Conception des fondations

D’abord, les propriétés des isolateurs sismiques AENP de chaque pont étudié ont été déterminées à partir des résultats des analyses spectrales multimodales. En effet, ces analyses permettent une estimation acceptable de la sollicitation en déplacement des ponts et sont couramment utilisées dans la pratique. De plus, un aspect important du dimensionnement parasismique des ponts isolés sismiquement est le contrôle des déplacements. Les valeurs des déplacements induits par les secousses sismiques doivent être combinées à ceux causés par le fluage et par les charges thermiques afin de déterminer le déplacement de calcul total. Les combinaisons utilisées sont prescrites par la norme S6-14. Soulignons que ce sont ces valeurs de déplacements qui servent à déterminer l’ouverture du joint nécessaire pour chaque pont. Dans certains cas, il est nécessaire de modifier les propriétés des isolateurs sismiques dans le but de réduire le nombre de modules des joints d’expansion. Mentionnons que les isolateurs sismiques de type AENP considérés dans le cadre de cette étude ont des dimensions rectangulaires. Le dimensionnement a été réalisé en considérant les différentes combinaisons des efforts de compression applicables selon les valeurs acceptées. L’épaisseur des appareils d’appui a été choisie afin d’assurer les mouvements longitudinaux sous les charges thermiques et les rotations causées par les charges gravitaires (mortes et vives). Les chevêtres des unités de fondations des ponts ont été dimensionnés afin d’assurer la reprise des efforts de flexion et de cisaillement qui les sollicitent. Le dimensionnement des colonnes des unités de fondations des ponts isolés sismiquement de cette étude a été réalisé par une combinaison de cas, soit le moment de flexion maximal combiné à l’effort axial concomitant et l’effort axial maximal combiné au moment de flexion concomitant.

Modélisation par éléments finis

Dans l’optique de réaliser les analyses ADE et ATNL nécessaires à la conception des ponts isolés sismiquement, des modèles numériques par éléments finis ont été développés à l’aide du logiciel CSi Bridge version 20 (Computer and Structures, 2016). D’abord, les éléments du tablier (poutres, dalle, contreventements) ont été modélisés avec des éléments de type « poutre linéaire élastique » pour leur conception aux états limites. Ensuite, les caractéristiques et propriétés du tablier (masses et rigidités) ont été rassemblées dans un seul élément « poutre linéaire élastique » pour simplifier les analyses des sollicitations transmises par les secousses sismiques. Les isolateurs sismiques de type AENP ont été représentés par des éléments « liens » ayant un comportement plastique dans la

direction longitudinale de type « Plastic Wen ». Les propriétés de ces éléments (rigidité élastique et post-élastique, amortissement et force de plastification) ont été choisies lors d’un processus itératif en fonction des propriétés retrouvées dans la littérature et des critères de performance de conception. Mentionnons que dans la direction transversale, ces éléments ont été fixés afin de modéliser la présence des appareils de guidage. Il est à noter que lors des analyses ADE, le comportement des isolateurs sismiques est plutôt capté par une rigidité effective et un amortissement équivalent. Les éléments composants les unités de fondations (chevêtres et colonnes) ont été construits dans les modèles à l’aide d’éléments de type « poutre linéaire élastique ». Soulignons que les propriétés des colonnes (inertie effective) ont été ajustées en fonction des efforts pour simuler la fissuration de ces dernières. Les appareils d’appuis mobiles ont été modélisés par des ressorts qui n’offrent aucune restriction dans la direction longitudinale des ponts et qui sont fixés dans la direction transversale.

Figure 4.5: Schéma illustrant un modèle numérique d’un pont de géométrie de type 1 développé avec le logiciel CSi Bridge

Figure 4.6: Schéma illustrant un modèle numérique d’un pont de géométrie de type 2 développé avec le logiciel CSi Bridge

Nœuds structuraux Liens rigides

Éléments de type « poutre

linéaire élastique »

Éléments de type « liens »

Ressorts

Encastrement

Encastrement Éléments de type « poutre

linéaire élastique »

Liens rigides Éléments de type « liens » Nœuds structuraux

Notons que la contribution des murs garde-grèves n’a pas été prise en compte dans le modèle. Les fondations des piles et des culées ont été modélisées par des éléments de type ressorts sans dimension. La base de ces éléments a été considérée encastrée. Mentionnons que la résistance en compression du béton a été prise égale à 35 MPa. L’acier d’armature a été calculé avec une limite élastique de 400 MPa. Les figures 4.5 et 4.6 illustrent des modèles par éléments finis utilisés dans cette étude. Dans cette figure, les nœuds structuraux sont représentés par des billes bleues, les lignes grises illustrent des liens rigides tandis que lignes bleues représentent des éléments de type « poutre linéaire élastique ». Mentionnons que les masses sont distribuées le long des éléments en bleu. Les éléments en vert représentent les différents types de ressorts, encastrement et éléments « liens ».

Analyses spectrales multimodales

La méthode de calcul ADE par analyse spectrale de la réponse élastique multimodale proposée dans la norme S6-14 et dans le CNB 2015 (décrite au paragraphe 2.1) est appliquée dans ce qui suit. Rappelons que cette méthode nécessite l’obtention des différents modes de vibration de la structure, de leurs formes et de leurs masses participantes. L’accélération de la structure à une période de vibration donnée est définie par le spectre de réponse et cette accélération est pondérée par la masse qui est excitée par ce mode de vibration. Un nombre suffisant de modes de vibration requis pour exciter un minimum de 90 % de la masse de la structure a été considéré.