The Importance of Site-Specific Seismic Nonlinear Ground Analysis in Eastern Canada

ABSTRACT: In the current state of practice in Eastern Canada, the seismic hazard at a site is defined by the Geological Survey of Canada with a uniform hazard spectrum (UHS) for a site of class C, and modified using the site amplification factors recommended by the National Building Code of 2015 (NBCC 2015) or the Canadian Highway Bridge Design Code (S6-19). When necessary, site-specific ground response analysis are performed using equivalent linear ground response analysis, which considers an unrealistic assumption of constant dynamic properties during wave propagation. In this study, for a wide variety of soil sites in Quebec, dynamic simulations were conducted using the software DEEPSOIL to compute site-specific soil amplification factors. The site amplification factors from the NBCC 2015 and those computed using nonlinear 1D ground response analysis are then compared, and the results indicate larger amplification of the earthquake response spectrum around the site’s natural period (or at periods slightly longer than the natural period) than the one calculated with the NBCC 2015 recommendations. Therefore, the NBCC 2015 may not always be conservative and could underestimate the seismic demand at a site.

RÉSUMÉ: Dans l'état actuel de la pratique dans l'est du Canada, l’aléa sismique d’un site est défini par la Commission Géologique du Canada par un spectre à l’aléa uniforme pour un site de classe C, puis modifié en utilisant les facteurs d'amplification recommandés par le Code national du bâtiment de 2015 (NBCC 2015) ou le code canadien sur le calcul des ponts routiers. Lorsque nécessaire, des analyses de réponse de dépôt spécifiques aux sites sont effectuées en utilisant une analyse équivalente linéaire, qui considère l’hypothèse irréaliste que les propriétés dynamiques sont constantes pendant la propagation des ondes. Dans cette étude, pour un grand nombre de sites au Québec, des analyses non-linéaires ont été réalisées à l'aide du logiciel DEEPSOIL pour calculer les facteurs d'amplification des sols spécifiques aux sites. Les facteurs d'amplification du NBCC 2015 et ceux calculés à l'aide des analyses 1D de réponse de site non-linéaires sont ensuite comparés, et les résultats suggèrent que les facteurs d'amplification du sol sont souvent plus élevés près de la période naturelle du site, ou à des périodes légèrement plus longues que la période naturelle, comparés aux recommandations du NBCC 2015. En conclusion, le NBCC 2015 n’est pas n'est pas toujours sécuritaire, et peut mener à sous-estimer la demande sismique à un site.