Effets des caractéristiques sismiques sur le facteur de correction d’amortissement // Effects of Seismic Characteristics on the Damping Correction Factor

Abstract

يُستخدم معامل تخفيض التخميد (DRF)في الأكواد الزلزالية لضبط استجابة الهيكل لقيم التخميد المختلفة عن النسبة المرجعية البالغة 5%. كما تعرّف الأكواد القياسية الـ DRF على أنه عامل يتغير فقط بدلالة معامل تخميد الهيكل وأحيانًا بدلالة الدور الأساسي للهيكل. غير أنه، أظهرت العديد من الدراسات البحثية الحديثة تأثر هذا المعامل بالخصائص الزلزالية كشدة الزلزال، والبعد عن البؤرة (المجال القريب والمجال البعيد)وكذلك مدة الزلزال، وكذا بخصائص جيوتقنية. بناءا على ما تم ذكره قمنا بإجراء تحقيقات حول هذا المعامل ضمن هذه الأطروحة من جانبين مختلفين، الأول الجانب الحتمي والثاني الجانب الاحتماليً. في البداية، تم حساب الـ DRF من الحوادث الزلزالية المختارة بعناية وفقًا للطيف الهدف المستخرج من الكود الأوروبيEUROCODE 8. تم تسجيل هذه الأحداث في محطات قريبة من الفالق مرة وبعيدًا عن الفالق مرة أخرى، وتقع في ثلاثة أنواع من التربة (صخري، متماسك وطري) وفقًا لتصنيف EUROCODE 8. بالنسبة للفئات الست السابقة، تم تقييم الـDRFمن الطيف المشتق من الإزاحة ثم من التسارع. أكدت النتائج أن الـ DRF يتأثر بشكل كبير بتغيرالدور الأساسي للاهتزاز وكذلك معامل التخميد للهيكل. كما تم ملاحظة فرق كبير بين قيم الـ DRF المحسوب من التسجيلات في المجال القريب وبين التي تم تسجيلها في المجال البعيد. كما لوحظ أن نوع التربةيؤثر على قيم الـ DRF المشتقة من الطيفين التسارعيوالإزاحي، خاصةً بالنسبة للنوعالمتماسكصنف ب. أما في المقام الثاني، تم التركيز على تأثير الارتيابات الحاصلةفيمعامل التخميد على قيم الـ DRF المقدر من أطياف مختلفة، الإزاحة والسرعة والتسارع. تم استخدام طريقة Monte Carlo لإنتاج قيم التخميد العشوائية والممثلة بتوزيع لوغاريتمي طبيعي. بالإضافة إلى ذلك، تم اقتراح شبكة عصبونية اصطناعية (RNA) لتقدير قيم الـ DRF الاحتمالي المشتقة من أطياف الإزاحة والسرعة والتسارع، لمستويات الارتياب المختلفةوفقًا للنموذج المطور، يتم تقييم النتائج الموجهة نحو الممارسة لتطور المعايير الزلزالية في المستقبل.

Le coefficient de réduction d’amortissement (DRF) est utilisé dans les codes sismiques afin d’ajuster la réponse structurelle pour les valeurs d’amortissement structurel différent de la valeur de référence de 5%. Les standards définissent le DRF comme étant un facteur qui dépend uniquement du taux d’amortissement de la structure et parfois de la période fondamentale de la structure. Cependant, plusieurs recherches ont montré la sensibilité de ce facteur au paramètres sismologiques tel que, la magnitude, la distance épicentrale (champ proche et champ lointain), les conditions géotechniques, la durée du séisme …etc. Des investigations sur ce facteur, ont été menées dans le cadre de cette thèse dans deux volés différents, déterministe et probabiliste. En premier lieu, le DRF a été calculé à partir des séismes soigneusement sélectionnés selon le spectre cible de l’Eurocode 8. Ces évènements ont été enregistrés dans des stations proches de la faille une fois et loin de la faille d’autre fois, situés dans trois types de sol (roche, ferme et meuble) selon la classification de l’Eurocode 8. Pour les six catégories précédentes, le DRF a été évalué à partir des spectres dérivés du déplacement et de l’accélération. Les résultats ont montré entre autres que, le DRF dépend fortement de la période fondamentale de vibration et du taux d'amortissement de la structure. Une large différence a été observée entre le DRF calculé à partir des enregistrements en champ proche et ceux en champ lointain. Il a été observé aussi que les conditions du site affectent les valeurs du DRF dérivés des spectres d'accélération et de déplacement, en particulier pour les sols de classe B. Dans un deuxième lieu, l'attention est portée sur l'effet de l'incertitude de l'amortissement sur le DRF estimé à partir de différents spectres, déplacement, vitesse et accélération. L'approche de Monte Carlo a été utilisée pour produire les valeurs d'amortissement aléatoires représentées par une distribution log normale. De plus, un réseau neuronal artificiel (RNA) est proposé pour estimer le DRF stochastique pour différents niveaux d'incertitude d’amortissement pour DRFd, DRFv et DRFa. Enfin, des conclusions et des perspectives sont tirées à lumière des résultats obtenues, ces résultats peuvent être orientés vers la pratique pour l'évolution future des codes sismiques.

The damping reduction factor DRF is used in seismic codes to adjust the structural response for damping values of the structure different from the reference percentage of 5%. Standards define the DRF as a factor that depends only on the damping rate of the structure and sometimes on the fundamental period of the structure. However, several research studies have shown the sensitivity of this factor to seismological parameters such as magnitude, epicentral distance (near field and far field), geotechnical conditions, earthquake duration, etc. Investigations on this factor have been conducted in this thesis in two different aspects, deterministic and probabilistic. Firstly, the DRF was calculated from earthquakes carefully selected according to the target spectrum of Eurocode 8. These events were recorded in stations close to the fault once and far from the fault another time, located in three types of soil (rock, firm, and soft) according to the classification of Eurocode 8. For the six previous categories, the DRF was evaluated from spectra derived from displacement and then from acceleration. The results showed, among other things, that the DRF strongly depends on the natural vibration period and the damping rate of the structure. A wide difference was observed between the DRF calculated from near-field recordings and those from the far field. It was also observed that site conditions affect the DRF values derived from acceleration and displacement spectra, especially for site class B. Secondly, attention is focused on the effect of damping uncertainty on DRF estimated from different spectra, displacement, velocity, and acceleration. The Monte Carlo approach was used to produce random damping values represented by a log-normal distribution. In addition, an artificial neural network (ANN) is proposed to estimate the stochastic DRF for different levels of uncertainty for DRFd, DRFv, and DRFa. The stochastic DRFs are estimated for the average plus one standard deviation of the DRF values to avoid underestimating the DRF values and thus the seismic response of buildings. According to the developed model, practice-oriented results are evaluated for the future evolution of seismic codes.