Vulnérabilité et modélisation sismique des ouvrages de génie civil

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« Le Canada vulnérable en cas de séisme majeur », titre La Presse du 29 octobre 2013 [1]. Une étude américaine rapporte que l’économie du Canada serait « sérieusement ébranlée », en particulier dans l’Est du Canada, avec ses infrastructures plus âgées (un séisme de magnitude 7.1 près de la ville de Québec occasionnerait des dommages de 61 milliards, doit 20% de son PIB). Bien que la conception parasismique ait considérablement évolué durant les dix dernières années, le développement et le choix de diverses solutions pour réduire les effets des séismes sont d’abord basés sur l’évaluation du risque de la vulnérabilité sismique des structures concernées. Dans un contexte de vieillissement des structures et d’évolution des normes de dimensionnement parasismique, les grands propriétaires d’ouvrages (ministères, sociétés d’énergie, etc.) doivent prioriser leurs interventions à l’aide de méthodes fiables. L'objectif général de cette demande est de développer des méthodes pour l'évaluation de la vulnérabilité sismique des structures, ainsi que des solutions de modélisation et de réhabilitation. Les objectifs spécifiques sont résumés ci-dessous pour 3 champs d’application. BARRAGES : Les courbes de fragilité sont un outil qui a été principalement développé dans le domaine des ponts en génie civil et qui permettent d’évaluer le niveau d’endommagement d’un ouvrage ou d’une classe d’ouvrages selon l’intensité sismique, ceci en ciblant des critères de performance établis (déplacement, contrainte, etc.). Des courbes seront développées pour la première fois pour des barrages poids situés dans l’Est du Canada dans une zone à sismicité moyenne. Des modèles linéaires et non-linéaires seront développés pour deux barrages et calibrés à l’aide d’essais dynamiques sous vibrations forcées. L’étude permettra d’établir des critères de performance spécifiques à ce type d’ouvrage (fissuration, glissement, déversement du réservoir) et de créer un outil de décision pour les propriétaires d’ouvrages hydrauliques. BÂTIMENTS : Les écoles constituent des bâtiments prioritaires qui doivent rester en opération après des événements sismiques. Dans l’Est du Canada, la majorité de celles-ci ont été construites durant les années 50 à 70, avec une très forte utilisation de maçonnerie non-renforcée (MNR). La MNR est utilisée de façon structurale (en périphérie, murs porteurs) et très souvent dans des murs de cloisons (composantes non-structurales). Leur comportement lors de séismes peut être catastrophique (Haïti, 2010). Les objectifs de ce volet sont d’effectuer des essais cycliques et sur table vibrante sur des murs cloisons typiques en MNR. Les spécimens à l’essai seront conçus et calibrés à partir d’une base de données que nous avons développée lors de campagnes de mesures de vibrations in-situ sur ce type de bâtiments. Le but est de développer et évaluer des solutions de réhabilitation fiables et économiques, dont en particulier des dispositifs de retenue au sommet. PONTS : Un des paramètres les plus difficiles à modéliser lors de l’analyse sismique des ponts et la détermination de leur vulnérabilité est la quantité et le type d’amortissement introduit dans le modèle numérique. Des essais dynamiques sont prévus sous vibrations ambiantes (trafic, vent) et sous vibrations forcées (excitateur) sur plusieurs ponts et viaducs routiers. Ces essais permettront de calibrer des modèles linéaires et non-linéaires pour l’analyse sismique, avec une attention particulière à l’amortissement utilisé, qui est souvent trop élevé par rapport à ce qui est mesuré et peut conduire à une sous-évaluation de la réponse sismique. Ce volet permettra d’établir une base de données fiable pour l’évaluation de l’amortissement et d’identifier son influence sur l'analyse dynamique des ponts.