Rapport Annuel 1999/2000

Projets de démonstration Pour les propriétaires d'infrastructure, l'un des plus grands points d'intérêt de la recherche menée par ISIS Canada réside dans ses applications pratiques. Au cours de la dernière année, il y a eu de nombreuses possibilités de mettre en application la technologie d'ISIS Canada, comme en témoigne le nombre croissant de projets de démonstration qui ont été lancés. Sept projets sont actuellement en chantier, ce qui porte le total à 36. Ces projets vont d'un nouveau tablier en béton pour le pont de la rue Centre à Calgary, au renforcement d'une structure de confinement nucléaire au Québec, en passant par la mise à l'essai de piliers en bois pour un projet de construction domiciliaire à Inuvik. Pont de la rue Maryland (Manitoba) La ville de Winnipeg a décidé de mettre à l'essai des feuilles de polymères renforcés de fibres de carbone comme première étape pour renforcer la résistance au cisaillement du pont de la rue Maryland à Winnipeg. Ce double pont à cinq travées en béton précontraint et préfabriqué a été conçu et construit en 1969. Cependant, une analyse faite à partir des codes actuels révèle que la résistance au cisaillement des poutres en forme de I n'est pas suffisante pour résister à la charge accrue des camions lourds actuels. ISIS Canada mène une étude expérimentale à l'Université du Manitoba pour examiner l'utilisation de feuilles de PRF de carbone sur des poutres de cette forme particulière. Quatre poutres ont été renforcées à l'aide de ces feuilles qui ont été placées verticalement, avec une couche horizontale sur le dessus et le dessous. Les essais en laboratoire ont été commencés en 1996 sur sept poutres de dix mètres de long. On les a renforcées en utilisant divers types de PRF de carbone dans dix configurations différentes. Elles ont alors été testées pour en mesurer la résistance au cisaillement à chaque extrémité, afin de déterminer la configuration la plus efficace pour accroître la résistance au cisaillement des poutres en forme de I du pont de la rue Maryland. Pendant les essais sur le terrain, des entrepreneurs locaux ont participé au processus consistant à envelopper les poutres pour les renforcer. Des équipes de travail de Concrete Restoration Services Ltd. et Vector Construction Group ont participé aux travaux consistant à appliquer le matériau composite et la résine d'époxy, en préparation pour la réalisation sur le terrain. La deuxième étape a été complétée et quatre des poutres maîtresses du pont Maryland ont été renforcées. Des capteurs de contraintes horizontales et verticales ont été appliqués de manière à pouvoir contrôler la structure sur une période de deux ans. Les chercheurs d'ISIS Canada détermineront comment cette technique résiste aux conditions météorologiques extrêmes de Winnipeg. Il y a un peu partout à Winnipeg de nombreuses structures affectées d'une limite de charge très inférieure aux normes réglementées. La recherche préliminaire effectuée pour le pont Maryland débouchera sur des économies de millions de dollars parce que la technique peut être appliquée de façon généralisée. Pont de la rue Centre, Calgary (Alberta) La remise en état du pont de la rue Centre, à Calgary, a commencé en août 1999. La structure a été construite en 1916 et a été restaurée en 1974, notamment par l'ajout d'un nouveau tablier en béton préfabriqué placé par-dessus le tablier original. Cependant, les dures conditions environnementales, notamment le sel et l'humidité, ont causé une détérioration progressive. Quai de Hall's Harbour (Nouvelle-Écosse) Cette structure, à la fois quai et brise-lames, vieille de 96 ans, est la première structure marine au monde à être dotée de capteurs à fibres optiques intégrés dans un tablier en béton sans acier pour en assurer le contrôle à distance. Elle a été conçue pour durer 80 ans : trois fois plus longtemps que les structures construites selon les méthodes classiques. La nouvelle structure comprend des piliers et des éléments de tablier en béton posés par-dessus un brise-lames formé de caissons en pierre de revêtement et en bois. Les poutres de béton sont conçues avec une armature hybride d'acier et de PRF de verre. La couche extérieure de PRF, très durable, protège le noyau en acier qui a été ajouté à cause de considérations relatives au Code du bâtiment. Le tablier est formé de panneaux en béton préfabriqué sans acier pour répondre aux besoins de cette structure en termes de durabilité. Le tout est fondé sur les versions provisoires du Code canadien de conception des ponts routiers et du Code de l'American Concrete Institute. On prévoit que la réhabilitation de structures marines faisant appel au PRF deviendra une pratique courante avec le temps, et que l'armature interne d'acier sera considérée non nécessaire. Projet domiciliaire à Inuvik (T.N.-O.) Dans l'Arctique, les immeubles sont généralement construits sur des piliers en bois non traité, dont un pourcentage élevé sont dans un état de dégradation causant l'instabilité de la structure. Face à ce problème, ISIS est en train de mettre au point une méthode de réparation des piliers de bois fortement dégradés en utilisant des feuilles de PRF. L'utilisation de feuilles de PRF présente des avantages par rapport à d'autres matériaux conventionnels à cause de leur résistance élevée, de leur légèreté et de la facilité d'installation. Dans cette application, il y a également un autre avantage : la légèreté du matériau réduira sensiblement le coût élevé du transport des matériaux de construction dans les régions éloignées de l'Arctique. Le projet a commencé par une étude de faisabilité pour déterminer le coût et la fiabilité structurelle des PRF. On fera ensuite une étude de durabilité tenant compte du cycle gel-dégel et le tout culminera par la réparation et le contrôle continu des piliers sévèrement dégradés. Des capteurs à fibres optiques serviront à suivre de près le succès de cette technique. Pont John Hart, Prince George (Colombie-Britannique) Des feuilles de PRF de carbone ont été utilisées pour augmenter de 15 à 20 p. 100 la résistance au cisaillement du pont John Hart pour qu'il puisse supporter des charges de plus en plus lourdes. La phase suivante du projet est un programme de surveillance continue consistant à recueillir des données sur la performance à long terme des feuilles de PRF de carbone sur le plan de la résistance aux forces de cisaillement de ce type particulier de structure. Le pont a été instrumenté pour en contrôler le comportement dans des conditions dynamiques de charge verticale et de charge utile. Des visites périodiques et des inspections visuelles régulières sont également effectuées pour évaluer la performance à long terme du pont. Structure de confinement de Gentilly I (Québec) Des travaux sont actuellement en cours d'exécution à la centrale nucléaire déclassée de Gentilly I, faisant appel à la technologie d'ISIS, afin de prolonger de façon efficace la période d'entretien de la structure, qui passera de 40 à 100 ans. Par l'entremise de l'Université de Sherbrooke et de l'Université du Manitoba, ISIS Canada a imaginé le concept pour réparer l'immense poutre circulaire de la centrale, qui fait 129 mètres de circonférence et qui est située à 46 mètres de hauteur. Pour garantir la durabilité à long terme de la réparation, la technique fait appel à l'utilisation de feuilles de PRF collées à la surface de la poutre annulaire dans une configuration novatrice conçue par ISIS Canada. De plus, pour la première fois, 10 capteurs à longue portée dont la longueur varie entre un et 27 mètres sont utilisés pour mesurer les déformations de la poutre, l'intégrité de l'application de PRF et la réaction à long terme de la poutre annulaire. Des capteurs à fibres en réseau de Bragg seront également installés dans le cadre du programme de télésurveillance. Enregistreur de données sans fil/Optimum Instruments (Alberta) Les résultats d'un projet de recherche d'ISIS Canada à l'Université de l'Alberta montrent que la technologie sans fil permet d'assurer la télésurveillance continue des structures tout en réduisant le volume des données recueillies et la consommation d'énergie, ce qui augmente la durée de vie utile des instruments. L'unité de recherche d'ISIS Canada à l'Université de l'Alberta et la compagnie Optimum Instruments Inc. ont introduit un enregistreur de données sans fil de deuxième génération et un modem radio qui permet de brancher l'ouvrage dont on veut assurer la surveillance directement sur un bureau. L'enregistreur de données sans fil DRM1200 élimine le besoin d'installations permanentes sur place, de raccordements téléphoniques, de sources d'énergie et de chauffage du site. Conjugué aux nouvelles technologies de gestion par Internet, cela facilite aussi une gestion efficace des réseaux de télésurveillance, les frais fixes étant réduit au minimum pour la cueillette des données et l'entretien programmé. La technologie sans fil assure une surveillance automatique et émet des signaux d'alarme à un ordinateur central. L'épuisement des piles ou la perte d'énergie solaire sont également signalés. Actuellement, la technologie est utilisée avec des tensiomètres conventionnels, mais on s'affaire à mettre au point et à fabriquer un système de télésurveillance sans fil faisant appel à des capteurs à fibres optiques à l'unité d'ISIS Canada à l'Université de Toronto. Pont Jacques Lodge (Alberta) Des feuilles de PRF de carbone ont été utilisées pour réparer le pont piétonnier Jacques Lodge, sur lequel commençaient à apparaître des fissures de cisaillement causées par l'absence de barres d'armature horizontales et par les forces horizontales élevées provoquées par la friction. Après avoir soulevé la travée à l'aide de vérins, on a nettoyé la structure datant de 1961 et de l'époxy a été injecté dans les fissures des poutres, lesquelles ont ensuite été enveloppées de feuilles de PRF de carbone. Une couche de finition a été appliquée et l'on a réussi à préserver les qualités esthétiques de ce pont, situé dans un cadre semblable à un parc. Pont de Tourond Creek (Manitoba) Le pont de Tourond Creek, au sud de Winnipeg, sur la route 59, a été choisi pour être le premier pont du genre auquel on applique une technique de renforcement novatrice mise au point par ISIS Canada. Depuis la remise en état, cette structure vieille de 39 ans est au moins 30 p. 100 plus résistante. Voirie et Services gouvernementaux du Manitoba a fourni 110 000 $ pour mettre en pratique la nouvelle technologie et en contrôler le comportement, prévoyant que la même technique pourrait être utilisée pour prolonger la durée de vie utile de ponts semblables. La province compte 575 ponts en bois qui ont tous été construits avant 1980 et qui ont besoin d'être renforcés pour accepter les charges routières accrues autorisées par l'Association des transports du Canada (charges TAC). Voirie et Services gouvernementaux du Manitoba a estimé que le remplacement des structures vieillissantes de la province exigerait un investissement de quelque 260 millions de dollars. Il en coûtera environ 90 millions pour remplacer les 170 ponts en bois traité du réseau routier provincial, et 170 millions de dollars pour remplacer par des ponts neufs les 405 autres ponts en bois traité. Par contre, en insérant longitudinalement des barres de PRF de verre dans les limons de bois et en assurant leur adhérence dans le sillon à l'aide d'une résine époxy, on peut donner à un pont comme celui du ruisseau Tourond la même résistance qu'aurait une structure neuve à moins de 15 p. 100 du coût estimatif de remplacement. Les avantages additionnels de l'utilisation des barres de PRF de verre sont que celles-ci n'ajoutent pas sensiblement au poids de la structure et ne rouillent pas lorsqu'elles sont exposées au sel routier. Archivage sur site Web des données de surveillance de l'état des structures Plusieurs ponts au Canada ont été dotés d'instruments de télésurveillance. Des données sur ces structures sont recueillies constamment à des fréquences diverses. À mesure qu'augmente la quantité de données recueillies quotidiennement, le besoin d'un système de gestion d'archivage perfectionné se fait de plus en plus pressant. Cela devient l'un des aspects les plus essentiels de la télésurveillance des structures. Pour cette raison, ISIS met au point un système d'archivage en ligne permettant aux chercheurs autorisés de verses dans le système des données brutes qui sont rendues accessibles aux utilisateurs. Ce site Web convivial accessible dans le monde entier permet de connaître les caractéristiques et la localisation des capteurs, et les mesures de charges statiques et dynamiques. Tous les intéressés pourront consulter ce site, prendre connaissance de la documentation pertinente et télécharger des données pour effectuer leurs propres analyses. Plusieurs stratégies différentes sont appliquées pour la cueillette des données. Dans certains cas, les capteurs sont déclenchés manuellement à divers intervalles et les données recueillies sont stockées sur disque d'ordinateur. Dans d'autres cas, les données générées par les capteurs sont recueillies continuellement à des intervalles prédéterminés et sont automatiquement transmises à un ordinateur éloigné où elles sont stockées. Des données sont actuellement recueillies relativement aux structures suivantes : Pont du ruisseau Waterloo, C.-B. Pont·Crowchild, AB Pont Beddington Trail, AB Pont Taylor, MB Parking à étages Webster,QC Saint Étienne-de-Bolton, QC Sainte Émilie-de-l'Énergie, QC Pont Joffre, QC Pont routier de Salmon River N.-É. Quai de Hall's Harbour,.N.-É. Pont de la Confédération, N.-B.

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