Is the Vs30-based Site Amplification of the 2020 National Building Code Correct for Use in Canada?

ABSTRACT: The 6th generation Canadian seismic hazard model (6CSHM) introduced a significant change in predicting site amplification, directly affecting the seismic design ground motions adopted in the 2020 National Building Code of Canada (NBCC). This update involves directly using the time-averaged shear-wave velocity (Vs) of the top 30 meters (Vs30) for ground motion prediction. This paper examines whether the inherent gradational-Vs-based linear site amplification of the ground motion models governing the 2020 NBCC seismic design ground motions is appropriate for Canadian site conditions with significant seismic impedance contrasts (leading to seismic resonance) between post-glacial sediments and glacial till or rock. Representative 1-D layered site models are built from a wealth of available Vs depth profiling for 6 Canadian cities to calculate impedance-based site amplification to compare with the 2020 NBCC linear site amplification. Impedance-based site amplification is calculated using the quarter-wavelength (QWL) method, implemented in MATLAB. These results show that NBCC has a strong underestimation of the 6 cities’ site amplification at short spectral periods (< 0.5s). Future work is needed to examine site amplification inclusive of nonlinear soil behavior and considering higher shaking intensities.

RÉSUMÉ: Le modèle canadien de l'aléa sismique de sixième génération (6CSHM) a apporté des changements importants à la prévision de l'amplification du site, qui ont un impact direct sur les mouvements sismiques du sol de conception adoptés par le Code national du bâtiment du Canada (NBCC) de 2020. Cette mise à jour utilise directement la vitesse moyenne des ondes de cisaillement (Vs) sur les 30 premiers mètres (Vs30) pour les prévisions de mouvements du sol. Cet article examine si l'amplification linéaire graduée du site basée sur Vs, inhérente au modèle de mouvements du sol pour les mouvements sismiques du sol de conception du NBCC de 2020, est appropriée aux conditions des sites canadiens où il existe un contraste d'impédance sismique important (entraînant des résonances sismiques) entre les sédiments postglaciaires et le till ou le roc. À partir de données exhaustives sur les profils de profondeur de Vs disponibles pour 6 villes canadiennes, plusieurs modèles de site en couches unidimensionnels représentatifs ont été construits pour calculer les amplifications de site basées sur l'impédance et les comparer aux amplifications de site linéaires du NBCC de 2020. Les facteurs d'amplification du site basés sur l'impédance ont été calculés à l'aide de la méthode des quarts d'onde (QWL) et implémentés dans MATLAB. Les résultats montrent que le NBCC sous-estime considérablement les facteurs d'amplification du site pour ces 6 villes à de courtes périodes spectrales (< 0.5 s). Des études ultérieures sont nécessaires pour étudier les facteurs d'amplification du site, notamment le comportement non linéaire du sol et la prise en compte d'intensités de secousses plus élevées.