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by Huang, Kuei-hua

Abstract (Summary)
SOMMAIRE

L’application des méthodes d’essai dynamiques aux structures de génie civil permet d’améliorer notre compréhension du comportement sismique des structures par une meilleure connaissance de leurs caractéristiques dynamiques. Des exemples de méthodes courantes de mesures expérimentales pour les bâtiments sont : la réponse en vibration forcée (FV), le monitorage sismique, la réponse aux vibrations ambiantes (AV) et la réponse transitoire en vibration libre. La méthode de mesure des vibrations ambiantes a gagné en popularité avec l’avancement des hautes technologies compte tenu de ses nombreux avantages pratiques et économiques.

Dans cette recherche, l’auteure étudie la faisabilité d’utiliser la méthode AV pour obtenir des valeurs fiables et réalistes de la période fondamentale des bâtiments. Des mesures de vibrations ambiantes ont été faites dans le bâtiment Burnside Hall du campus de l’Université McGill . Toutes les mesures ont été prises à l’aide de deux paires de vibromètres sensibles aux micro-mouvements et leur système d’acquisition CityShark II. Les données recueillies ont ensuite été traitées selon trois approches courantes d’identification des systèmes : la transformée de Fourier, la densité spectrale, et la méthode ARMA (Auto-Regressive-Moving-Average). Les résultats des différentes techniques d’analyse ont été comparés afin de recommander la meilleure approche possible pour une campagne de mesure exhaustive. En conclusion, l’auteure recommande d’utiliser ensemble la méthode de la transformée de Fourier et la méthode ARMA pour extraire les fréquences naturelles fondamentales. La méthode de la densité spectrale est douteuse dans cette application car elle peut facilement filtrer des signaux de fréquences critiques compte tenu de la faible amplitude typique des micro-mouvements ambiants.

Les résultats obtenus pour Burnside Hall ont permis d’identifier la période fondamentale à 1.4 Hz ainsi que deux modes rotationnels à 2.2 Hz. L’influence des modes translationnels est mieux captée en localisant les senseurs près du centre de rigidité des planchers alors que les modes torsionnels sont clairement identifiés en plaçant les paires de senseurs le plus près possible des coins du bâtiment (le plus loin du centre de torsion de l’étage) pour maximiser l’intensité des mouvements enregistrés. L’étude a vérifié que l’amplitude des crêtes de réponse associées aux modes de vibration de l’ensemble du bâtiment augmente avec l’élévation des étages. Ainsi, dans les bâtiments multi-étagés la combinaison des mesures simultanées aux étages intermédiaires et supérieurs permet de valider le caractère dynamique d’ensemble de la structure. Les mesures par temps venteux sont également préférables aux mesures par temps calme, les vents forts ayant tendance à mobiliser davantage la réponse d’ensemble dominée par les modes fondamentaux alors que les micro-vibrations ambiantes mesurées par temps calme présentent un contenu en fréquence plus uniforme sur une large bande.

Les périodes naturelles calculées pour ce bâtiment selon les formules empiriques du Code national du bâtiment (versions 1995 et 2005) sont surestimées par rapport aux résultats extraits des mesures ambiantes. Ceci confirme notamment que les composants architecturaux des bâtiments ont une importante influence sur la rigidité des bâtiments en particulier quand les déformations sont faibles.

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Bibliographical Information:

Advisor:Ghyslaine McClure (Supervisor)

School:McGill University

School Location:Canada - Quebec / Québec

Source Type:Master's Thesis

Keywords:engineering civil

ISBN:

Date of Publication:01/01/2007

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