Adaptation du California type 115 barrier sur le platelage

Pour l’adaptation du California type 115 barrier, certains critères sont importants. Tout d’abord, l’approche de la conception de la connexion étant elle aussi basée sur le dimensionnement à la capacité, une extrusion sacrificielle est une fois de plus introduite entre le platelage et le dispositif de retenue. Les dimensions de celle-ci sont présentées sur la figure 2-31. La pièce est conçue en respectant le même fonctionnement structural que la précédente. Cependant, puisque le dispositif de retenue est accrédité pour un niveau d’essai TL-2, les dimensions de l’extrusion sacrificielle sont adaptées en conséquence. Comme les charges d’impact sont inférieures, la rigidité de la pièce doit être diminuée considérablement pour lui permettre de dissiper l’énergie. Contrairement à la conception précédente, la plastification de la pièce doit survenir pour un niveau de charge TL-2. Pour ce faire, la paroi 4 est excentrée afin de favoriser une concentration de contraintes à cet endroit. L’extrémité supérieure de la paroi 3 est amenée sous cette partie excentrique pour permettre à la pièce de se déformer davantage. Puisque le California type 115 barrier ne comporte aucun détail typique d’ancrages sur chasse-roue de béton, la hauteur de l’extrusion sacrificielle est déterminée en fonction des détails du dispositif ancré sur un mur en retour de culée. Une hauteur de 150 mm est donc considérée, ce qui représente l’extension du mur en retour par rapport à la surface de roulement. La connexion de l’extrusion sacrificielle sur le platelage est présentée sur la figure 2-32.

Figure 2-31. Dimensions des extrusions de la pièce sacrificielle pour le California type 115 barrier

Le patron de fixation de l’extrusion sacrificielle est le même que celui utilisé pour la glissière MTQ 210a à, l’exception que les boulons de la plaque de la glissière de sécurité sont de 19 mm de diamètre et que celle-ci nécessite un boulon en moins. De cette façon, la configuration des extrusions de rive est adéquate pour les deux types de dispositifs de retenue à l’étude.

2.7.3 Stratégies de modélisation

Bien que les stratégies de modélisation soient les mêmes que la section précédente, les dimensions du domaine d’étude ne peuvent être les mêmes en raison de la différence dans l’espacement des poteaux. L’espacement étant de 2,388 m, la longueur de la portion de platelage considérée pour trois poteaux est de 7,164 pour la modélisation, telle que représentée sur la figure 2-33.

Figure 2-33. Modélisation du California type 115 barrier dans NX Nastran

Une modification est également apportée dans le partitionnement de l’extrusion sacrificielle. Elle est partitionnée de sorte qu’une partition représente la ZAT la plus critique. Celle-ci est représentée par une zone hachurée sur la figure 2-34. En effet, comme la rigidité globale de la pièce est diminuée, il est plus probable que les contraintes atteignent la résistance élastique affectée par la chaleur 𝑓𝑤𝑦 dans

cette zone. Il est donc nécessaire qu’une loi de comportement de l’aluminium d’alliage 6005A-T61 affectée thermiquement y soit attribuée.

Figure 2-34. Partitionnement de la pièce sacrificielle pour la ZAT

2.7.4 Résultats de la modélisation

Des analyses sont réalisées pour un niveau d’essai TL-2, dont les charges pondérées appliquées sur le dispositif de retenue sont résumées au tableau 2-4.

Tableau 2-4. Résumé des charges pondérées pour un niveau d’essai TL-2 - California type 115 barrier

Point d'application Hauteur Charge transversale Charge longitudinale mm kN kN H 600 85 34 h1 459 37,1 14,8 h2 709 47,9 19,2

La figure 2-35 montre une vue d’ensemble des contraintes dans modèle, où les déformations sont amplifiées par un facteur 10.

Figure 2-35. Distribution de la contrainte de von Mises pour un niveau d’essai TL-2 -

California type 115 barrier

Une fois de plus, des concentrations de contraintes sont situées sur les extrusions sacrificielles. Cependant, l’augmentation de l’espacement des poteaux de 20 % par rapport à la glissière MTQ 210a et le fait qu’il y ait une lisse en moins, font en sorte que le dispositif de retenue est moins rigide et que la redistribution des efforts est plus difficile. De ce fait, le poteau critique central est plus sollicité, d’où l’importance de diminuer la capacité de la pièce sacrificielle avec l’ajout d’excentricité dans sa paroi tendue. La figure 2-36 montre les déformations plastiques équivalentes présentent sur celle-ci. L’échelle de graduation est fixée à une déformation maximale de 1 % afin de bien visualiser les zones de dissipation d’énergie sur la paroi excentrique. Les deux extrémités de celle-ci atteignent une déformation plastique moyenne de 4 %, ce qui demeure inférieur à la limite ultime de 8 %. Cependant, pour les zones les plus critiques, qui se situent dans le creux des congés, la déformation plastique maximale atteint 6 %. Il est important de mentionner que cette déformation maximale est très locale et qu’il est probable qu’elle soit due à un artéfact numérique relié à l’extrapolation aux nœuds des contraintes calculées aux points d’intégration des éléments. En effet, celle-ci peut est faussée en raison de la présence de petits rayons de congé sur la paroi excentrique. Par ailleurs, tel qu’attendue, il y a plastification de la zone affectée thermiquement (ZAT). Les déformations permanentes demeurent tout de même inférieures à 1 % à l’intérieur de celle-ci.

Figure 2-36. Distribution de la déformation plastique équivalente sur l’extrusion sacrificielle du poteau central pour un niveau d’essai TL-2 - California type 115 barrier

Les contraintes présentes dans le platelage sont montrées plus précisément sur la figure 2-37.

Figure 2-37. Distribution de la contrainte von Mises sur le platelage sous le poteau central pour un niveau d’essai TL-2 - California type 115 barrier

Pour un même niveau d’essai, le platelage est considérablement plus sollicité que pour un assemblage avec la glissière MTQ 210a. Cependant, les contraintes ne sont pas suffisamment grandes pour

amener des déformations permanentes sur les parois du platelage. Seule une plastification non significative survient en surface à l’endroit des connecteurs centraux en traction, telle que montrée sur la figure 2-38.

Figure 2-38. Distribution de la contrainte von Mises près des connecteurs en traction pour un niveau d’essai TL-2- California type 115 barrier

Finalement, la vérification des ZAT est effectuée de la même façon que pour la glissière du MTQ et les résultats sont montrés à la figure 2-39. La contrainte admissible est dépassée à trois endroits à l’intérieur de la zone 1. De plus, les contraintes atteignent 105 MPa dans le congé inférieur de la paroi à épaisseur variable. Pour la zone 2, les contraintes sur la surface intérieure de l’extrusion principale se sont amplifiées davantage par rapport au premier dispositif de retenue. Toutes ces raisons font en sorte que la conception des extrusions n’est pas adéquate pour le California type 115 barrier. Afin de remédier à cette situation, l’espacement des poteaux de la glissière est réduit de 2,388 m à 2 m, tout comme la glissière MTQ 210a. De cette façon, la diminution de la longueur non retenue des lisses permet d’augmenter leur rigidité en flexion et d’ainsi favoriser une meilleure redistribution des efforts.

Les résultats de cette nouvelle configuration sont montrés à la figure 2-40 pour les deux zones critiques. Pour la zone 1, il est possible de constater que seule une zone de dépassement de la contrainte admissible est maintenant présente. De plus, les contraintes à l’intérieur de celle-ci sont moins significatives alors qu’elles dépassent de peu la contrainte 𝑓𝑤𝑦 de 90 MPa. Cette concentration

de contraintes peut également être due à l’extrapolation aux nœuds des contraintes calculées aux points d’intégration des éléments. Pour la zone 2, il n’y a pas de diminution considérable de la surface

plastifiée, ce qui confirme la nécessité d’apporter des modifications à la géométrie des extrusions principales du projet R786.1.

Figure 2-39. Vérification des contraintes dans les ZAT pour un niveau d’essai TL-2 -

California type 115 barrier

2.8 Dispositions constructives

2.8.1 Introduction

Toutes les analyses numériques nécessaires au développement des assemblages ont été présentées dans ce chapitre. Il a été démontré que le concept est efficace d’un point de vue structural. Cependant, certains aspects pratiques restent tout de même à aborder afin que le projet soit également efficace d’un point de vue pratique. Bien que cela ne soit pas un enjeu central du projet, cette section présente quelques pistes de solution pouvant mener à des analyses plus approfondies en matière de durabilité et d’assemblage en usine et en chantier.

2.8.2 Durabilité de l’ouvrage

Par sa bonne résistance à la corrosion atmosphérique, l’aluminium est un matériau durable. Cependant, certains aspects de la conception nécessitent une attention particulière afin que l’aluminium puisse conserver ses propriétés de durabilité. Tout d’abord, puisqu’il y a contact entre des pièces d’aluminium et d’acier, toute apparition de corrosion galvanique doit être évitée. Il est donc nécessaire que les pièces d’acier de la structure, soit les boulons, les plaques d’acier avec trous filetés ainsi que les éléments du chasse-roue, soient galvanisées. Cette action est également exigée pour les composants des deux dispositifs de retenue à l’étude, d’après les plans originaux. De plus, comme mentionnée à la section 2.5.5, la galvanisation des pièces d’acier est nécessaire pour l’atteinte du coefficient de friction minimum demandé par la norme CAN/CSA S6-14.

D’autre part, selon la norme CAN/CSA S6-14, l’épaisseur des éléments en aluminium ne doit pas être inférieure à 5 mm. Or, afin de permettre à l’extrusion sacrificielle de se plastifier sous l’effet d’un impact de véhicule, celle-ci doit comporter de minces parois de 4 mm. Néanmoins, la norme canadienne précise qu’une épaisseur moindre peut être approuvée sur la base d’une évaluation touchant la fabrication et les procédures de montage. Des mesures doivent donc être prises en considération afin d’assurer la durabilité de la pièce sacrificielle. Tout d’abord, afin d’éviter l’eau de s’y introduire, des plaques d’aluminium sont ajoutées aux deux extrémités des extrusions lors du montage en chantier, telles que montrées à la figure 2-41. Les minces plaques sont fixées à l’aide de petites vis, ce qui fait en sorte que ceux-ci ont un effet négligeable sur la rigidité en rotation de l’extrusion sacrificielle. En effet, sous l’effet d’une charge d’impact, la plaque va flamber ou les vis seront expulsées.

Figure 2-41. Fermeture des extrémités de l’extrusion sacrificielle à l’aide de plaques d’aluminium visées

La gestion de l’écoulement des eaux est également un enjeu important pour la durabilité de la structure. Le chasse-roue apporte une sécurité supplémentaire en assurant l’étanchéité de l’extrusion sacrificielle et des connecteurs qui se retrouvent à l’intérieur. Ses deux extrémités sont liées au platelage à l’aide d’un scellant n’offrant aucune résistance structurale pouvant empêcher le déplacement du chasse-roue lors d’un impact. Son rôle est simplement d’éviter l’infiltration d’eau ou de saleté. Le chasse-roue vient cependant altérer le drainage du platelage. Afin de remédier à cette situation, une solution faisant l’utilisation d’un tuyau de drainage est proposée. En raison de la pente transversale, l’eau présente sur le platelage s’écoule vers le chasse-roue. Ensuite, la pente longitudinale fait en sorte qu’elle est dirigée jusqu’à un tuyau, en polychlorure de vinyle, traversant le chasse-roue à mi-distance des poteaux, tel que montré à la figure 2-42. Pour y parvenir, la cornière continue doit être percée. Elle peut cependant être renforcée à l’aide d’une cornière supplémentaire soudée (en bleu), où l’aile horizontale vient combler la perte d’inertie. Le rayon du tuyau doit être suffisamment grand pour empêcher l’accumulation de glace.

2.8.3 Assemblage de la structure

L’introduction du concept d’extrusion sacrificielle, dans le système d’ancrage des dispositifs de retenue, nécessite l’utilisation de connexions mécaniques complexes. Elles sont tout de même primordiales afin de permettre à la pièce sacrificielle d’être remplacée en cas d’impact sur la glissière. Tout d’abord, les composants de la structure doivent être assemblés dans un ordre précis. Les premières manipulations concernent l’installation de l’extrusion sacrificielle sur le platelage. Cette étape doit être réalisée en usine, afin d’avoir accès à l’intérieur des alvéoles du platelage. En effet, les plaques d’acier avec trous filetés doivent être insérées dans les rainures du platelage prévues à cet effet. Pour y parvenir, des cales doivent être utilisées afin de pousser les plaques dans les rainures, jusqu’à ce qu’elles arrivent vis-à-vis des trous de boulons. Ces cales sont représentées en vert sur la figure 2-43. La cornière continue ainsi que les extrusions sacrificielles sont boulonnées par la suite et une précontrainte est appliquée sur les boulons. Les étapes suivantes sont réalisées en chantier, alors que la plaque d’acier pliée du chasse-roue et les poteaux du dispositif de retenue sont assemblés.

Figure 2-43. Installation en usine des extrusions sacrificielles sur le platelage

Advenant un impact sévère d’un véhicule, où l’extrusion sacrificielle joue son rôle en se plastifiant pour protéger le platelage et les connecteurs, la pièce doit alors être remplacée. Les analyses numériques du présent chapitre ont montré que les éléments de la connexion, comprenant la plaque d’acier avec trous filetés, ne sont pas endommagés lorsque soumis aux forces d’impact et peuvent être réutilisés. De plus, aucun glissement n’a été observé. Afin de s’en assurer, les cales seront présentes pour conserver la distance entre chaque plaque d’acier. Cependant, il est important que les extrusions sacrificielles soient remplacées une à la fois, afin que les autres pièces puissent conserver cette distance pendant le remplacement.