Caractérisation des Vibrations d'origine Humaine pour la Conception Durable de Structures Légères : Application aux Ponts Piétonniers en Aluminium

1. Résumé du projet

Les progrès de la technologie des matériaux ont ouvert la voie au secteur de la construction pour la construction de structures de génie civil telles que des ponts avec divers matériaux légers mais très durables comme l’aluminium. Cependant, les exigences esthétiques actuelles pour des constructions plus minces et plus légères ont entraîné de graves problèmes de vibrations pour ces structures. Un exemple typique concerne les ponts piétonniers légers, qui sont excités de manière dynamique par la foule ou des groupes de personnes. L’évaluation de l’aptitude au service sous vibration est donc devenue un élément central de leur conception, qui dépend dans une large mesure de la caractérisation précise des charges de marche induites par l’humaine. À l’heure actuelle, les lignes directrices canadiennes et internationales en matière de conception prévoient la vibration du pont en se basant sur des expressions simplifiées des excitations induites par la marche, mises à l’échelle à partir des mesures de force effectuées par une seule personne afin de prendre en charge les excitations induites par la foule. Avec des études récentes, il est maintenant évident que ces modèles de conception sont gravement inexacts pour représenter le comportement de marche dans la vie réelle ainsi que pour capturer l’impact significatif du phénomène d’interaction entre l’homme et la structure pour la prévision de la vibration des ponts. Bien qu’une nouvelle génération de modèles biodynamiques basés sur l’approche de la biomécanique ait été proposée dans la littérature pour représenter la marche, il n’y a pas de consensus sur les valeurs des paramètres biodynamiques pour la conception. En outre, ces modèles sont trop complexes et nécessitent des connaissances approfondies pour les applications de conception. De plus, les recherches dans ce domaine se sont concentrées sur les structures de basses fréquences construites avec des matériaux traditionnels. Par conséquent, l’objectif principal de cette proposition est de développer un modèle de charge de conception pour les ponts piétonniers légers avec une application spécifique aux ponts en aluminium.

Tout d’abord, un nouveau cadre basé sur l’approche bayésienne est développé pour l’estimation de paramètres du modèle biodynamique pour une gamme de paramètres de marche. La méthodologie proposée ne nécessite que des mesures à partir des vibrations du pont et ne repose pas sur les mesures enregistrées sur le corps humain en marchant. La méthodologie sera ensuite appliquée aux mesures de vibrations réelles des ponts en aluminium pour obtenir des valeurs réalistes des paramètres biodynamiques ainsi que les incertitudes de leurs estimations. Enfin, le modèle de charge équivalent au cadre de conception existant sera proposé, ce qui correspond aux prévisions du modèle biodynamique estimé. À long terme, le cadre proposé pour développer le modèle de charge peut facilement être calibré avec la disponibilité d’observations expérimentales à partir d’un certain nombre de ponts piétonniers. Il pourra trouver sa place dans les codes et normes pour une meilleure conception des ponts piétonniers durables en matériaux légers tels que l’aluminium.