Seismic behaviour of isolated bridges with soil-structure-interaction effect under near-fault and far-field earthquakes

Résumé

L'isolation sismique de la base est reconnue comme étant une stratégie de conception sismique efficace pour atténuer le risque sismique et améliorer les performances structurales des ponts. Cependant, certains paramètres, tels que les propriétés des mouvements du sol et les caractéristiques du sol, influencent la réponse sismique et peuvent réduire les performances de la technologie. Cette recherche vise à étudier les effets de l'interaction sol-structure (SSI), en ce qui concerne différents mouvements du sol sismiques modérés et forts associés à différentes distances de la source au site et au contenu fréquentiel, sur les réponses sismiques des ponts conventionnels et isolés à a base. À cette fin, des groupes d'enregistrements recueillis proches de la faille (NF) modérés et forts, avec et sans impulsions de vitesse et des enregistrements recueillis en champ lointain (FF) sont appliqués aux ponts conventionnels et isolés avec et sans prise en compte du sol sous-jacent et des effets de l’interaction sol-structure (SSI). L’influence des caractéristiques du sol est étudiée en considérant trois propriétés de sol représentant du roc, un sol dense et un sol raide. De plus, l’effet de l’approche de modélisation de la SSI est étudié en comparant les résultats obtenus via deux approches de modélisation : 1-Représentation directe du sol; 2-Méthode simplifiée (sous-structure) où le sol est représenté par des ressorts linéaires équivalents. Les systèmes pont-sol sont modélisés et analysés dans le logiciel d’éléments finis général Abaqus. Des analyses temporelles non linéaires (NLTHAs) sont effectuées et les réponses structurales maximales, individuellement et en moyenne, obtenues des deux approches en termes d'accélération maximale du tablier, de cisaillement à la base et de déplacement du tablier et dans le système d'isolation sont étudiées et comparées. Les résultats démontrent que la différence entre les deux approches de modélisation du sol est significative. L'utilisation de la méthode simplifiée (sous-structure) doit être interprétée avec une attention particulière à la limite de validité de l'utilisation du modèle linéaire équivalent, car de nombreux enregistrements capturés sur des sols plus mous n'étaient pas éligibles en raison de la limitation de l'indice de déformation de cisaillement (généralement inférieur à 0,03%), et les réponses ont été très dispersées, surtout pour le pont conventionnel. Par conséquent, la méthode simplifiée d'utilisation de ressorts linéaires pour représenter la strate du sol est une approche assez simple pour capturer tous les principaux mécanismes impliqués dans le sol, la SSI et les caractéristiques de chaque enregistrement sismique. Aussi, les résultats de cette étude révèlent que la performance du pont et les effets du sol sont dominés par l'incertitude des mouvements du sol et leur contenu fréquentiel pour les enregistrements de séismes modérés et forts. Les rapports entre l'accélération maximale du sol et la vitesse maximale du sol (PGA/PGV) jouent un rôle décisif dans toutes les réponses dynamiques. Les enregistrements avec un faible PGA/PGV exigeants que les enregistrements NF pour les ponts isolés sur sols meubles, et les enregistrements NF montrent des demandes sismiques plus élevées. De plus, les enregistrements de type pulsé, probablement observés pour les enregistrements NF forts et contenant en même temps un faible rapport PGA/PGV, provoquent des demandes sismiques e jusqu'à 50% plus élevée en force et jusqu'à 75% plus élevée en déplacement, en termes moyens et par rapport aux enregistrements NF sans impulsions. Toutefois, les réponses des sols plus mous ont montré que la présence du sol diminue l'effet négatif de l'impulsion et diminue la demande sismique en force par rapport à la réponse d’un modèle avec base fixe, n’incluant pas l’effet du sol. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée à la conception des systèmes d'isolation pour éviter de sous-estimer la demande de déplacement pour des enregistrements de type impulsion, en particulier sur des sols plus mous. Les réponses des différents systèmes d'isolation démontrent que la résistance caractéristique (Qd), la rigidité post-élastique (Kd) et la capacité de déplacement plus élevées sont nécessaires pour que les enregistrements de type impulsion NF afin de répondre à la demande sismique de déplacement, en particulier sur les sols plus mous.

Date	27 nov. 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Lotfi Guizani (Directeur(-trice)) & Nourreddine Ghlamallah (Codirecteur(-trice))