De nouveaux modèles évaluent les réparations des supports de pont après les tremblements de terre

De nouveaux modèles évaluent les réparations des supports de pont après les tremblements de terre

Les ingénieurs civils de l’Université Rice et de Texas A&M ont développé une stratégie de modélisation informatique pour planifier les réparations des colonnes en béton armé endommagées. Cette illustration montre la séquence des dommages causés par le tremblement de terre et la réparation impliquée dans la restauration des colonnes à leur résistance d’origine. Crédit : Mohammad Salehi/Université Rice

Les colonnes en béton armé d’acier qui supportent de nombreux ponts dans le monde sont conçues pour résister aux tremblements de terre, mais doivent toujours être inspectées et souvent réparées une fois la secousse terminée.

Ces réparations impliquent généralement le remplacement du béton lâche et des barres d’acier fracturées et l’ajout de matériaux supplémentaires autour de la zone endommagée pour la renforcer davantage contre les charges futures.

Les ingénieurs de la George R. Brown School of Engineering de la Rice University et de la Texas A&M University ont développé une stratégie de modélisation informatique innovante pour rendre la planification de ces réparations plus efficace.

L’étude de l’associé de recherche postdoctoral de Rice Mohammad Salehi et des ingénieurs civils et environnementaux Reginald DesRoches de Rice et Petros Sideris de Texas A&M apparaît dans la revue Engineering Structures. DesRoches est également l’actuel prévôt et le nouveau président de Rice.

“Lorsque nous concevons des ponts et d’autres structures pour les tremblements de terre, l’objectif est la prévention des effondrements”, a déclaré DesRoches. “Mais en particulier lors de tremblements de terre plus importants, nous nous attendons à ce qu’ils soient endommagés. Dans cette étude, nous montrons analytiquement que ces dommages peuvent être réparés de manière à ce que les performances d’origine – ou proches de l’original – puissent être atteintes.”

Leurs modèles simulent la façon dont les colonnes sont susceptibles de réagir globalement (en termes de cisaillement à la base et de déplacement latéral) et localement (avec des contraintes et des déformations) lors de futurs tremblements de terre lors de l’utilisation de diverses méthodes de réparation.

Les modèles prédisent également les effets du glissement et du flambage des barres d’armature sur la résistance et la ductilité des poteaux avant et après réparation.

Les modèles seront mis à disposition gratuitement via le logiciel open source d’analyse structurelle OpenSees pour aider les ingénieurs à comprendre quels types de réparations sont préférables, a déclaré Salehi.

“Ce qui nous préoccupe principalement, c’est la sécurité des personnes, bien sûr, et nous savons qu’après un fort tremblement de terre, nous allons voir un certain niveau de dommages à la structure”, a-t-il déclaré. “Si une colonne est gravement endommagée, il peut être nécessaire de la remplacer, mais cela peut être extrêmement coûteux. Nos modèles informatiques peuvent aider les ingénieurs à déterminer si la colonne peut être réparée de manière rentable et performante.”

Le béton et l’acier des poteaux armés sont représentés dans les modèles par des éléments “fibres”. Les modèles prédisent comment ils réagiront à une charge arbitraire en tenant compte des comportements contrainte-déformation non linéaires des poteaux et des matériaux de réparation.

Après le chargement initial pour simuler un certain niveau de dommages, Salehi a déclaré que les modèles permettent aux ingénieurs de manipuler les fibres du modèle et d’analyser les performances des colonnes réparées sous des charges sismiques.

Il a déclaré que les outils de modélisation du glissement et du flambement des barres, uniques au logiciel, ont été validés par rapport aux données expérimentales existantes. Salehi a également validé la stratégie de modélisation globale à l’aide de données provenant d’essais sur de vraies colonnes de pont en béton armé avant et après diverses méthodes de réparation, y compris le béton et le revêtement en polymère renforcé de fibres de carbone.

DesRoches est également président du comité consultatif de l’équipe nationale de sécurité dans la construction (NCST) du National Institute of Standards and Technology (NIST), formé en 2002 pour enquêter sur les défaillances des bâtiments. Bien que la nouvelle étude se concentre sur les colonnes de pont endommagées par les séismes, il a déclaré que les outils pourraient également être utilisés pour évaluer la réparation de tout élément structurel.

“Nous constatons de plus en plus que l’infrastructure existante se détériore en raison de la corrosion et d’autres causes”, a déclaré DesRoches. “Ainsi, cette méthodologie générale peut être appliquée pour comprendre comment les réparations peuvent également restaurer et améliorer les performances des structures qui se détériorent.”


Les ingénieurs développent un processus pour réparer les colonnes de pont endommagées par le tremblement de terre en quelques jours, et non en quelques semaines


Plus d’information:
Mohammad Salehi et al, Modélisation numérique des colonnes de pont en béton armé réparées, Ouvrages d’art (2022). DOI : 10.1016/j.engstruct.2021.113801

Fourni par l’Université Rice

Citation: De nouveaux modèles évaluent les réparations des supports de pont après les tremblements de terre (18 janvier 2022) récupéré le 18 janvier 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-01-bridge-earthquakes.html

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