Des données accélérométriques au comportement dynamique des bâtiments existants

From accelerometric records to the dynamic behavior of existing buildings

• Auteur / Autrice : Guillermo Wenceslao Fernández Lorenzo
• Direction : Anne Deschamps, Maria Paola Santisi d'Avila
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 17/10/2016
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géoazur (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Laboratoire J.-A. Dieudonné (Nice) - Géoazur - Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné
• Jury : Président / Présidente : Françoise Courboulex
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Deschamps, Maria Paola Santisi d'Avila, Françoise Courboulex, Philippe Guéguen, Jean-François Semblat, Luca Lenti, Enrique Diego Mercerat, Étienne Bertrand
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Guéguen, Jean-François Semblat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférométrie

Green, Fonctions de

Éléments finis, Méthode des

Comportement des constructions

Simulation par ordinateur

Risques sismiques

Mots clés libres

Simulation de la réponse sismique

Bâtiment de grande hauteur

Analyse modale opérationnelle

Modélisation par éléments finis

Fonction de Green empirique

Interférométrie par déconvolution

Seismic response simulation

High rise building

Operational modal analysis

Finite element modeling

Empirical Green's function

Deconvolution interferometry

Résumé

L'objectif de cette thèse est de simuler l'histoire temporelle de la réponse d'un bâtiment de grande hauteur sous sollicitation sismique et de proposer des méthodologies simplifiées qui reproduisent correctement une telle réponse. Initialement, un modèle tridimensionnel par éléments finis est produit afin de valider sa fiabilité pour simuler le comportement réel du bâtiment pendant les mouvements du sol, enregistrés à l'aide d'accéléromètres. Il est proposé d'améliorer la précision du modèle numérique en imposant de multiples excitations, compte-tenu des effets de basculement et de la variabilité spatiale sur la sollicitation d'entrée. L'utilisation de fonctions de Green empiriques est proposée pour simuler la réponse sismique directement à partir d'enregistrements d'événements passés, sans avoir besoin de dessins de construction ni d'étalonnage des paramètres mécaniques. Une méthode de sommation stochastique, déjà utilisée pour prédire les mouvements du sol, est adoptée pour générer des signaux synthétiques à des hauteurs différentes du bâtiment, par extension du chemin de propagation des ondes du sol à la structure. Une représentation simplifiée du bâtiment comme une poutre homogène Timoshenko est proposée pour simuler la réponse sismique directement à partir des enregistrements des vibrations ambiantes. Des paramètres mécaniques équivalents sont identifiés à l'aide de l'interférométrie par déconvolution en termes de dispersion des ondes, de fréquences naturelles et de rapport de vitesse des ondes de cisaillement et de compression dans le milieu

The aim of this thesis is to simulate the time history response of a high rise building under seismic excitation and provide simplified methodologies that properly reproduce such response. Firstly, a detailed three-dimensional finite element model is produced to validate its reliability to simulate the real behavior of the building during ground motions, recorded using accelerometers. It is proposed to improve the accuracy of the numerical model by imposing multiple excitations, considering rocking effect and spatial variability on the input motion. The use of empirical Green's functions is proposed to simulate the seismic response directly from past event records, without the need of construction drawings and mechanical parameters calibration. A stochastic summation scheme, already used to predict ground motions, is adopted to generate synthetic signals at different heights of the building, extending the wave propagation path from the ground to the structure. A simplified representation of the building as a homogeneous Timoshenko beam is proposed to simulate the seismic response directly from ambient vibration records. Equivalent mechanical parameters are identified using deconvolution interferometry in terms of wave dispersion, natural frequencies and shear to compressional wave