Sur l’effet du retrait et du fluage sur la performance sismique des piles de ponts isolés à la base faiblement armées

Résumé

L’isolation sismique à la base des ponts est de plus en plus utilisée dans les zones à sismicité modérée et élevée pour protéger les ponts dans un souci d’optimisation et d’économie des ressources. Néanmoins, malgré la réduction très importante de la demande sismique dans les piles des ponts isolés, le taux de renforcement ne peut être abaissé en deçà d’un seuil minimal prescrit par le code et ce, essentiellement, pour les effets de fluage et de retrait. C’est dans ce contexte que s’inscrit le présent projet de recherche. L’objectif principal du projet de recherche est l’évaluation de l’effet de la diminution du taux de renforcement longitudinal sur la performance sismique et le niveau de dommages dans les piles des ponts isolés à la base avec la prise en compte de l’effet des déformations différées de fluage et de retrait. Le taux minimum d’armatures longitudinales dans les colonnes de ponts exigé par le code canadien sur le calcul des ponts routiers (CSA-S6-14) est de 0,8 %. Cependant, plusieurs travaux de recherche récents supportent la possibilité d’assouplir cette exigence et d’abaisser cette limite inférieure sous réserve de prévoir un confinement adéquat des zones critiques. En revanche, cette valeur vise principalement à protéger les piles contre les effets du retrait et du fluage, lesquels n’ont pas été pris en compte dans ces études concernant la performance sismique de telles piles. Afin de vérifier les conclusions de ces recherches, une considération de l’effet structural des déformations différées du béton doit être réalisée lors de l’analyse de la performance sismique des piles faiblement armées. Dans le cadre de ce projet, un pont typique à deux travées, avec superstructure préfabriquée, supporté par une pile centrale, composée de trois colonnes en béton armé, isolé à la base a été utilisé comme cas d’étude. Plusieurs variantes de ce pont ont été conçues et leurs performances sismiques évaluées au moyen d’analyses temporelles non-linéaires. Des analyses statiques non linéaires ont été aussi réalisées afin d’évaluer le comportement des piles et leur état initial, préalablement au séisme, sous l’effet du retrait et du fluage. La méthode de construction par étapes et le modèle de CEB-FIP 2010 ont été utilisés durant cette étude pour la prédiction des effets du retrait et du fluage et leur modélisation. Les accélérogrammes utilisés lors des analyses temporelles non linéaires pour les deux régions de l’Est du Canada (Montréal) et de l’Ouest du Canada (Vancouver) ont été calibrés sur le spectre d’accélération du code CSA-S6-14. Deux taux de renforcement ont été considérés pour l’étude : le taux minimum de 0,8 % prescrit par le code et un taux de 0,5 % requis selon la demande sismique du pont. Les sections rectangulaires des colonnes, au niveau de la zone de la rotule plastique, sont modélisées par des éléments fibres afin d’étudier l’étendue et le niveau des dommages sous l’effet du séisme. Les résultats obtenus montrent que toutes les variantes des ponts étudiés se comportent essentiellement dans le domaine élastique et sans dommages significatifs, conformément aux exigences de performance du code CSA-S6-14 pour les ponts essentiels. À cet effet, la valeur minimale du taux de renforcement prescrite par le code pourrait être réduite à 0,5 % sans compromettre la performance sismique du pont étudié. Néanmoins, l’effet du retrait et du fluage est influencé par plusieurs paramètres reliés à la structure du pont et des piles et des études additionnelles sont requises pour généraliser ces résultats.

Date	30 nov. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Amar Khaled (Directeur(-trice)) & Lotfi Guizani (Codirecteur(-trice))