Study of the structural response of a high rise building using accelerometric records and finite element modeling

Étude de la réponse structurelle d’un bâtiment de grande hauteur à partir d’enregistrements accéléromètriques et de la modélisation par éléments finis

Guillermo Wenceslao Fernández Lorenzo (1, 2, 3) , Maria Paola Santisi d'Avila (1) , Anne Deschamps (2) , Etienne Bertrand (4) , Diego Mercerat (4)

1 LJAD - Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné
2 GEOAZUR 7329 - Géoazur
3 Cerema Direction Centre-Est - Centre d'Etudes et d'Expertise sur les Risques, l'Environnement, la Mobilité et l'Aménagement - Direction Centre-Est
4 Cerema Equipe-projet MOUVGS - Centre d'Etudes et d'Expertise sur les Risques, l'Environnement, la Mobilité et l'Aménagement - Equipe-projet MOUVGS

The Nice prefecture is equipped by 24 accelerometric sensors, located at different levels, which continuously record the building response. A finite element model of the building is created based in design plans and information about materials provided during the conception project. Such model is used to obtain the natural frequencies of the structure, the modal shapes and the seismic response acceleration time histories. Modal frequencies of the building obtained from the data analysis are used to calibrate the numerical model. The response of the building to earthquakes, in the form of acceleration time histories at different storeys, is evaluated using the finite element model. Signals recorded during the recent Barcelonnette earthquake (April 2014, Mw = 4.9) are used as excitation at the base of the building. The imposition of a single or multiple signals at the base of the structure shows the importance of taking into account the rocking effects in the building response modelling. The numerical results are in agreement, in amplitude and phase, with accelerometric records filtered at different frequency bands.

La préfecture de Nice est équipée d’un ensemble de 24 capteurs accélérométriques, répartis sur différents étages, qui enregistrent en continu les vibrations du bâtiment. Un modèle par éléments finis du bâtiment est créé à partir des plans de construction et des données sur les matériaux, issues du projet de dimensionnement d’origine. Ce modèle est utilisé pour obtenir les fréquences propres de vibration de la structure, les déformées modales et la réponse sismique dans le temps. Les fréquences modales du bâtiment obtenues par l’analyse des enregistrements sont utilisées pour calibrer le modèle numérique. La réponse du bâtiment aux séismes, en terme de séries temporelles d’accélération aux étages, est évaluée par le modèle d’éléments finis. Les signaux enregistrés lors du récent séisme de Barcelonnette (avril 2014, Mw = 4.9) sont utilisés comme sollicitations appliquées à la base du bâtiment. L’imposition d’une seule ou plusieurs excitations à la base de la structure mon- tre l’importance de la prise en compte des effets de «rocking» du bâtiment pour mieux comprendre sa réponse aux séismes. Les signaux numériques sont en accord dans différentes bandes de fréquence, en amplitude et en phase, avec les enregistrements.

Mots clés: High rise building; reinforced concrete; accelerometric records; finite elements; seismic response; spatial variability; rocking effects; Anderson criteria; Barcelonnette 2014 earthquake

Mots clés: Bâtiment de grande hauteur; béton armé; enregistrements accélérométriques; éléments finis; réponse sismique; vari- abilité spatiale; effets de rocking; critère d’Anderson; séisme de Barcelonnette de 2014

Domaines: Dynamique, vibrations; Génie civil; Structures

Guillermo Wenceslao Fernández Lorenzo, Maria Paola Santisi d'Avila, Anne Deschamps, Etienne Bertrand, Diego Mercerat. Étude de la réponse structurelle d’un bâtiment de grande hauteur à partir d’enregistrements accéléromètriques et de la modélisation par éléments finis. AFPS2015 - 9ème Colloque National de L'Association Française du Génie Parasismique, Nov 2015, Paris, France. ⟨hal-01247459⟩