Il existe au Québec plusieurs ponts routiers dont le platelage ainsi que la structure portante sont en bois. Ces platelages sont recouverts d'une membrane d'étanchéité parfaite ainsi qu'un pavage en béton bitumineux. Il a été constaté que l'étanchéité du platelage influe grandement sur la durée de vie de telles structures en bois. Le ministère des Transports du Québec a construit en 2015 un pont constitué d'un platelage en aluminium sur des poutres d'acier ; ce projet a permis de démontrer l'étanchéité de ce platelage. Il est donc judicieux de combiner un tel platelage avec des poutres en bois, afin d'en augmenter la durée de vie de l'ouvrage. De plus, la conception d'un platelage en aluminium sur des poutres en bois constitue un débouché économique considérable pour le Québec, où ces deux matériaux sont abondants. En effet, le gouvernement du Québec a mis en place la Charte sur le bois (ministère des Forêts, Faunes et Parcs) et la Stratégie québécoise de développement de l'aluminium (ministère de l'Économie et de l'Innovation). Ces actions ont permis une mise en commun des efforts économiques du gouvernement du Québec afin d'augmenter l'utilisation du bois et de l'aluminium dans les infrastructures. Le présent projet vise à concevoir un platelage étanche et modulaire en aluminium pour des ponts routier, soudé par friction-malaxage, sur des poutres en bois, conformément aux exigences du code canadien sur la conception des ponts routiers (CAN / CSA S6-14), ainsi que les Règles de calculs de charpentes en bois (CAN / CSA O86-14). Ce platelage modulaire est constitué de plusieurs panneaux fabriqués dans un environnement contrôlé, afin d'en garantir la qualité, mais aussi de permettre une installation rapide sur le site. Ceci réduit grandement les coûts de construction, le temps d'immobilisation ainsi que des déviations temporaires des routes. De plus, une connexion a été développée pour s'adapter à la différence entre le comportement thermique de l'aluminium et du bois, ainsi qu'une extrusion sacrificielle pour l'ancrage de la glissière de sécurité. La conception a été réalisée par des analyses par la méthode en éléments finis, prenant en compte le comportement élastoplastique des matériaux, le contact entre les composants ainsi que la considération des grands déplacements à l'aide du logiciel NX/NASTAN. / There are in Québec several bridges entirely made of wood. Their decks are covered with a waterproof membrane and a bituminous paving. It has been observed that a waterproof deck increases the lifespan of such wooden structures. The ministère des Transports du Québec built a bridge in 2015 with an aluminium deck on steel girders. This project demonstrated that such a deck is completely waterproof. Therefore, it is sensible to combine such a deck with wooden girders in order to protect them and increase the lifespan of such structures. Moreover, it is economically sound to combine aluminium and wood in bridge building in Québec, where these two materials are abundant. To this effect, the Québec government put in place the wood charter (ministère des Forêts, Faunes et Parcs) and the Québec aluminium development strategy (ministère de l'Économie et de l'Innovation). These allowed the synchronisation of the economic actions of the Québec government to increase the use of wood and aluminium in infrastructures building. This project aims to design a waterproof and modular aluminium deck for highway bridges, friction-stir welded and resting on glued laminated timber girders, in accordance with the requirements of the Canadian Highway Bridge Design Code (CAN / CSA S6-14), and the Engineering Design in Wood Code (CAN / CSA O86-14). This modular deck is made up of several panels fabricated in a controlled environment and installed on-site, which greatly reduces the road closure time and the long-term maintenance costs. In addiction, a clamp connecting the deck to the girders were designed to allow for the difference in the thermal behaviour of wood and aluminium. In addition, a sacrificial extrusion has been designed to attach the crash barrier on the deck. The project was design using non-linear finite elements analysis, which take into account the elastoplastic behaviour of aluminium and the orthotropic nature of wood, the friction contact between components and the large displacements of the structure, using the commercial software NX/NASTAN.

Avec le vieillissement des infrastructures routières au Québec, plusieurs ponts de courte portée devront être reconstruits à neuf au cours des prochaines années. La pratique usuelle est de les concevoir entièrement en béton ou en systèmes mixtes acier-béton. Toutefois, avec l’avancement de la recherche dans le domaine du bois, le système hybride bois-béton est envisageable. Le but est de tirer profit des avantages de chaque matériau en les disposant aux endroits appropriés. Le tablier du pont est constitué d’une dalle de béton qui agit en compression et protège des intempéries les poutres en bois lamellé-collé qui résistent en traction. L’enjeu est la capacité de lier efficacement ces deux matériaux pour qu’ils puissent reprendre les efforts dus aux charges de conception avec un glissement d’interface minimal. De nombreux chercheurs ont proposé diverses méthodes pour répondre à cette problématique. Les connecteurs locaux (vis, clous) sont moins rigides et se déforment beaucoup à l’ultime. À l’inverse, les connecteurs continus offrent une rigidité très élevée, de petits déplacements à rupture sans négliger la plasticité du système. Pour cette raison, le connecteur choisi est le HBV Shear, une mince bande d’acier de 90mm de hauteur perforée de trous de 10mm. Sa moitié inférieure est collée dans une fente pratiquée dans la poutre et la partie supérieure est immergée dans le béton. Pour caractériser le comportement du connecteur, dix essais en cisaillement simple ont été effectués. Ils ont permis de quantifier la rigidité et d’apprécier la ductilité qui s’installe dans le système par l’ajout de l’acier. Par la suite, six poutres hybrides simple de 4 m, deux systèmes à poutres double de 4m et deux poutres hybrides de 12m de portée ont été amenées à la rupture en flexion. Ces essais ont montré que le connecteur se brisait sous l’effort de manière ductile avant la rupture fragile de la poutre en bois. Les résultats ont aussi prouvé que les méthodes de calculs utilisées estiment correctement la séquence de rupture ainsi que le comportement du système avec une très grande efficacité. Finalement, un tablier de pont composite a été conçu pour résister aux efforts à l’ultime, en service et à long terme.