Analysis of a damaged 12-storey frame-wall concrete building during the 2010 Haiti earthquake Part I: Dynamic behaviour assessment

Abstract

Despite all the damages encountered during the 2010 Haiti earthquake, the 12-storey reinforced-concrete Digicel building behaved well, sustaining only reparable damages. Visual assessment to characterize the damages sustained and ambient vibration tests (AVT) were carried out to identify the building's key dynamics properties (natural vibration frequencies, mode shapes, and damping ratios). ETABS was used to generate finite element (FE) models before and after the AVT, to evaluate the capabilities of common modelling assumptions to predict the dynamic behaviour of structures. Nonautomated model updating was carried out to generate a model representing the building's actual dynamic behaviour in its damaged state. The study showed that the finite element method (FEM) is reliable for predicting the dynamic behaviour of structures, but is very sensitive to the modelling assumptions. The models could predict the vibration frequencies precisely, but an accurate representation of the mode shapes required careful model updating.Résumé : Malgré la destruction massive survenue lors du séisme d'Haïti en 2010, le bâtiment de 12 étages en béton armé de Digicel a bien résisté, ne subissant que des dommages réparables. L'évaluation de sa structure ainsi qu'une série d'essais sous vibrations ambiantes ont permis de caractériser son comportement dynamique (fréquences propres, modes propres et amortissement). Des modèles par éléments finis sur ETABS, avant et après les essais, ont permis d'évaluer la capacité de prédiction des techniques de modélisation courantes. Une calibration du modèle de base a ensuite permis d'élaborer un nouveau modèle numérique représentant bien le comportement réel du bâtiment. Cette étude a montré que la méthode des éléments finis permet de bien représenter le comportement dynamique de structures, mais que la méthode est sensible aux hypothèses considérées. Il a aussi été observé qu'un modèle peut prédire les fréquences propres sans pour autant représenter fidèlement le comportement dynamique (modes). Une calibration efficace a été nécessaire afin d'avoir un modèle représentant bien le comportement du bâtiment.Mots-clés : vibrations ambiantes, bâtiment en béton armé, dynamique des structures, séisme d'Haïti, modes propres, fréquences, amortissement, éléments finis.