Réhabilitation parasismique performantielle des ponts avec des polymères renforcés de fibres de carbone

Abstract

Les connaissances en génie parasismique sont en constante évolution. Les différences fondamentales des nouvelles approches en dimensionnement parasismique portent actuellement plus particulièrement sur deux aspects: (i) l'utilisation d'objectifs de performance et, (ii) l'atteinte de ces objectifs par la définition, entre autres, de critères de déplacements admissibles. Dans cette optique, cette étude consiste à réaliser une évaluation de la capacité sismique transversale des appuis de ponts d'un prototype choisi par une approche performantielle basée sur des critères de déplacements et à optimiser une méthode de renforcement, incluant le dimensionnement de la réhabilitation, avec des polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) pour protéger les poteaux circulaires en béton armé de pont contre les effets les plus dévastateurs d'un séisme. Parmi les méthodes d'analyse non-linéaire permettant de quantifier la capacité et la demande des structures en termes de déplacement, l'analyse statique non-linéaire a été retenue pour l'étude. Des essais dynamiques sous vibrations ambiantes réalisés in-situ sur la structure réelle ont permis de calibrer la partie linéaire du modèle numérique. Une importante campagne d'essai a été réalisée afin de caractériser le comportement des sections confinées à l'aide de PRFC et d'aciers transversaux. En tout, 21 poteaux en béton armé et 54 cylindres de béton ont été testés en compression uniaxiale. De plus, les résultats d'essais cycliques en compression-flexion réalisés sur six poteaux en béton armé ont été analysés. Les résultats ont permis de montrer l'efficacité du PRFC à augmenter la ductilité. Les résultats de ces essais ont été comparés au nouveau modèle de prédiction du comportement des sections confinées développé par Eid et Paultre, 2006 [20]. Ce modèle a été incorporé au logiciel d'analyse sectionnelle WMNPhi et une étude paramétrique a permis d'analyser l'effet du confinement du PRFC, de l'espacement des étriers et de la résistance à la compression du béton sur la réponse moment-courbure sectionnelle des poteaux de béton armé. Une méthode de dimensionnement de réhabilitation à l'aide de PRFC afin d'augmenter la ductilité en flexion des appuis du prototype a par la suite été développée et appliquée. Afin de valider la méthode de dimensionnement, des essais pseudo-dynamiques par sous-structuration ont été réalisés sur le modèle représentant le prototype à une échelle 1/2,95. Ce modèle était constitué d'une partie virtuelle: la superstructure représentée par un modèle d'éléments finis et d'une partie réelle: l'appui de pont constitué de trois poteaux et d'une poutrechevêtre. La structure a été soumise à trois intensités de séisme afin d'étudier l'endommagement causé et la performance de la réhabilitation à l'aide de PRFC. L'endommagement subi par l'appui de la structure à l'étude ainsi que son évolution en fonction de l'intensité du chargement sismique ont été quantifiés. Les données recueillies constituent une base de données intéressante pour l'établissement de critères de déplacement quantitatifs. Ces données sont aussi intéressantes pour l'établissement des objectifs de performance. Les résultats des essais ont montré que l'évaluation de la capacité sismique du prototype effectuée par une analyse statique non-linéaire est juste et que cette approche constitue une méthode fiable pour une structure régulière et dont la réponse est dominée par son mode fondamental. Enfin, les prédictions excellentes obtenues des analyses non-linéaires réalisées avec les logiciels RUAUMOKO et WMNPhi ont démontré que ce type d'outils est essentiel dans un dimensionnement basé sur la performance.