Évaluation de la performance sismique bidirectionnelle des piles de pont rectangulaires au Québec

Ce mémoire étudie le comportement sismique des piles de pont rectangulaires en béton armé soumises à des sollicitations sismiques bidirectionnelles. Les effets de l'angle d'incidence des tremblements de terre sur la réponse dynamique des piles et sur leur performance sismique sont notamment étudiés. D'abord, une analyse comparative des méthodes de modélisation de piles par éléments de fibres est réalisée. Les méthodes de modélisation par éléments de fibres basées sur la force (méthode de flexibilité) et sur les déplacements (méthode de rigidité) sont détaillées et comparées. La principale différence entre les deux méthodes est que la méthode de flexibilité permet de satisfaire l'équilibre des forces en tout point alors que l'équilibre est satisfait au niveau global seulement pour la méthode de rigidité. Pour une géométrie régulière dans le domaine linéaire, les deux méthodes conduisent aux mêmes résultats. Ce n'est pas le cas dans le domaine non-linéaire, car la courbure des éléments basés sur la force n'est pas obligatoirement linéaire, contrairement à celle des éléments basés sur les déplacements. Une étude de cas simple réalisée à l'aide du logiciel SeismoStruct permet de réaliser une comparaison préliminaire des deux méthodes de modélisation. Cette étude comparative montre que les deux méthodes de modélisation peuvent reproduire adéquatement l'enveloppe d'une courbe d'hystérésis force-déplacement d'une colonne soumise à un chargement cyclique. Un seul élément basé sur la force avec plusieurs points d'intégration est requis pour la méthode de flexibilité alors que plusieurs éléments basés sur les déplacements sont requis pour la méthode de rigidité

Abstract

The main objective of this research project was to assess the influence of the incident angle of ground motions on the dynamic response of rectangular bridge piers and the evaluation of their seismic performance. First, a comparative analysis of two fibre element modelling approaches was carried out. Modelling approaches using force-based and displacement-based fibre elements were reviewed and the obtained results were compared. A major difference between both approaches is that force equilibrium is achieved at local level when force-based elements are used, while it is only achieved at global level for displacement-based elements. Both modelling approaches give the same results for linear analyses. For non-linear analyses,the curvatures obtained from displacement-based elements are as expected linear unlike those associated with force-based elements. A preliminary comparison of force-based and displacement-based elements was also carried out. This simple case study showed that both approaches can be used to reproduce the envelope of force-displacement hysteresis curves of a square column subjected to cyclic loading. In this case, one force-based element with multiple integration points was sufficient to ensure appropriate results, while multiple displacement-Based elements were required.