Étude paramétrique de la réponse non linéaire des ponts existants et de leur fragilité sismique à la perte d’appui

Belleau, Jean-François (2023). Étude paramétrique de la réponse non linéaire des ponts existants et de leur fragilité sismique à la perte d’appui. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La majorité des ponts existants au Canada ont été construits à une époque où les connaissances en matière de génie parasismique ne permettaient pas d’assurer une performance sismique adéquate. Cela a abouti à un parc de ponts existants avec des déficiences sismiques qui doivent être évaluées. Cette thèse vise à évaluer la performance des ponts existants quant à leur risque de perte d’appui associé aux déplacements de leurs tabliers sous l’effet de sollicitations sismiques caractéristiques de l’Est du Canada. Une étude paramétrique de la réponse non linéaire est effectuée avec 12 modèles de ponts générés sur la base d’un inventaire de 733 ponts existants. Les modèles de ponts ont été soumis à un ensemble de 14 accélérogrammes historiques et artificiels représentatifs de la sismicité et de la 5e génération de connaissances de l'aléa sismique des régions de l’Est du Canada. Les réponses sismiques des modèles analysés ont permis d’évaluer l’influence relative des paramètres géométriques clés sur la vulnérabilité structurale des ponts. Celle-ci est exprimée en termes de ductilité et de déplacements associés à la perte d’appui ou à l’effondrement du tablier. Cela permet de quantifier leur impact sur la fragilité structurale ou les probabilités d’atteindre ou de dépasser un niveau d’endommagement. La fragilité est exprimée sous forme de courbes définies en fonction de critères d’états limites de dommages associés à la perte d’appui des tabliers de ponts et aux paramètres géométriques reliés aux longueurs requises d’assise minimale. L’ensemble des résultats obtenus ont aussi permis de proposer une équation pour la prédiction des déplacements sismiques pouvant être utilisée dans un contexte d’évaluation de la vulnérabilité sismique des ponts existants. Il est également proposé de calculer les longueurs requises d’assise minimale en fonction de la période du pont au lieu des paramètres géométriques. Ceci permet de mieux identifier les ponts dont le risque de perte d’appui est plus élevé. Ultimement, cela permettrait de mieux cerner les interventions requises et les plus efficaces sur les infrastructures routières dans le but d’augmenter la sécurité lors d’évènements sismiques importants.

Titre traduit

Parametric study of the nonlinear response of existing bridges and their seismic fragility to support losses

Résumé traduit

The majority of existing bridges in Canada were built when earthquake engineering knowledge was insufficient to ensure adequate seismic performance. This has resulted in existing bridges with seismic deficiencies that need to be assessed. This thesis aims to evaluate the performance of existing bridges with respect to their risk of support losses associated with the displacement of their decks under the effect of seismic loads characteristic of Eastern Canada. A parametric study of the nonlinear response is performed with 12 bridge models generated based on an inventory of 733 existing bridges. The bridge models are subjected to a set of 14 historical and artificial accelerograms representative of the seismicity and the 5th generation of knowledge about the seismic hazard of regions of Eastern Canada. The seismic responses of the models analyzed allow to evaluate the relative influence of key geometric parameters on the structural vulnerability of existing bridges. It is expressed in terms of ductility and displacements associated with support losses or the collapse of the deck. This allows to quantify their impact on structural fragility or the probabilities of reaching or exceeding a level of damage. Fragility is expressed with curves defined according to damage limit state criteria associated with support losses for bridge decks and geometric parameters related to the minimum required support length. All the results obtained also allow to propose an equation for the prediction of the seismic displacements that can be used in a context of assessing the seismic vulnerability of existing bridges. It is also proposed to calculate the minimum required support length based on the period of the bridge instead of the geometric parameters. This allows to better identify the bridges with higher risk of support losses. Ultimately, this would allow to better identify the required and most effective interventions on road infrastructures in order to increase safety during major seismic events.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse présentée à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 315-327).
Mots-clés libres:	ponts, viaducs, séismes, tremblements de terres, vulnérabilité structurale et sismique, paramètres géométriques et structuraux, réponse non linéaire, courbes de fragilité, méthode d’évaluation, équation, longueur requise d’assise minimale, longueur de la travée, hauteur du système de pile ou des colonnes, biais du tablier
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Nollet, Marie-José
Codirecteur:	Codirecteur Khaled, Amar
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	08 mai 2023 13:54
Dernière modification:	08 mai 2023 13:54
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3221

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