Seismic evaluation of tall building structures using nonlinear static procedures

par Malik Atik

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Isam Shahrour et de Marwan Sadek.

Soutenue le 10-12-2013

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire de génie civil et géo-environnement (LGCgE) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Méthodes quasi-statiques non linéaire pour l'évaluation sismique des immeubles de grande hauteur


  • Résumé

    L’analyse dynamique non linéaire constitue la méthode la plus efficace pour l'évaluation de la réponse non linéaire des structures soumises à de fortes sollicitations sismiques. Compte tenu de la complexité associée à l'analyse non linéaire temporelle, l'utilisation de l'analyse statique équivalente «Push-over » constitue une alternative simple et efficace à l'analyse dynamique temporelle. Cette thèse développe une méthode statique non linéaire innovante pour évaluer le comportement sismique des immeubles de grande hauteur.Dans la première partie, le modèle "continuum" qui est un outil simple et efficace de l'analyse des immeubles de grande hauteur à contreventement mixte est revisité. L'influence de la précision de calcul dans la détermination de la hauteur optimale d'interruption des voiles est examinée tout en analysant la relation entre la hauteur optimale et les sollicitations induites. La deuxième partie propose une nouvelle procédure Push-over adaptative à exécution unique pour l'évaluation sismique des structures. Cette méthode possède deux avantages principaux : elle représente un outil pratique intégrant l’effet des modes supérieurs avec une interaction complète entre eux. D'un autre côté, elle permet d'éviter les critiques relatives aux analyses adaptatives à exécution unique. La troisième partie présente une méthode innovante permettant la détermination du point de fonctionnement des immeubles de grande hauteur. Le principe des méthodes adaptatives Push-over à exécution unique est intégré à la méthode du spectre de capacité proposé par le règlement ATC -40 dont l'application est limitée aux structures oscillant au mode fondamental.


  • Résumé

    Non linear dynamic analysis constitutes the most powerful method for the assessment of the non linear seismic response of structures subjected to strong earthquake motions. Considering the complexity associated to time history analysis, the use of nonlinear static techniques, or pushover analysis constitutes an efficient and easy to use alternative to dynamic analysis. This thesis develops innovative static nonlinear method to assess the seismic behavior of high-rise buildings. It is composed of three parts:In the first part, the continuum model which constitutes a simple and efficient tool to analyze high-rise wall-frame buildings is revisited. The influence of calculation precision in specifying the optimum level of wall curtailment is discussed. The relationship between the curtailment level and the resulting internal forces is investigated. The second part proposes a new single-run adaptive pushover method for the seismic assessment of shear wall structures. This method has two main advantages: It is practical tool to integrate the effect of higher modes with full interaction between them and it overcomes the criticisms forwarded against the previous single-run adaptive pushover analyses. The proposed method is presented as well as its numerical implementation. The third part presents an innovative method to specifying the seismic peak response quantities of the tall structures. The principle of the single-run adaptive pushover procedures is integrated with the capacity spectrum method proposed by ATC-40 (1996). Where, this latter is limited for structures that vibrate primarily in the fundamental mode.


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