'Sureté et sécurité' sont plus qu’un sujet essentiel de recherche, en termes d’avantages économiques et sociaux, Ces deux éléments sont la clef de voûte de notre capacité à protéger notre tissu social. Une étude essentielle sur les catastrophes et désastres naturels est arrivée à la conclusion qu’un tremblement de terre était vraisemblablement la plus grande catastrophe naturelle menaçant le Canada (Etkin et al 2004). Pour étudier cette catastrophe envisageable, des chercheurs de tout le Canada ont récemment constitué le Réseau Canadien de Recherche Parasismique (CSRN). Ce dernier se consacre à la création d’une seconde génération de méthodologies et de systèmes structuraux, destinés à gérer et limiter les dommages sismiques pouvant affecter les infrastructures urbaines canadiennes. Le Réseau va se préoccuper en priorité des principaux centres urbains canadiens comportant le plus de risques sismiques au niveau national à savoir : La communauté métropolitaine de Vancouver, Victoria, la Communauté Urbaine de Montréal, la région de la capitale nationale Ottawa, les villes de Toronto et de Québec, ces villes abritant environ les 2/3 de la population du Canada et totalisant plus du ¾ des risques sismiques (Fig 1.1).
Figure 1.1 Répartition proportionnelle du risque sismique au Canada
(Commission Géologiques de Canada, Canada)
La majorité des infrastructures urbaines avait été construites dans le milieu des années 70, avant l’introduction des dispositions parasismiques modernes. Il existe donc un nombre important de constructions, avec des déficiences parasismiques, ayant besoin d’être recensées et remises à niveau. Il est obligatoire que les infrastructures urbaines vitales, telles que les hôpitaux, les écoles et les ponts, demeurent accessibles après un tremblement de terre. Pour atteindre cet objectif, des directives officielles canadiennes sont essentielles pour l’évaluation sismique et la réhabilitation des infrastructures actuelles. La coopération et l’engagement des responsables politiques, des directeurs des services d’urgence et des équipes d’intervention et de secours, sont indispensables pour l’établissement de plans d’action efficaces pour la préparation avant un tremblement de terre et la capacité de réaction après celui-ci. Le Réseau regroupe des chercheurs et des spécialistes de tout le Canada en une équipe de recherche multidisciplinaire, dont la mission est de trouver une solution strictement canadienne à une menace nationale aux proportions gigantesques.
La subvention de recherche, provenant des Réseaux Stratégiques du CRSNG, a pour but de mettre au point des outils et des méthodologies à l’intention des ingénieurs, planificateurs et décideurs confrontés au travail dantesque de limiter les risques sismiques urbains, et ce, en concentrant leurs efforts sur la réfection des infrastructures à risque. Comme le montre la figure 1.2, on a déterminé trois thèmes interactifs pouvant orienter les activités du Réseau. L’intégration des résultats des recherches pour chaque thème devrait aboutir au développement de livrables spécifiques et garantir des avantages tangibles aux organismes associés et en définitive à tous les Canadiens. Les recherches et les livrables concourront aux objectifs que s’est proposée la ‘Stratégie Nationale pour la Limitation des Désastres’ (National Disaster Mitigation Strategy) du Canada, qui sont de limiter les dangers, les effets et les coûts des catastrophes naturelles et également de conforter une société ne se laissant pas abattre par les catastrophes.
Fig 1.2 Thèmes de recherche et livrables
La réalisation de ces ambitieux objectifs nécessite la collaboration sous toutes ses facettes de nombre d’experts en sismologie, en évaluation des risques, en géotechnique, en génie des structures, œuvrant en structure réseautique, axée sur les livrables d’une recherche coordonnée. Un réseau de 26 chercheurs provenant de 8 universités canadiennes (Université de Colombie-Britannique, Université de l’Ontario de l’Ouest, Université de Toronto, Université d’Ottawa, Université Carleton, Université McGill, École Polytechnique de Montréal, et Université de Sherbrooke) formeront une équipe de recherche multidisciplinaire qui étudiera les divers besoins, les imperfections et les faiblesses des diverses régions sismiques du Canada. La direction du Réseau dirigera et déterminera les priorités des activités de recherche pour les livrables. La structure et les objectifs décidés par la direction du Réseau l’ont été avec le souci d’assurer une recherche basée sur les livrables et sont indispensables pour garantir des résultats pouvant véritablement limiter les risques sismiques. Tout au long de son programme de recherche, le Réseau collaborera étroitement avec les organisations nationales et internationales œuvrant pour la limitation des risques sismiques. L’Industrial and Government Advisory and Implementation Board, composé de représentants d’organismes associés canadiens, jouera un rôle décisif, en assurant la pertinence et la mise en œuvre rapide des résultats des recherches sur le plan de la technique et celui de la planification des mesures d’urgence dans tout le pays. Le Réseau insiste sur la formation de personnel hautement qualifié à tous les niveaux.
En collaboration avec les organismes associés, le Réseau aborde directement l’objectif privilégié du CRSNG : La sûreté et la sécurité. Les thèmes de recherche ont été organisés (Fig.1.2) dans le but d’évaluer le niveau de risque (évaluation des risques) d’identifier les structures véritablement sujettes à risque (évaluation de la vulnérabilité) et enfin, de déterminer les moyens de limiter et de gérer les dangers inhérents à cette infrastructure critique (mitigation) dans les centres urbains canadiens.
La mise en chantier du RCRP aura duré quatre ans. Tout a commencé par des initiatives préliminaires de planification, entreprises par des chercheurs de haut niveau. Au cours de des phases préparatoire préparatoires et finales de la demande de subvention, les chercheurs du Réseau ont organisé plusieurs réunions pour discuter de l’intégration de la recherche. De plus, des tables rondes réunissant des représentants de plus de 30 organismes associés se sont tenues à Ottawa, Vancouver et Montréal. Les chercheurs ainsi que d’importantes personnalités d’agences gouvernementales et du monde de l’industrie ont régulièrement participé à ces réunions. Des débats avec les organismes associés ont été indispensables pour définir avec précision les objectifs de recherche, identifier les livrables et organiser de prochaines liaisons de recherche.
Le programme de recherche du Réseau est opportun, pour les raisons suivantes :
Des chercheurs isolés et en petites équipes ne peuvent stratégiquement répondre à toutes ces inquiétudes et préoccupations, de manière à réduire les risques parasismiques dans les centres urbains du Canada. Seule une approche intégrée et multidisciplinaire gérée par le Réseau, en collaboration avec les parties prenantes que sont les organismes associés, peut répondre aux besoins et attentes.
Le programme de recherche intègre trois thèmes :
THÈME 1 – Évaluation des risques :
Leader de thème: Gail Atkinson, Universitity of Western Ontario
THÈME 2 – Évaluation de la vulnérabilité
Leader de thème : Patrick Paultre de l’Université de Sherbrooke
THÈME 3 – Limitation des dégâts
Leader de thème : Murat Saatcioglu de l’Université d’Ottawa
La façon dont la structure du Réseau a été conçue assure l’intégration et l’application des résultats des recherches dans les trois thèmes évoqués.
Les recherches parasismiques s’inscrivant dans le contexte de chaque thème seront coordonnées suivant l’approche basée sur la performance et les directives de réhabilitation. La méthode d’évaluation parasismique basée sur la performance a fait des progrès considérables ces dernières années et inspirera à l’avenir les codes de construction dans le monde entier. Le procédé de conception parasismique basée sur la performance indique clairement la manière dont se comportera un bâtiment face à un danger sismique possible auquel il sera soumis, compte tenu de l’incertitude du risque potentiel et aussi des difficultés de prévision de la résistance réelle du bâtiment. (ATC 2006). La conception basée sur la performance est notamment importante dans les cas d’évaluation parasismique des installations vitales existantes, dont il importe d’assurer la continuité d’opération après un tremblement de terre de forte intensité.
Les directives de première génération basées sur le concept de la performance et élaborées au début des années 90. (ex : FEMA 273, 1997) ont fourni un cadre au moyen duquel on pouvait évaluer une structure donnée en fonction de niveaux de performance donnés (ex : Occupation Immédiate ou la Prévention de l’Effondrement) lié à un niveau de risque choisi (probabilité de dépassement de 10% ou 2% en 50 ans). Ces directives ont été considérablement améliorées avec la publication de FEMA 356 en 2000 et de ASCE/SEI 41 en 2007. Toutefois, alors que la profession d’ingénieurs commençait à exploiter ces approches, on en a pu constater les nombreuses limitations. En particulier, des comparaisons avec les données des essais de laboratoire ont remis en question la précision des critères indiqués dans ces directives. Les critères les mieux admis étaient très classiques et avaient conduit à des réfections coûteuses et superflues (Elwood et al 2007). La profession a également exprimé le besoin de développer des mesures de performance, telles que les coûts de réparation, l’interruption des affaires et les dommages plausibles suite à un séisme. Le but étant d’aider les parties prenantes à évaluer les dangers relatifs à leurs infrastructures et à mieux comprendre le comportement probable du système structural et non structural.
Le programme de recherche du Réseau a été étudié avec le souci de fournir les données et les outils exigés par le développement des approches ultramodernes fondées sur la performance, dans les domaines de l’évaluation parasismique et la réhabilitation des infrastructures et dans le but d’améliorer les limites des approches de première génération.
Le Réseau va capitaliser sur les efforts du programme de dix ans «Directives de conception parasismique de seconde génération basées sur la performance pour les bâtiments exiistants et nouveaux» (ATC58) et traitera des questions et des problèmes distincts de l’environnement parasismique canadien et des pratiques de construction.
La Figure.2.1 met en évidence la manière dont la recherche, dans chacun des thèmes évoqués, contribuera au perfectionnement des directives pour la conception basée sur la performance. Des efforts spécifiques viseront à éliminer tous les obstacles du processus, à commencer par les estimations des mouvements de sol à un site donné, jusqu’à l’évaluation du comportement de la structure face à ces mouvements de sol possibles. À titre d’exemple, le Thème 1 nous donnera une séquence de mouvements de sol dans les régions urbaines du Canada, représentant les différentes sources sismiques possibles et tenant compte des inconnues liées au comportement du site. Le Thème 2 fournira l’évaluation d’une réponse possible du système structural et non structural, par l’utilisation de méthodes d’analyse non linéaires avancées, adaptées aux tests de laboratoire. Des essais structuraux et non structuraux, tous deux faisant partie intégrante de la recherche du Réseau, et réunis dans une base de données de recherches effectuées antérieurement, seront aussi utilisées pour évaluer le niveau des dommages prévus, au moyen de courbes de fragilité pour les éléments structuraux et non structuraux. Comme indiqué dans la figure 2.2, les courbes de fragilité relient le paramètre de demande, tel que le glissement inter-étager, à la probabilité de subir des dommages au-delà d’un seuil spécifique (ex : écaillement du béton). Des efforts seront déployés pour relier le niveau des dommages à des quantités qui pourront être facilement comprises par les partenaires impliqués dans le Réseau. Par exemple les coûts des réparations, la durée d’immobilisation suite à un séisme et les interruptions des affaires. De telles mesures de la performance permettent aux ingénieurs et aux parties prenantes d’évaluer facilement le degré d’acceptabilité de la performance prévue et sont compatibles avec l’approche du projet ATC – 58. Enfin, le Thème 3 soulignera les mesures novatrices pour la limitation des dommages, en vue d’améliorer la performance prévue des systèmes structuraux et non structuraux.
Figure 2.1 – Conception basée sur la performance et rôle de la recherche thématique
Fig 2.2 – Courbes des dommages probables en fonction des glissements inter-étages
(adapté de Moehle et al 2005)
Une description des projets de recherche ainsi qu’une liste des chercheurs et des organismes associés pour chaque thème, est fournie ci-dessous. Il faut noter que tous les projets sont inter-reliés. Toutefois, afin de réaliser les livrables dans le délai prescrit de cinq années, plusieurs projets seront menés parallèlement. Certains projets ont été séquencés, reconnaissant l’interdépendance des activités et aussi pour s’assurer que les éléments-clé des résultats des recherches sont disponibles, lorsque requis par d’autres projets. On a bien pris soin de maximiser l’intégration des chercheurs et des thèmes de recherche, pour garantir le partage des résultats tout au long de la période des cinq années. La collaboration par le biais d’un Réseau est essentielle pour accélérer les progrès dans le domaine de la réduction des risques sismiques
Leader de thème : G. Atkinson
Chercheurs : G. Atkinson, L. Chouinard, K. Elwood, L. Finn, P. Léger, D. Motazedian, M. Saatcioglu, K. Tiampo, R. Tremblay, C. Ventura
Organismes associés : Sécurité Publique et Mesures d’Urgence Canada, Programme Provincial d’Urgence (C.B,), Ministère des Transports (C.B.), Transports Québec (MTQ), Commission Géologique du Canada (GSC), Ministère de la Sécurité Publique du Québec, Ville de Vancouver, Ville de Richmond, Ville de Montréal, Ville d’Ottawa, Institut de Réduction des Pertes Catastrophiques (ICLR), Croix-Rouge, Ingénieurs Agréés pour l’Assistance en cas de Catastrophes Naturelles.
Les principaux centres urbains du Canada sont situés dans des zones de risque sismique moyen à élevé (Voir la figure suivante). L’évaluation précise de l’aléa sismique est une condition préalable pour une planification efficace des mesures d’urgence et de la mitigation des dommages.
Carte des tremblements de terre au Canada Séismicité historique au Canada
Commission Géologique du Canada (GSC)
On a assisté, au cours de la dernière décennie, à une croissance impressionnante de l’expertise disponible dans des institutions canadiennes, pour effectuer des analyses crédibles du risque sismique. Les récentes recherches ont examiné les diverses facettes du problème du risque sismique, y compris :
1. Une cartographie préliminaire des conditions des sites à certains emplacements choisis (ex : Hunter et al 2002, Motazedian et Hunter 2007)
2. L’évaluation de l’amplification et du potentiel de liquéfaction du site
3. De nouvelles approches pour l’évaluation du risque sismique (Hong et Goda 2006)
4. Des études sur les mouvements sismiques des sols, incluant la modélisation des scénarios représentant un puissant tremblement de terre de subduction de Cascadia (Atkinson et Boore 2006, Boore et Atkinson 2008, Atkinson et Bersnev 1998)
5. Élaboration de cartes prototypes ‘ShakeMaps’ pour l’évaluation en temps réel des mouvements sismiques du sol et le potentiel de dommages correspondant (Kaka et Atkinson 2005, 2006).
Cette expertise représente la toile de fond à partir de laquelle d’importants progrès en matière d’évaluation des risques peuvent désormais être accomplis.
Cependant, en dépit de ces progrès prometteurs dans les domaines de la recherche et de l’expertise, le Canada est en retard dans la concrétisation de cette expertise en terme d’évaluation globale du risque sismique pouvant être mise à profit et exploitée par les ingénieurs et les gestionnaires des équipes d’intervention et de sécurité. Les Cartes nationales actuelles des Risques Sismiques (Code National du Bâtiment du Canada 2005, Adams et Halchuk 2003) ont été publiées au début des années 90 et n’ont depuis jamais été mises à jour, pour intégrer la mine de renseignements sur la question, accumulés durant les quinze dernières années. Il est prévu que les nouvelles cartes nationales des risques sismiques pour le Canada ne seront pas prêtes avant le cycle des codes de 2015. Par opposition, les cartes américaines des risques sismiques ont été récemment mises à jour en 2002 et une importante mise à jour est présentement en cours pour 2007/2008. L’absence de mise à jour des cartes de risques sismiques canadiennes n’est nullement due à un manque d’expertise canadienne dans ce domaine – des experts ont mis au point des études spécifiques de sites concernant certaines installations critiques à travers le pays (Atkinson et Martens, 2007). Reste que cette expertise doit encore être fusionnée et canalisée, en utilisant l’approche du Réseau, dans le but d’élaborer une évaluation globale et publique du risque sismique. Cette proposition répond à ce besoin, et traite spécifiquement du risque sismique dans les principales villes du Canada. En outre, les efforts consacrés à ces grandes villes vont promouvoir l’outillage, le cadre de travail, les méthodes et les équipes, de façon à généraliser les évaluations de risques à d’autres emplacements à travers le Canada.
Il faudra s’attaquer au programme d’évaluation des risques sismiques, mis en avant dans cette proposition, avant que des études cohérentes de vulnérabilité et de mitigation sismiques ne puissent être entièrement justifiées et entreprises. Les projets de recherche requis en vue de fournir l’outillage technique spécifique pour l’atténuation des risques sismiques et la planification pour les 6 villes canadiennes choisies (Fig. 1.1.) sont décrits ci-dessous.
Les livrables :
Les livrables du Thème 1 comprennent :
• Des mises à jour d’évaluations du risque sismique pour un état du sol donné pour Vancouver, Victoria, Ottawa, Montréal, Toronto et la ville de Québec ont permis de dresser un spectre d’aléa uniforme (Uniform Hasard Spectra, UHS) et les incertitudes pour les diverses possibilités de dépassement.
• Des historiques compatibles avec les UHS de diverses configurations de site pour Vancouver, Victoria, Ottawa, Montréal et la ville de Québec, pour différentes possibilités de dépassement.
• Des cartes de microzonage indiquant les conditions de sol et les facteurs d’amplification s’appliquant aux ÙHS de Vancouver, Montréal et Ottawa
• Des scenarios de cartes de secousses telluriques, montrant l’étendue prévisible des dégâts provoqués par les secousses sismiques pour Vancouver, Ottawa et Montréal.
• Les risques sismiques et les évaluations des pertes dans divers scenarios pour Vancouver, Ottawa et Montréal.
Originalité de la recherche :
Les aspects originaux du Thème 1 comprennent une modélisation plus élaborée des épicentres des tremblements de terre dans les parties est et ouest du Canada, la détermination des mouvements de sol probables et des amplifications des effets de site (microzonage) en ce qui concerne les principaux centres urbains, l’évaluation améliorée du potentiel de fusion, et par dessus tout, l’évaluation des risques sismiques dans les centres urbains ciblés.
Leader de thème : P. Paultre
Chercheurs : P. Adebar, N. Bouaanani, S. Chang, L. Chouinard, C. Christopoulos, K. Elwood, T. Haukaas, S. Koboevic, D. Lau, P. Leger, F. Légeron, B. Massicotte, D. Mitchell, G. McClure, D. Palermo, P. Paultre, J. Proulx, C. Rogers, M. Saatcioglu, R. Tremblay, C. Ventura
Organismes associés : Défense nationale, Travaux publics et Services gouvernementaux, Canada, Building and Safety Policy Branch (Colombie - Britannique), Ministère des Transports de la Colombie - Britannique, Transports Québec (MTQ), Translink, Read Jones Christoffersen Ltd., Jones Kwong Kishi Structural Engineers, Buckland & Taylor Ltd., Halcrow Yolles, BPR Inc., Carruthers and Wallace Consulting Structural Engineers, Adleleian Allen Rubeli Ltd. ,GENIVAR, Dessau Inc., Sandwell Engineering Inc., Canadian National Railway (CN), Vancouver Fraser Port Authority, Cement Association of Canada (CAC), Institute Canadien de l’Acier, Canadian Precast/Prestressed Concrete Institute (CPC), Institute for Catastrophic Loss Reduction (ICLR)
Les méthodes d’évaluation sismique actuelles manquent de perfectionnement et de sophistication nécessaire pour identifier les structures vraiment vulnérables et, partant de là sont inefficaces, compte tenu du grand nombre d’infrastructures existantes qui seraient catégorisées déficientes et le coût élevé pour les rendre conformes aux normes.
Pour surmonter cet obstacle et la réduction du risque sismique, le principe de la conception basée sur la performance sera appliqué à l’évaluation et à la mise aux normes des infrastructures déficientes. L’évaluation de la vulnérabilité consiste à évaluer l’état réel d’une structure, en tenant compte des incertitudes de la performance structurale et le besoin que la mise aux normes sismiques soit conforme à un niveau exigé de performance. Pour les infrastructures vitales telles que les hôpitaux, les écoles et les ponts, des niveaux de performance rigoureux devront être réalisés, afin de garantir que ces infrastructures demeureront entièrement utilisables après un tremblement de terre de forte intensité.
Évaluation détaillée de l’infrastructure actuelle :
L’évaluation précise ainsi que la mise aux normes constituent de grands défis aux concepteurs, en raison de l’imprévisibilité de comportement des structures en place – nécessité de garder les installations ouvertes durant la réfection – l’acceptation que le coût compense pour le niveau de performance et l’imprévisibilité du comportement des structures réhabilitées. L’approche multidisciplinaire du Réseau mettra en place un outil efficace pour vérifier les risques sismiques (Thème 1) ; caractériser les réponses des structures défectueuses et déterminer des critères d’acceptabilité et des niveaux de comportement (Thème 2) afin d’élaborer des techniques de mitigation rentables (Thème 3). Des sous-ensembles complets représentant des éléments de structures aussi bien que des structures entières seront testés dans les laboratoires du Réseau, afin de développer des modèles de comportement auxquels on se réfèrera dans l’évaluation détaillée des structures défectueuses. Le Réseau intègre les installations expérimentales spécialisées aux équipements complémentaires, de façon à pouvoir exécuter la phase expérimentale du programme de recherche. Les principes de la conception basée sur la performance ainsi que les outils mis au point pour évaluer les risques sismiques dans les différentes régions urbaines du Canada (Thème 1) seront appliqués dans l’évaluation des structures existantes.
Tests in-situ sur des structures existantes:
Une approche novatrice utilisant les tests dynamiques in-situ, sur des structures existantes, sera utilisée pour étudier les effets des interactions fondation-structure et les interactions des différents composants (sol-structure, éléments structuraux, rôle des joints de dilatation et des conditions d’appuis, etc.). Cette méthode est utile pour connaître les périodes de vibration et aussi le taux d’amortissement des structures existantes. Ces tests seront effectués in-situ, sous vibrations forcées et sous vibrations ambiantes. La praticabilité des tests sous vibrations ambiantes sera étudiée en priorité, ces tests étant moins coûteux et pouvant être exécutés plus rapidement. Les logiciels spécialisés d’éléments finis seront utilisés avec les résultats expérimentaux pour déterminer la réponse des différentes structures aux niveaux variables d’excitations sismiques. Cette technique est également très utile pour améliorer les modèles d’éléments finis de structures entières afin de modéliser correctement les véritables conditions structurales. Ces modèles comprennent plusieurs phénomènes interactifs incluant le comportement non linéaire et la mécanique de l’endommagement. Ces programmes sont indispensables à la conception basée sur la performance, où il est nécessaire de prédire le comportement des différentes parties d’une structure soumise à une excitation sismique, depuis les dégâts légers (fissures, lézardes, écaillement) jusqu’aux dommages importants (plastification) et l’effondrement de la structure.
Le Réseau collaborera également avec les Ministères des Transports et les municipalités pour instrumenter quelques ponts essentiels afin de mesurer leur réponse. On appliquera aussi les tests in-situ dans le but de surveiller tout changement structural important.
Enseignements tirés des tremblements de terre du passé :
Les défectuosités dans les structures ont été relevées et décrites par des équipes ayant visité des régions sinistrées. Ces visites ont couvert le tremblement de terre du Mexique de 1985, le tremblement de terre du Saguenay (Québec) de 1988, le séisme de Loma Prieta (Californie) de 1989, le séisme de Talamanca (Costa Rica) de 1991, le tremblement de terre de Northridge (Californie) de 1994, le séisme de Hyogo-Ken Nanbu (Kobe) de 1995, le séisme de Kocaeli (Turquie) de 1999, et le tremblement de terre de Chi-Chi (Taiwan) de 1999.
Livrables :
Les livrables du Thème 2 comprendront :
• L’inventaire des défectuosités structurales des bâtiments et des ponts du Canada ;
• Les directives pour l’évaluation rapide des infrastructures ;
• Les données archivées concernant la performance des systèmes défectueux, issues de recherches dans le monde entier et la recherche expérimentale dans le contexte du Thème 2 sur les défectuosités communes au Canada ;
• Élaboration de directives pour l’évaluation de la performance de bâtiments existants, y compris l’évaluation des composants opérationnels et fonctionnels ;
• L’introduction de nouvelles normes pour la Conception Sismique des Ponts et Autoroutes au Canada, ainsi que des directives associées pour l’évaluation des infrastructures existantes et qui se trouveraient dans le Commentaire du Code.
Le développement des directives d’évaluation parasismique, utilisant la conception basée sur la performance pour les bâtiments et les ponts, constitue le livrable le plus important du Thème 2. Les organismes associés ont insisté sur la nécessité de disposer de directives canadiennes d’évaluation sismique ultramodernes, pour aider à la tâche complexe qui est l’évaluation des structures défectueuses. Pour chacun des projets décrits dans le Thème 2, les chercheurs devront d’abord procéder aux études fondamentales des divers systèmes structuraux ayant des défectuosités avant d’entreprendre l’élaboration des directives sismiques, si essentielles, basées sur la performance. Dans le but d’assurer le succès de ce livrable-clé, la rédaction de ces directives, durant les années 4 et 5, sera confiée à un noyau de chercheurs soigneusement sélectionnés, en consultation avec les chercheurs du Réseau et les organismes associés.
Aspects originaux :
En dehors des études sur le comportement structural, les aspects originaux des projets du Thème 2 incluent la spécificité de la réponse sismique en relation avec les risques sismiques au Canada, tels que définis dans le Thème 1. Ceci englobe les mouvements de sol de longue durée ayant leur origine dans les zones de subduction de Cascadia dans l’ouest du pays, jusqu’aux mouvements de sol avec haute fréquence typique aux tremblements de terre de l’est du Canada.
Leader de thème : M. Saatcioglu
Chercheurs : P. Adebar, S. Chang, C. Christopoulos, K. Elwood, T. Haukaas, S. Koboevic, D. Lau, F. Légeron, B. Massicotte, G. McBean, G. McClure, D. Mitchell, D. Palermo, P. Paultre, J. Proulx, C. Rogers, M. Saatcioglu, R. Tremblay, C. Ventura
Organismes associés : Défense nationale, Travaux publics et Services gouvernementaux, Canada, Building and Safety Policy Branch (Colombie - Britannique), Ministère des Transports de Colombie - Britannique, Transports Québec (MTQ), Translink, Read Jones Christoffersen Ltd., Jones Kwong Kishi Structural Engineers, Buckland & Taylor Ltd., Halcrow Yolles, BPR Inc., Carruthers and Wallace Consulting Structural Engineers, Adleleian Allen Rubeli Ltd., GENIVAR, Dessau Inc., Sandwell Engineering Inc., Canadian National Railway (CN), Vancouver Fraser Port Authority, Cement Association of Canada (CAC), Canadian Institute for Steel Construction (CISC), Canadian Precast/Prestressed Concrete Institute (CPC), Institute for Catastrophic Loss Reduction (ICLR)
L’un des arguments les plus dissuasifs pour la limitation des risques, est le coût élevé de la mise en œuvre de plans efficaces pour la réfection parasismique. Le développement de techniques de réhabilitation sismiques efficaces convenant à un large éventail de défectuosités structurales, est un aspect-clé de la réduction des risques sismiques. Le Réseau portera son attention sur les techniques de mise aux normes applicables aux infrastructures défectueuses et «vulnérables» identifiées dans le Thème 2.
Les défectuosités structurales qui seront étudiées comprennent : le manque de confinement dans le béton armé, la résistance insuffisante au cisaillement, les ancrages, les connexions inadéquates des bâtiments en béton précontraint, les connexions insuffisantes dans les constructions métalliques, les constructions en maçonnerie non-armée, les étages souples dans tous les types de bâtiments, les ponts et bâtiments plus anciens mal conçus et mal construits. Les défectuosités non structurales seront également traitées afin d’assurer la fonctionnement des infrastructures vitales (telles que les hôpitaux) après un séisme de forte amplitude.
Les systèmes novateurs pour la réfection parasismique qu’on étudiera comprendront l’utilisation des dernières découvertes dans le domaine des matériaux à haute performance et seront développés à travers des projets de recherche expérimentale faits en réseau et pouvant aboutir à de solutions pratiques et rentables. La recherche expérimentale sera accompagnée d’analyses numériques non linéaires dans le temps afin d’évaluer les performances des nouveaux systèmes de réhabilitation sismique. Les techniques novatrices de réfection pour les structures déficientes en béton comprennent l’utilisation de polymères renforcés de fibres, du béton renforcé de fibres, de la précontrainte extérieure, ajout de tiges de consolidation et des raccords de cisaillement pour les structures en béton précontraint ou préfabriqué. Des recherches seront dirigées pour examiner l’usage de polymères renforcé de fibres (FRP) pour améliorer la réponse sismique des structures fragiles en maçonnerie non armée. Pour s’assurer, suite à un séisme, du fonctionnement immédiat des installations vitales, les systèmes de dissipation d’énergie et les appareils d’isolation sismique seront testés à la fois pour les systèmes structuraux et sur les composants non structuraux des infrastructures à risque. Des appareillages similaires ont déjà été utilisés dans d’autres régions séismologiquement actives du globe (Californie et Japon) mais ont peu retenu l’attention des concepteurs au Canada, malgré la possibilité d’un marketing commercial de ces produits. On examinera les mesures de limitation des effets sismiques sur les systèmes vitaux tels que le réseau, les systèmes d’aqueducs et les infrastructures de transports, en collaboration avec les principales entreprises et agences publiques. Les techniques de réfection parasismique dépendront de l’appui des gouvernements et de l’industrie. Les chercheurs examineront les obstacles possibles à cet appui et les méthodes pour le régler.
Le Réseau s’inspirera d’un projet, couronné de succès, réalisé par les chercheurs du Réseau à l’Université de la Colombie Britannique et concernant la présentation de solutions rentables pour le programme de réfection sismique de 1,5 milliards de dollars, auquel est confronté le ministère de l’Éducation pour ses écoles. Ce projet constitue un excellent modèle dont peut s’inspirer le Réseau pour le renouveau des normes et la réhabilitation sismique des structures vitales telles que les hôpitaux, les écoles, les ponts et les systèmes de distribution de l’eau et de l’électricité dans tout le pays.
Livrables:
Les livrables du Thème 3 comprennent :
• Les techniques rentables pour les réfections (l’ensemble du Thème 3)
• Les directives canadiennes de réfections sismiques pour les bâtiments
• Les directives pour la conception parasismique liée au Code Canadien de Conception des Ponts et Autoroutes
• Les directives canadiennes pour la réfection des composants opérationnels et fonctionnels
• De études de cas liés à la conception pour la réfection parasismique basée sur la performance Le thème 3 s’appuiera sur les recherches effectuées dans les Thèmes 1 et 2. Les chercheurs élaborant des directives pour des réfections sismiques basées sur la performance et applicables aux structures défectueuses dans tout le Canada et le renouveau des normes sismiques pour les structures existantes. Ces directives serviront de pendant aux directives d’évaluation figurant dans le Thème 2 et seront essentiellement développées par un noyau de chercheurs, en consultation avec les chercheurs du Réseau et les organismes associés.
Le thème 3 s’appuiera sur les recherches effectuées dans les Thèmes 1 et 2. Les chercheurs élaborant des directives pour des réfections sismiques basées sur la performance et applicables aux structures défectueuses dans tout le Canada et le renouveau des normes sismiques pour les structures existantes. Ces directives serviront de pendant aux directives d’évaluation figurant dans le Thème 2 et seront essentiellement développées par un noyau de chercheurs, en consultation avec les chercheurs du Réseau et les organismes associés.
Aspects originaux :
Les aspects originaux du Thème 3 résident dans le développement de techniques de réfection économiques, des systèmes novateurs de protection parasismique et l’élaboration de directives parasismiques pour le Canada. Ce thème fournira aussi des informations et des conseils pour la comparaison entre les différents niveaux de réhabilitation, afin de permettre la gestion des risques sismiques auxquels sont exposées les infrastructures critiques.
Les présentations suivantes sont disponibles en anlgais en version PDF:
Workshop 2011 Final Program CSRN Isolation_Damping_Bridges
Workshop May 26 2011 - 01 Dion
Workshop May 26 2011 - 02 Legeron
Workshop May 26 2011 - 03 Brisebois
Workshop May 26 2011 - 04 Daneshvar
Workshop May 26 2011 - 05 Koval
Workshop May 26 2011 - 06 Fortier-Velev
Workshop May 26 2011 - 07 Montminy
Workshop May 26 2011 - 08 Guizani
Workshop May 26 2011 - 09 Martel-
Workshop May 26 2011 - 11 Matusewitch
Workshop May 26 2011 - 12 Lapalme
Workshop May 26 2011 - 13 Archambault-Ladicani
Workshop May 26 2011 - 14 Lawrence
Worskhop Bridge Isolation May 26 - Participants (.xls)