208 - Structures sous charges extrêmes, face aux changements climatiques

Les ponts, bien qu’importants, sont vulnérables aux séismes. L’isolation sismique à la base (IS) est une solution efficace, mais les méthodes actuelles, reposant sur le calcul aux bornes limites, ne tiennent pas compte de la probabilité simultanée des séismes et des températures basses, ce qui peut conduire à des conceptions non-optimales. Cette recherche propose une approche probabiliste pour estimer la fiabilité sismique des ponts isolés à la base au Canada, en tenant compte de la variabilité des propriétés hystérétiques, de l’aléa sismique et d’autres facteurs aléatoires. La méthode Monte-Carlo est appliquée à un pont typique, en analysant deux états limites : la défaillance de la pile et le déplacement de l'IS. Les résultats montrent que la fiabilité dépend principalement de l’aléa sismique et du déplacement de l’IS, plutôt que de la température. L’étude introduit un modèle continu de l’aléa sismique et une méthode pour transformer la température ambiante en température effective de l'IS.

L'aluminium, deuxième métal le plus utilisé après l'acier, se distingue par sa légèreté, sa résistance à la corrosion et son extrusion. Bien qu'il soit couramment employé dans divers secteurs, son utilisation dans le transport d'électricité se limite principalement aux conducteurs. Son coût initial élevé et sa production énergivore freinent son utilisation dans la fabrication des pylônes. Toutefois, avec l'optimisation des pièces et assemblages en aluminium, ce matériau devient une alternative prometteuse à l'acier, pour fabriquer les pylônes. Cette étude propose une analyse environnementale et des coûts du cycle de vie comparative d'un pylône en aluminium et en acier pour une ligne de transport de 120 kV, en suivant les normes ISO 14040 et 15686-5. Les résultats montrent que les performances globales du pylône en aluminium sont en général comparables à celles de son équivalent en acier en termes d'impacts environnementaux et de coûts sur l'ensemble de son cycle de vie.

Cette affiche présente une synthèse des recherches passées et actuelles sur les pressions sismiques des terres sur les murs-poids, retenant des remblais sans cohésion, avec une attention particulière aux études portant sur le déphasage entre l'inertie maximale du mur et les incréments de poussée dynamique des terres. Dans cette analyse, le comportement du sol est supposé élasto-plastique avec le critère de rupture de Mohr-Coulomb. Le mur de soutènement en béton est représenté par un modèle élastique linéaire. Des contacts rugueux parfaits ont été considérés entre la section du mur-poids et le sol de remblai. Le modèle de réduction du module de cisaillement et d'amortissement SIG4 a été utilisé pour réaliser l'analyse dynamique. Les résultats d'une étude paramétrique FDM via le code FLAC sont présentés concernant la dépendance de la réduction de poussée sismique résultante – agissant sur le temps d'inertie maximale du mur – sur la rigidité du remblai et des fondations. Les résultats numériques ont été comparés et vérifiés avec les résultats d'essais en centrifugeuse disponibles, démontrant une forte concordance entre les résultats simulés et expérimentaux. Ces résultats corroborent les résultats expérimentaux et numériques antérieurs, renforçant la fiabilité de la méthodologie. L’étude souligne le rôle critique de l’interaction sol-structure et de la rigidité des matériaux dans la pression sismique des terres, offrant des perspectives applicables à la conception et à l’analyse des systèmes de soutènement gravitaire sous charge sismique.

La trainée descendante induite par la liquéfaction sur les fondations sur pieux est une préoccupation majeure en géotechnique, notamment dans les régions à risque sismique. Cette revue examine de manière critique les recherches existantes sur ses mécanismes de formation dûs à la génération, à la dissipation et à la reconsolidation d'une pression interstitielle excessive. Une synthèse des approches de modélisation numérique et des résultats expérimentaux de la littérature apporte un éclairage sur le comportement des fondations sur pieux en conditions de sols liquéfiables, en mettant l'accent sur le concept de plan neutre et son rôle dans la répartition des charges axiales. Cette revue évalue également diverses stratégies d'atténuation, notamment des techniques d'amélioration des sols et des modifications de conception des pieux, afin d'améliorer les performances des pieux dans de tels sols liquéfiables. En consolidant les avancées récentes et en identifiant les lacunes de la recherche, cette étude contribue au développement continu des méthodologies de conception géotechnique pour la résilience sismique.

L’objectif de cette recherche est de quantifier la force d’impact dynamique de la glace sur les piliers des évacuateurs de crue en s’appuyant sur leur réponse maximale en déplacement. Les piliers sont modélisés comme un système à trois degrés de liberté, soumis à une impulsion rectangulaire représentant une force constante appliquée pendant une courte durée. La résolution analytique de l’intégrale de Duhamel permet de calculer la réponse en déplacement des piliers selon leurs caractéristiques mécaniques, telles que la rigidité et la fréquence propre. La force dynamique est ensuite déterminée à l’aide de la loi de Hooke. Les résultats obtenus sont comparés à ceux des approches conventionnelles, comme celles de la norme CSA-S6 et du guide d’Hydro-Québec, reposant sur la contrainte effective de la glace pour le calcul de cette force. Cette méthode, basée sur le déplacement des piliers, reflète mieux le comportement dynamique global de la structure lors des impacts.

La construction accélérée des ponts (ABC) offre une solution prometteuse en utilisant des composants préfabriqués pour réduire le temps de construction sur site, minimiser les perturbations du trafic et améliorer la sécurité. Cependant, bien que l’ABC soit largement adopté, des défis subsistent dans la conception de connexions fiables, en particulier dans les régions sismiques où l'intégrité structurelle dépend de la capacité portante et de la dissipation d'énergie de la connexion. De plus, le coulage du béton frais dans la connexion peut être impossible lorsque les températures sont inférieures à zéro au moment de la construction.

Cette recherche présente une colonne de pont préfabriquée en acier enrobé de béton et sa connexion à une semelle préfabriquée, conçue pour améliorer la durabilité, la performance sismique et la constructibilité dans les climats froids. Le système proposé comprend une connexion colonne-semelle composite constituée d'une section en I en acier encastrée dans une colonne préfabriquée en béton et dans une semelle préfabriquée. La colonne et la semelle sont reliées à l'aide de plaques et de boulons, stabilisant le système avant que du béton frais ne soit coulé autour des sections en acier et de l’armature pour compléter la structure. Le système proposé est idéal pour les climats froids et l’ABC, permettant un assemblage boulonné toute l'année sans retard dû aux restrictions en temps froid.

Depuis 2014, au Canada, la norme S6 pour le calcul des ponts routiers a intégré le calcul basé sur la performance sismique comme approche principale pour la conception et la réhabilitation des ouvrages exposés aux tremblements de terre. Cette évolution vise à favoriser une meilleure communication entre les concepteurs, les propriétaires des infrastructures et les parties prenantes, afin que les décisions prises soient mieux éclairées en ce qui concerne les risques et les impacts liés aux tremblements de terre. En d’autres termes, l’approche permet de mieux évaluer les conséquences potentielles des dommages sismiques. Le principe fondamental de la conception basée sur la performance réside dans la relation entre les déformations induites par les séismes et l’endommagement qui en résulte. Il est donc primordial d’être en mesure d’estimer de façon fiable les déformations qu’une structure subit lors d’un séisme pour anticiper les éventuels dommages. Dans la norme S6, on trouve plusieurs méthodes d'évaluation de la réponse sismique qui varient en fonction de la régularité et de l’importance de la structure. Les méthodes simplifiées sont souvent privilégiées par les concepteurs en raison de la complexité des méthodes avancées. On présentera les principaux types d’analyse structurale recommandés par la norme S6. Des pistes de réflexion et des recommandations pour de futures recherches et améliorations dans ce domaine seront proposées.

Cette conférence discute de l'isolation sismique des ponts et des particularités de sa performance, de son application et  de son optimisation dans les conditions prévalant au Québec, à savoir des basses températures combinées à une sismicité modérée à forte.