Effet de la variation des paramètres caractéristiques des isolateurs sismiques affectés par la température sur le comportement des ponts isolés

Le comportement sismique des ponts isolés à la base est régi principalement par les propriétés hystérétiques des isolateurs installés entre les unités de fondation et la superstructure. Le choix des propriétés hystérétiques du système d’isolation sismique est un élément clé dans la conception sismique de l’ouvrage afin d’en contrôler la performance lors de futurs séismes. Toutefois, les isolateurs sont souvent affectés par les conditions environnantes telles que la température et le vieillissement qui amènent des altérations à leurs propriétés hystérétiques. En effet, sous de basses températures, il a été observé que la presque totalité des systèmes d’isolation utilisés subissent une hausse, plus ou moins importante, de leur rigidité et résistance caractéristique. En dépit des connaissances relativement satisfaisantes des effets des basses températures sur les caractéristiques hystérétiques des isolateurs sismiques, leurs impacts sur le comportement des ponts isolés dans les régions froides demeurent encore très peu étudiés et bien compris par les chercheurs et les ingénieurs praticiens notamment dans le contexte sismique canadien. La présente étude vise l’évaluation de l’effet de la variation des caractéristiques hystérétiques des isolateurs sismiques d’une façon générale et de la baisse de la température d’une façon particulaire sur la demande sismique des ponts isolés dans les zones sismiques de l’est et de l’ouest du Canada, représentées respectivement par Montréal et Vancouver.
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\nDes analyses simplifiées conformément au code canadien des ponts routiers (2006) et développées similairement selon le code national du bâtiment du Canada (2010) ont été effectuées pour définir les paramètres hystérétiques d’un système d’isolation de référence. Des variations sur ces caractéristiques de référence ont été introduites, représentant soit l’effet de différents facteurs comme une baisse de la température ou le choix du concepteur. Afin d’évaluer l’effet de la variation des caractéristiques hystérétiques sur la demande sismique des ponts isolés (force maximale, déplacement maximal et déplacement résiduel), des analyses spectrales uni-modales et temporelles non-linéaires ont été effectuées sur les modèles des variantes ainsi obtenues. Différents modèles ont été utilisés à cet effet : des modèles à un degré de liberté linéaires équivalents, des modèles à un degré de liberté non linéaires et des modèles tridimensionnels non linéaires. Dans une seconde étape, l’effet de la flexibilité des piles a été considéré en sus sur une sélection de variantes.
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\nLes résultats montrent que la baisse de la température engendre une hausse importante de la demande en force sismique accompagnée d’une baisse des déplacements pour les deux côtes du Canada. Toutefois, l’effet est généralement plus accentué et plus marqué à l’est qu’à l’ouest, et les efforts sismiques sont plus importants à l’ouest. En outre, selon la hausse de la flexibilité des piles, le niveau de la demande en force baisse pour les deux côtes. L’effet de la baisse de la température s’estompe légèrement pour les piles très flexibles de l’est, et devient progressivement présent en fonction de la hausse de la flexibilité des piles pour l’ouest. Quant à la demande en déplacement sismique, elle diminue remarquablement pour les piles très rigides puis devient pratiquement insensible pour les piles très flexibles.

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