Accélérogrammes

D’abord, une sélection d’accélérogrammes historiques pouvant être représentatifs de l’est du Canada a été utilisée (Nahanni 1985, Saguenay 1988, Rivière-du-Loup 2005). Mentionnons qu’un minimum de onze (11) accélérogrammes doivent être appliqués à la structure pour des analyses de type ATNL. Ces accélérogrammes doivent être étalonnés afin de représenter adéquatement les spectres de réponse proposés par la norme S6-14. Afin d’étalonner les accélérogrammes pouvant

simuler les secousses sismiques sollicitant les ponts étudiés, la méthode proposée par le commentaire J du CNB 2015 (Tremblay et al., 2015) a été utilisée. Pour ce faire, le spectre de chacun des accélérogrammes est calculé et comparé au spectre de réponse de la norme S6-14 établi pour chaque pont à une période de retour de 2475 ans. La base de comparaison entre les spectres des accélérogrammes et le spectre de la norme S6-14 correspond à l’écart-type du ratio des accélérations spectrales, et ce, aux périodes de vibration d’intérêt de la structure. Les accélérogrammes qui représentent le plus adéquatement la localité selon les distances avec les épicentres des secousses sismiques sont alors choisis et calibrés pour que leurs spectres et celui de la norme S6-14 concordent. De plus, la moyenne des spectres des accélérogrammes retenus et calibrés est aussi comparée avec le spectre de la norme S6-14 pour une vérification additionnelle. Les figures 4.10 à 4.22 présentent les spectres individuels des accélérogrammes utilisés dans le cadre de cette étude tandis que l’annexe A présente l’ensemble des accélérogrammes calibrés retenus.

Figure 4.10: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas I à une température initiale de 20°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.11: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas I à une température initiale de -30°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.12: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas II à une température initiale de 20°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.13: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas II à une température initiale de -30°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.14: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas III à une température initiale de 20°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.15: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas III à une température initiale de -30°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.16: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas IV à une température initiale de 20°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.17: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas IV à une température initiale de -30°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.18: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas V à une température initiale de 20°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.19: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas V à une température initiale de -30°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.20: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas VI à une température initiale de 20°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Figure 4.21: Spectres individuels des accélérogrammes étudiés pour le cas VI à une température initiale de -30°C et comparaison avec le spectre de réponse de la norme S6-14

Les figures précédentes illustrent les périodes de vibration d’intérêt de la structure. En effet, la plage entre la période minimale et maximale est établie selon Tremblay et al. (2015) et la période naturelle de vibration des ponts est aussi représentée.

4.6.2 Résultats et discussions

La figure 4.22 illustre un exemple des courbes d’hystérésis des ponts isolés sismiquement analysés par les analyses temporelles non-linéaires avec le logiciel CSi Bridge. Cette figure compare les résultats tirés des analyses du cas I à partir des propriétés caractéristiques à des températures initiales de 20°C et de -30°C. Il est à noter que les résultats pour le cas I présentés à la figure pour fins d’illustration sont ceux de l’accélérogramme provoquant les déplacements maximaux à la structure.

Figure 4.22: Courbes d’hystérésis des isolateurs sismiques du cas I soumis à des ATNL

Le tableau 4.6 présente un résumé des résultats obtenus à l’aide des analyses ATNL avec CSi Bridge, à savoir la force latérale moyenne aux isolateurs sismiques, le moment fléchissant maximal à la base des colonnes des unités de fondations, le déplacement moyen des isolateurs et le déplacement moyen à la sous-structure. Notons que les résultats présentés pour les analyses ATNL proviennent de la moyenne des valeurs obtenus avec les onze (11) accélérogrammes sélectionnés. Soulignons que de nombreux résultats sont générés par ces analyses et qu’aux fins de simplifications, ils ne sont pas présentés dans cette étude. Le tableau 4.7 présente une comparaison des efforts transmis à la sous-structure des ponts dans leur direction longitudinale. Le ratio entre le moment de flexion maximal calculé aux colonnes des piles à des températures de -30°C et de 20°C varie entre 1,37 et 1,87, se traduisant par une augmentation de 37 % à 87 % des efforts transmis à la sous-structure. Ces résultats peuvent se comparer à ceux obtenus des analyses spectrales multimodales concernant l’augmentation des efforts dans la sous-structure. Toutefois, on constate par comparaisons que des analyses spectrales multimodales peuvent sous-évaluer les efforts dans les ponts isolés sismiquement, ce qui pourrait entraîner des conceptions non conservatrices. Cette observation est probablement due au comportement hautement non-linéaire des ponts isolés, lequel est mieux capté par des analyses ATNL et par la variabilité dans les accélérogrammes sélectionnés. Les ratios d’augmentation des efforts estimés pour les différents cas démontrent que les effets des basses températures peuvent avoir un impact important dans le processus de conception des ponts isolés sismiquement. En effet, ces ratios suggèrent que le potentiel d’efficacité de l’isolation sismique est diminué significativement lorsque le couplage thermomécanique des isolateurs est négligé et que seul un processus de conception basé sur la force est considéré.

Tableau 4.6: Résultats des analyses ATNL avant l’intégration du couplage thermomécanique pour les cas étudiés dans leur direction longitudinale

Température étudiée 20°C -30°C Réponse de la structure Fmoy isolateurs Mfmax

colonnes umoy ussmoy

Fmoy isolateurs

Mfmax

colonnes umoy ussmoy

(kN) (kNm) (mm) (mm) (kN) (kNm) (mm) (mm) Cas I 128 1608 47 30 175 2011 21 38 Cas II 110 2047 42 29 180 3825 28 40 Cas III 124 1528 35 29 209 2531 28 48 Cas IV 232 4641 57 59 353 7575 54 71 Cas V 455 5245 130 48 538 5835 121 51 Cas VI 436 8424 140 42 608 11537 133 65

Tableau 4.7: Ratios d’augmentation des efforts transmis à la sous-structure des ponts dans leur direction longitudinale, lorsque soumis à de basses températures à l’aide d’analyses ATNL avant l’intégration du couplage thermomécanique

Réponse de la structure Ratio -30°C/20°C pour Mfmax colonnes Cas I 1,72 Cas II 1,87 Cas III 1,75 Cas IV 1,63 Cas V 1,39 Cas VI 1,37

Conclusions

Pour les cas étudiés, les efforts transmis aux unités de fondations estimés avec des analyses ATNL sont généralement supérieurs à ceux estimés par des analyses spectrales multimodales. On remarque que les basses températures peuvent induire une augmentation des efforts variant entre 40% et 90% pour les cas étudiés.

CHAPITRE 5

EFFETS DU COUPLAGE THERMOMÉCANIQUE DANS