UNE ÉTUDE SUR LES VIBRATIONS À L’UNIVERSITÉ DE WATERLOO

28 juillet 2014 — MONTRÉAL, CANADA – Les professeurs Scott Walbridge et Sriram Narasimhan de l’Université de Waterloo ont choisi un pont piétonnier en aluminium Make-A-Bridgemc sans soudure pour procéder à une série d’analyses vibratoires et d’études techniques. Les chercheurs, qui détiennent tous deux un doctorat en ingénierie, ont reçu de la firme d’ingénierie montréalaise MAADI Group inc. un spécimen de pont Make-A-Bridge dont la longueur de la portée peut facilement être modifiée de 10 pieds (3 mètres) à 70 pieds (21 mètres). De nombreux essais sur les vibrations qu’exercent les foules ont été réalisés en laboratoire en ayant recours à des groupes d’un maximum de trente personnes. Ainsi, les effets des vibrations sur les principaux joints et l’intégrité structurale ont été analysés et les réactions aux accélérations ont été mesurées sur des travées de différentes longueurs. Le pont Make-A-Brdige a été choisi en raison de sa conception modulaire, qui permet de modifier facilement la longueur du pont.

L’étude consiste en des essais exhaustifs en laboratoire au cours desquels les effets que les vibrations exercent sur des spécimens de ponts piétonniers Make-A-Bridgemc sont analysés. L’équipe d’étudiants diplômés en génie civil menée par Ann Sychterz, qui complète sa maîtrise, et Pampa Dey, candidate au doctorat, a consacré près de deux ans à cette étude, qui s’est déroulée dans le laboratoire des structures du département de génie civil et de l’environnement de l’Université de Waterloo (Ontario, Canada). Des concepteurs de ponts piétonniers de partout au monde tireront profit des résultats de cette étude, qui aideront également l’équipe d’ingénieurs de MAADI Group à raffiner la conception de ses produits Make-A-Bridge.

Les essais serviront à valider d’une part les modèles à éléments finis des ponts piétonniers en aluminium et d’autre part les modèles biomécaniques de simulation de vibrations de piétons. Les effets des vibrations et le comportement aux tensions des ponts piétonniers en aluminium seront analysés grâce aux données recueillies. Les structures aux longueurs variées, qui sont soumises à des charges piétonnières, permettent l’élaboration de mesures efficaces d’amortissement des vibrations et le raffinement de la conception des ponts piétonniers en aluminium.

Des capteurs de force à trois axes ont été installés sur les quatre appuis de ponts d’une portée de 40 pieds (12 mètres) et 70 pieds (21 mètres), tandis que des capteurs de vibrations, placés à des endroits stratégiques, ont permis de mesurer les tensions que créent les vibrations. Aussi, les réactions aux accélérations ont été mesurées à l’aide de douze accéléromètres.

« MAADI Group nous a fourni une structure Make-A-Bridge en aluminium pour notre étude sur les effets des vibrations. Puisque nous utilisons un système de pont modulaire sans soudure dont les pièces s’emboîtent les unes dans les autres, nous pouvons facilement modifier la longueur du pont et analyser les effets des vibrations des charges selon la longueur de la travée », a dit le professeur Wallbridge. « Les tests en laboratoire comprenaient des essais par charge de contrainte au cours desquelles des groupes d’un maximum de trente personnes marchaient sur le pont. Nous avons modifié la longueur de la travée, le poids du tablier, les conditions aux limites ainsi que les caractéristiques des charges pour générer des données dans des conditions de charge dynamique. »

« Bien que les avantages de l’utilisation de l’aluminium dans la construction de ponts piétonniers soient évidents, cette étude abordera la question de la résistance aux vibrations de ces structures au poids relativement léger », a expliqué le professeur Narasimhan, un chercheur chevronné qui a dirigé de nombreuses études sur la façon dont les vibrations ont une incidence sur les structures.

Le professeur Walbridge est membre du comité technique du chapitre 17 du Code canadien sur le calcul des ponts routiers, intitulé « Ouvrages en aluminium ». Il dirige une recherche sur l’évaluation de la fatigue et du renforcement de structures métalliques. Le professeur Narasimhan dirige une importante recherche expérimentale et analytique sur le comportement aux vibrations de structures post-transformées avec des systèmes amortisseurs passif et actif, dont l’objectif est de comprendre le comportement de structures linéaires, de structures non linéaires et d’appareils de commande ainsi que d’analyser des données de mesures de structures soumises à des vibrations afin d’en évaluer l’état. L’étude est coparrainée par l’Association de l’aluminium du Canada (AAC) et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG), qui ont tous deux participé au financement de la recherche et des essais. Le projet Make-A-Bridge a été développé par la firme d'ingénierie MAADI Group et rendu possible grâce à l'appui financier du Centre québécois de recherche et de développement de l'aluminium (CQRDA), ALCOA Canada (Alcoa Innovation) ainsi que le Conseil national de recherches du Canada (CNRC).

Alexandre de la Chevrotière, président de MAADI Group, a dit : « Cette étude sur les vibrations permet aux ingénieurs civils de mettre au point des passerelles piétonnières qui résistent mieux aux charges des foules et aux tensions que cause une intense circulation piétonnière. Le système modulaire Make-A-Bridge permet la construction et le démontage rapides de sections de ponts, ce qui facilite les essais et analyses, qui se font avec une seule structure de travées dont la longueur et la géométrie sont modifiables. Nous sommes ravis que l’Université de Waterloo ait eu recours à notre création pour cette série d’essais en laboratoire. »

Comme le précise la norme AASHTO sur les spécifications de conception de ponts piétonniers, plusieurs analyses de ponts problématiques ont mis en évidence le potentiel qu’une structure réagisse fortement à l’action dynamique que génère une personne qui marche ou court. Cet élément est pris en compte dans d’autres codes de conception, notamment dans le code des ponts de l’Ontario. Les recherches qui examinent ce phénomène ont permis d’en venir à la conclusion que, outre la rigidité, l’amortissement et la masse sont des facteurs clés à prendre en considération dans la réaction dynamique d’un pont piétonnier si l’on souhaite une conception acceptable.

Le système primé Make-A-Bridge de MAADI Group met en relief les avantages structuraux à long terme d’une conception de ponts fabriqués avec des éléments moulés et extrudés en aluminium. Les ponts piétonniers et les structures marines de MAADI Group sont durables, recyclables et ne nécessitent aucun entretien tout au long de leur durée de vie. Pour de plus amples renseignements sur les produits en aluminium de MAADI Group, visitez les sites Web www.makeabridge.com et www.maadigroup.com et plus d'information sur l’Université de Waterloo.

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