Vers de meilleurs essais climatiques des haubans

 

- Ottawa, Ontario

Des ponts plus résilients aux changements climatiques au Canada grâce aux chercheurs du CNRC

C'est au Canada que l'on trouve quelques-uns des ponts suspendus les plus grands et les plus fréquentés du monde. Ces ponts, comme le pont Champlain à Montréal, sont des maillons critiques du réseau de transport routier. Les haubans qui les supportent sont conçus pour soutenir des milliers de tonnes et leur fiabilité a fait l'objet d'études approfondies, mais les changements climatiques augmentent leur exposition aux conditions météorologiques adverses comme la glace, la pluie, la neige et le vent. Les chercheurs du Centre de recherche en aérospatiale et du Centre de recherche en construction du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) travaillent pour faire en sorte que les ponts du Canada soient plus résilients.

Le Centre de recherche en aérospatiale étudie l'aérodynamisme des haubans depuis plus de 20 ans. Comme compléments aux études menées par le Centre de recherche en construction, ces récents efforts de recherche sur les haubans de pont nous permettront de mieux comprendre les vibrations engendrées par la pluie et le vent et nous aideront à mieux simuler et mettre en place le niveau d'amortissement nécessaire pour réduire ces vibrations. La pluie combinée au vent peut être particulièrement agressive et affecter sur le long terme la fiabilité et la durée de vie d'un pont.

Les chercheurs du CNRC comblent le manque de connaissance dans ce domaine dans le cadre de l'Initiative sur les immeubles résilients aux changements climatiques et les infrastructures publiques de base financée par Infrastructure Canada à hauteur de 42,5 millions de dollars. Les résultats de cette étude éclaireront les recommandations concernant la manière d'intégrer la résilience aux changements climatiques dans le code de conception des haubans publié par le Post-Tensioning Institute (en anglais seulement).

Solution structurelle sur mesure

Les vibrations engendrées par la pluie et le vent sont difficiles à étudier en laboratoire parce que la pluie ne peut être testée qu'à pleine échelle. Les gouttes de pluie ne peuvent pas, en effet, être correctement simulées lorsque leur taille est inférieure à celle d'une goutte d'eau et les essais doivent donc être effectués dans un tunnel pouvant accueillir une section de hauban de taille réelle. Seul un faible nombre d'installations en sont capables et la soufflerie de 9 m du Centre de recherche en aérospatiale est la seule du Canada à en faire partie.

« La plupart des souffleries sont limitées par la taille de leur banc d'essai. Pour tester l'impact de la pluie et du vent, il faut réduire l'échelle du modèle pour diminuer les blocages, mais on ne peut pas réduire correctement des gouttes de pluie. Une soufflerie dotée d'un banc d'essai suffisamment grand permet d'effectuer des simulations plus précises. »

Annick D'Auteuil, agente de recherches, laboratoire d'aérodynamique, Aérospatiale

En 2017, le Centre de recherche en aérospatiale a démarré les travaux de conception puis de construction d'une nouvelle plateforme dynamique pour sa soufflerie de 9 m. La structure en acier, conçue sur mesure, peut accueillir un hauban incliné de 5 m de long et d'un diamètre pouvant aller jusqu'à 32 cm puis le soumettre à des vents allant jusqu'à 70 km/h et une intensité de pluie de l'ordre de 10 mm/h. Cette plateforme dynamique permet aux chercheurs de faire varier les divers paramètres qui affectent l'aérodynamisme du hauban, comme l'angle d'inclinaison du hauban et l'angle de lacet du vent.

Des codes découlant de la recherche pour un réseau de transport plus sûr

Les études menées dans la soufflerie de 9 m du Centre de recherche en aérospatiale contribueront à faire en sorte que les nouveaux ponts soient résilients et que les ponts existants soient correctement rénovés pour étendre leur durée de vie. Les résultats et les recommandations qui en découleront permettront d'éclairer la conception des ponts et des codes de sécurité à venir.

« Nous voulons exploiter les observations que nous avons faites sur l'impact des vibrations causées par le vent et la pluie sur les haubans de pont. Nous utiliserons ces résultats pour construire des infrastructures plus sécuritaires et plus résilientes. »

Marianne Armstrong, directrice, Immeubles résilients aux changements climatiques et infrastructures publiques de base, Centre de recherche en construction

Les changements climatiques peuvent augmenter la sévérité et la fréquence des évènements météorologiques extrêmes et donc avoir un impact sur l'intégrité structurelle des infrastructures essentielles. Les risques augmentant, les concepteurs de ponts s'efforcent de mieux comprendre le comportement aérodynamique des structures qu'ils créent face à diverses conditions météorologiques. Les installations et l'expertise du CNRC permettent de tester les haubans inclinés dans toutes les conditions météorologiques et d'assurer que les concepts proposés sont capables de résister aux rigueurs d'un climat en pleine mutation.

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