Essai dynamique et modélisation par éléments finis de la pile d'un pont soumise à une charge d'impact d'un camion semi-remorque

Abstract

La collision d'un camion sur un pont est un événement courant et peut engendrer des efforts considérables dans la structure. Selon la norme canadienne CSA-S6-14, la pile d'un pont doit être conçue pour résister à une charge statique de 1400 kN à 1,2 m au-dessus du niveau du sol. Peu d'études récentes abordent ce sujet et aucune des études trouvées dans la littérature ne présente des résultats expérimentaux. Le but de ce mémoire est d'approfondir davantage nos connaissances sur le phénomène des collisions d'un véhicule avec un pont et de recueillir des résultats tant expérimentaux que numériques. La méthode expérimentale comprend les essais en laboratoire de deux piles en béton armé à échelles réduites 1:6 ainsi que la modélisation de ces essais à l'aide d'un modèle par éléments finis avec le logiciel LS-DYNA. Le premier essai consiste à imposer un chargement cyclique quasi-statique au niveau du chevêtre de la pile. Ceci permet de caractériser la pile et de calibrer un modèle numérique statique. Par la suite, un deuxième modèle numérique incluant la super-structure est utilisé pour simuler la collision d'un camion semi-remorque sur la pile étudiée. Les résultats du déplacement du chevêtre en fonction du temps du modèle numérique sont par la suite utilisés comme cas de chargement du deuxième essai. Finalement, un troisième modèle numérique est calibré à l'aide des résultats expérimentaux du deuxième essai. Les résultats démontrent que le montage expérimental ainsi que le modèle numérique reproduisent avec succès une charge d'impact. De plus, la nature dynamique de l'essai atteint des taux de déformations dans l'armature au-dessus de la limite quasi-statique. L'essai dynamique présente donc une charge pseudo-statique supérieure à la charge quasi-statique équivalente. Finalement, la force pseudo-statique maximale à l'échelle 1:1 atteint plus de 1832 kN alors que la force prescrite par la norme CSA-S6-14 est de 1400 kN.