices ID used in earthquake engineering. In the second part, IP/ID correlations results are analysed in order to evaluate IP relevance, to justify displacement based approach use (capacity spectrum method) for damage prediction and to make good the proposal for improvement of Damaging Potential Index. But studding seismic signal damaging potential is usually not enough to foresee damage firstly because scalar representation of damaging potential is not easy to link to physics reality and secondly because of damage scattering often observed for a single value of seismic signal damaging potential. In the same way, a single damage index value may correspond to very different structural damage states. Hence, this work carries on with a contribution to damage index reliability improvement, able to detect real structural damage appearance as well as to quantify this damage by associating the distance between one structural sate and the structural collapse, defined as an instability.
Abstract FR:
La prédiction des dommages subis par un bâtiment pendant un séisme préoccupe considérablement les ingénieurs et les chercheurs, encouragés cycliquement par les fenêtres d'opportunité ouvertes dans les périodes qui suivent les tremblements de terre meurtriers. Leurs enregistrements ont en particulier encouragé les chercheurs et les ingénieurs à développer différentes représentations du signal sismique dans le but d'appréhender la nocivité d'un séisme en calculant des indicateurs de nocivité associés à ces représentations. Une introduction à la dialectique nocivité - dommage est alors présentée au début de ce mémoire. L'étude, exposée subséquemment, vise en particulier à caractériser la dispersion du dommage subi par une structure en fonction des plages de valeurs prises par des indicateurs de nocivité calculés pour une centaine de séismes. Ce travail permet donc d'évaluer la capacité de ces indicateurs à prédire le dommage. Il propose de déterminer un ordre de grandeur de la dispersion du dommage que subit une structure lors d'un séisme caractérisé par ses indicateurs de nocivité et propose de réduire cette dispersion en améliorant la pertinence de ces indicateurs et des corrélations nocivité-dommage. Par ailleurs, la comparaison des résultats issus de l'utilisation d'une " méthode en déplacement " à ceux obtenus par des analyses non linéaires transitoires a permis de formuler un avis sur la pertinence de l'utilisation de ces méthodes simplifiées pour approcher statistiquement le dommage. Il reste que l'étude de la nocivité du signal sismique ne suffit généralement pas à prédire le dommage d'une part parce que la représentation scalaire de la nocivité n'est pas toujours facile à relier à la réalité physique et d'autre part à cause de la dispersion relative de ce dommage souvent constatée pour une même nocivité de signaux sismiques. De même, la valeur d'un indicateur de dommage peut correspondre à des états d'endommagement très différents en fonction de l'aléa sismique et de la structure étudiée. Le travail se poursuit donc par une contribution à l'amélioration de la fiabilité d'un indicateur de dommage, capable d'une part de détecter l'apparition du dommage réel dans une structure et d'autre part de le mesurer en identifiant la distance qui sépare un état de la structure de sa ruine, définie par son instabilité au sens de la résistance des matériaux.