Dans une chaîne de traitement des eaux usées, les unités de dessablage permettent d’éliminer les particules nuisibles aux procédés localisés en aval. Malgré leur importance, les unités de dessablage ont peu été étudiées. Les méthodes de caractérisation des particules de l’affluent et l’effluent de l’unité de dessablage sont non-standardisées, rendant difficile l’évaluation des performances de celles-ci. L’objectif de ce mémoire est donc de développer un protocole de caractérisation de la décantabilité des particules d’un affluent et d’un effluent d’unités de dessablage et d’établir un protocole d’évaluation de la performance d’un dessableur. Afin de développer un protocole de caractérisation de la décantabilité, les principaux paramètres étudiés en laboratoire sont la taille, la vitesse de chute et la densité des particules. Cinq protocoles de caractérisation de la taille des particules ont été comparés. La caractérisation de la vitesse de chute a été réalisée à l’aide du protocole ViCAs et du système d’élutriation. Le protocole de caractérisation des particules de « grit » retenues consiste à laver les particules humides, les sécher à 105°C et les tamiser. Ce protocole est répétable et représentatif. Il a été observé que les particules sont composées généralement d’un mélange hétérogène de matière inorganique et organique de différentes dimensions. Toutefois, lors des évènements pluvieux, les distributions granulométriques sont plus fines et inorganiques comparativement au temps sec. On note aussi que la densité est plus grande pour les fractions plus petites que 600 microns (ρ=2,50) comparativement aux fractions plus grossières (ρ=1,40). Seul le système d’élutriation a permis de caractériser de grandes vitesses de chute (> 100 m/h) et peut être utilisé pour l’évaluation de la performance d’un dessableur. Pour être applicable, le protocole ViCAs doit être modifié en utilisant une colonne plus haute. / In wastewater treatment plant, grit chambers eliminate particles that will negatively affect processes downstream. Despite their importance, grit chambers are little studied. The characterization methods of the grit chamber’s influent and effluent are not standardized, making it difficult to compare and evaluate the performances reported. The objective of this master thesis was therefore to develop a protocol to characterize the settling properties of particles in an influent and effluent of a grit chamber unit and to establish a protocol to evaluate the grit chamber’s performance. In order to develop a settling characterization protocol, main parameters studied in the laboratory are the particle size, the particle settling velocity and the particle density. Five particle size characterization protocols were compared. The characterization of the settling velocity was evaluated using the ViCAs protocol and the elutriation system. The retained characterization protocol for grit chamber particles consists of washing wet particles, drying them at 105 °C and sieving them. The protocol was found to be repeatable and representative. It has been observed that the particles are generally composed of a heterogeneous mixture of inorganic and organic matter of different sizes. However, during rain events, the particles are smaller and more inorganic compared to dry weather. It was also noted that the density was greater for fractions smaller than 600 microns (ρ=2.50) compared to coarser fractions (ρ=1.40). Only the elutriation system allows characterizing high settling velocities (> 100 m/h) and can be used for evaluating the grit chamber’s performance. To be applicable, the ViCAs protocol must thus be modified, employing a taller column.

La connaissance du comportement différé du béton soumis aux charges élevées est nécessaire pour prévoir la durée de vie des structures à long terme. En particulier dans le cas des ouvrages d’art, cette connaissance est primordiale pour prédire les flèches, l’ouverture de fissure, la redistribution des contraintes dans les structures hyperstatiques et les pertes de précontrainte dans des structures en béton précontraint. Par ailleurs, la prédiction de l’évolution de la fissuration dans le temps, dans le but d’estimer la durée de vie des structures, est une perspective avantageuse et prometteuse que seuls les modèles numériques pertinents au regard des mécanismes de fissuration du béton peuvent offrir. L'objectif de ce travail, pour premier temps, s’intéresse aux mécanismes de fluage non linéaire dans le béton, puis développer un modèle numérique permettant de simuler le fluage tertiaire qui est supposé être à l’origine de l’interaction entre humidité relative et la microfissuration afin de prédire la flèche et l’ouverture de fissure et, a fortiori, la durée de vie. Ce modèle a été développé dans le code aux éléments finis OOFEM, se basant sur le modèle de réseau (lattice model). Pour ce faire, trois programmes ont été mis en route. Le premier consiste à valider le problème de couplage hydro-mécanique en étudiant l’évolution de la perméabilité du béton lors de la traction d’une barre d’armature. La deuxième vise à développer et implémenter les équations non linéaires de transfert de l’humidité relative couplées avec l’endommagement pour prévoir l’ouverture de fissure des poutres préfissurées en flexion quatre points soumis à une charge maintenue élevée. Finalement, le programme expérimental a été réalisé sur des poutres entaillées en flexion quatre points pour valider le modèle proposé, en utilisant la technique de corrélation d’images. Les effets de l’hétérogénéité et le rapport Eau / Ciment (E/C) ont été considérés lors de l’évolution de l’ouverture de fissure. Les résultats montrent que le modèle proposé est capable de simuler l’ouverture de fissure dans le temps des bétons renforcés de fibres (BRF) sous des charges maintenues élevées. / Knowledge of the delayed behaviour of concrete subjected to a high load is necessary for predicting the serviceability of concrete structures. In particular, in the case of civil engineering structures, this knowledge is an influential aspect for predicting deflection, development of microcracking in concrete structures, stress redistribution in hyperstatic structures and prestressing losses in pre-stressed concrete structures. Moreover, the prediction of the evolution of cracking with time in order to estimate the lifetime of structures is an advantageous and promising prospect that only numerical models relevant to the mechanisms of cracking of concretes can offer. The objective of this work is first to investigate the mechanisms of tertiary creep in concrete and then to develop a numerical model to simulate the nonlinear creep behaviour which is supposed to cause the interaction between relative humidity and microcracking in order to predict the deflection and the crack opening as well as the lifetime. This model was developed in the OOFEM finite element code, based on the lattice method. To perform this, three programs were launched. The first one was to validate the hydromechanical coupling problem by examining the evolution of the permeability of reinforced concrete under tensile loading. The second program aimed at developing and implementing the non-linear equations of the relative humidity transfer coupled with damage mechanics to predict the crack opening of the four points bending test on pre-cracked beam subjected to a high sustained load. Lastly, the experimental program was carried out on beams notched to validate the proposed model, using the digital image correlation technique. The effects of heterogeneity and the water-to-cement ratios (E/C) were considered to estimate the effect of those parameters during the evolution of the crack opening. The results show that the proposed numerical model is capable of simulating the deflection and crack opening with time of fiber reinforced concrete (FRC) under high sustained loads.

Le Tanfloc est un coagulant organique naturel à base d’extrait de tanin. Ce produit est issu du métabolisme de certaines plantes, dont l’Acacia mearnsii, qui est utilisé pour sa production. Selon certaines études, le Tanfloc présenterait des performances d'abattement de la matière organique dissoute comparables à celles de l’alun dans le traitement des eaux de surface, avec l’avantage de ne pas être influencé par le pH. Il pourrait être également utilisé comme l’alun, dans le traitement des eaux usées, pour l'abattement de la DCO (Demande chimique en Oxygène), de la MES (Matière En Suspension) et de la demande biologique en oxygène. Contrairement aux autres coagulants organiques naturels, tels que le Moringa, le Tanfloc est présenté comme le coagulant organique qui pourrait être un alternatif aux coagulants inorganiques tels que l’alun, dont l’utilisation présente quelques inconvénients. Les objectifs de cette étude, sont d’améliorer les connaissances sur ce coagulant : ses mécanismes de coagulation, ses performances, et d’étudier les possibilités de son utilisation dans le traitement des eaux usées et dans la potabilisation en comparaison avec l’alun. En eau potable, les résultats de séries de jar tests réalisées avec des sources d’eau différentes (Fleuve Saint Laurent et la Rivière Chaudière), montrent que le résiduel de COD (Carbone organique dissous) du Tanfloc en plus de dégrader la qualité de l’eau traitée, implique une demande en chlore plus élevée. Cependant, il semble que cet apport de COD ne soit pas précurseur des sous-produits de désinfection. En outre, tout comme l’alun, ses performances sont influencées par la variation du pH, de la dose et des caractéristiques de l’eau brute. En eaux usées, bien qu’il ne permette pas l’abattement de l’azote total et du phosphore total, le Tanfloc pourrait être utilisé dans le traitement des eaux usées (traitement primaire), car il permet selon nos résultats un meilleur abattement de la DCO et de la MES que l’alun. En outre, le caractère organique des boues produites suite à l’utilisation du Tanfloc pourrait améliorer leurs valorisations. / Tanfloc is a tannin extracts-based natural and organic coagulant. Tannin is derived from the metabolism of some plants like Acacia mearnsii which is used in its production. Some studies suggest that Tanfloc offers a reduction performance of dissolved organic matter similar to that of alum for the treatment of surface waters, with the advantage that the pH has no impact on it. Like alum, it can be used in waste water treatment to reduce Chemical Oxygen Demand (COD), Suspended Solids (SS), and Biological Oxygen Demand. Unlike other natural organic coagulants such as Moringa, Tanflloc is seen as the organic coagulant which might be a suitable alternative to inorganic coagulants like alum whose use presents some disadvantages. The objectives of this research were to improve on the knowledge about this coagulant: how it works, its performance; and to investigate its potential use in waste and potable water treatment as compared to alum. As far as potable water is concerned, the results of jar tests on different water sources (St. Lawrence River and Chaudière River) show that Tanfloc’s DOC (Dissolved Organic Carbon) residual does not only degrade treated water quality, but also involves a higher chlorine demand. However, it appears that this COD residue is not a harbinger of disinfection by-products. Moreover, as it is the case with alum, pH variation, dosing, and raw water characteristics have an impact on Tanfloc’s performance. As far as waste water is concerned, although Tanfloc does not reduce total nitrogen and total phosphorus, it can be used in waste water treatment (primary treatment) because our results suggest that it enables a better reduction of COD and SS than alum. Furthermore, the resulting sludge from Tanfloc’s use is organic and this can add to its valuation.

La conception parasismique moderne est toujours en évolution afin de trouver des solutions pour améliorer la performance des structures, pendant des évènements tels que les séismes, tout en demeurant une option économique. Les diagonales ductiles confinées (DDC) sont devenus un choix intéressant comme système de résistance aux charges sismiques, en combinant la grande rigidité latérale des cadres à treillis concentriques avec une très bonne capacité de dissipation d’énergie. Toutefois, ce système est enclin à de grandes flèches latérales permanentes, causées par une faible rigidité suivant la plastification de la diagonale, ce qui pourrait probablement être résolu par l’utilisation d’un matériau possédant une bonne capacité d’écrouissage comme matériau pour le noyau ductile de la DDC. Dans cette étude, des éprouvettes machinées à partir de plaques d’acier inoxydable austénitique 304L et d’acier au carbone 350WT ont été testées sous des chargements de traction ainsi que des chargements cycliques à amplitude de déformation constante et à amplitude de déformation variable, dans le but de caractériser et de déterminer la faisabilité pour l’introduction de l’acier inoxydable 304L comme matériau de noyau ductile pour les DDC. Les résultats des essais de traction ont démontré que l’acier 304L présente un écrouissage et une ductilité plus importante que l’acier au carbone. De plus, une relation décrivant le comportement en contrainte-déformation vraie a été calée basée sur l’analyse d’image. Les résultats des essais cycliques à amplitude constante ont démontré que l’acier inoxydable 304L présente un plus grand durcissement cyclique que l’acier au carbone avec des contraintes maximales cycliques atteignant jusqu’à près de 3 fois la valeur de la limite élastique. En contrepartie, l’acier au carbone a démontré une meilleure durée de vie en fatigue oligocyclique que l’acier inoxydable. Les résultats des essais cycliques à amplitude variable ont, quant à eux, été utilisés pour caler un modèle d’écrouissage mixte représentant chacun des matériaux afin d’effectuer une simulation numérique d’un test de qualification pour DDC en utilisant le logiciel Abaqus. / Contemporary seismic design is constantly evolving in search of innovative and economic solutions to enhance the performance of structures during earthquakes. Buckling-restrained braces (BRBs) have evolved as an effective seismic load-resisting system, combining high lateral rigidity of concentrically braced frames with high energy dissipation capacity. However, BRBs are prone to large residual drifts, resulting from a low-post yield stiffness of the brace component. This could be resolved by using a material with a high strain hardening capacity, as the core plate material of the BRB or one of the core plates in a multi-plate configuration. This research aims at characterizing the austenetic stainless steel 304L in order to examine the feasibility of introducing this material as a core plate material oin BRBs. In this study, coupons machined from stainless steel 304L and carbon steel 350WT plates were tested under monotonic tensile loading and cyclic loading at both constant and variable cyclic strain. Results from the monotonic tensile tests showed that the 304L steel exhibits higher strain hardening and higher ductility character than the carbon steel. From these tests, a relation describing the true stress-strain behavior of the 304L steel was calibrated using image analysis techniques. Results from the constant amplitude cyclic tests showed that 304L stainless steel exhibits higher cyclic hardening with maximum cyclic stress values up to about three times that of the yield stress. On the other hand, the carbon steel showed higher low-cycle fatigue life. Results from the variable amplitude cyclic tests were used to calibrate the nonlinear kinematic-isotropic hardening model for both materials for use in a numerical simulation of the novel BRB in seismic vulnerability assessment studies.

Le site de Garner Valley, Californie, est un site dont l’instrumentation est sismique, géotechnique et structurelle. Les enregistrements effectués sur la structure test du site permettent d’étudier l’interaction sol-structure. Il s’agit du phénomène qui différencie la réponse d’une structure réelle – reposant sur un sol flexible – et celle de la structure où la fondation est idéalisée comme rigide et reposant sur un sol également rigide. Dans le but de mettre en œuvre l’analyse de l’interaction sol-structure sur le site de Garner Valley via la méthode des sous-structures, les paramètres géotechniques nécessaires à la constitution de la fonction d’impédance de la fondation sont étudiés par analyse paramétrique de la réponse d’une colonne de sol uni-axiale par modèle linéaire équivalent à partir des données sismiques et géotechniques de terrain. La réduction de module de cisaillement G/Gmax et l’amortissement hystérétique du sol βs ainsi trouvés permettent en association aux données géométriques et géotechniques de constituer les équations des ressorts et amortisseurs qui sont utilisés en fonction d’impédance pour la constitution du modèle d’analyse par méthode des sous-structures. La taille réduite de la fondation permet l’hypothèse d’absence de rotation et torsion. Les ressorts sont alors implantés verticalement et horizontalement. L’analyse de l’interaction cinématique est effectuée : malgré la taille réduite de la fondation et les différences mineures entre Free Field Motion et Foundation Input Motion, les effets sont notoires avec une baisse de l’accélération maximale de la structure. La baisse majeure de l’accélération maximale de la structure calculée en prenant compte l’interaction sol-structure correspond aux données de terrain. Les effets typiques de l’interaction inertielle - allongement de la période et augmentation de l’amortissement - sont par ailleurs observés et comparés à des résultats théoriques. / The Garner Valley site in California is a seismic, geotechnical and structural instrumented site. The structural recordings on the test structure provides data for soil-structure interaction studies. Soil structure interaction is the phenomenon that differentiate the response of a structure based on an perfectly rigid foundation within a perfectly rigid soil, from the response of a structure in reality. In order to analyse soil-structure interaction effects on the Garner Valley test structure, using the substructure analysis method, geotechnical and structural parameters which are necessary for the constitution of the foundation impedance function are analysed by a dynamic parametric analysis of the soil column under seismic load, using uniaxial linear equivalent model, from seismic and geotechnical in-situ data. The shear modulus reduction and hysteretic damping of the soil are therefore found and can be used in combination with geometrical and geotechnical data to calculate the springs and dashpots equations, used as solutions for the foundation impedance function needed in the substructure approach. The small size of the foundation at Garner Valley allows the non-rotational and non-torsional foundation hypothesis. Springs and dashpots are then implemented in addition of the fixed base model, horizontally and vertically. Kinematic interaction is also studied, even though the foundation size is small and the difference between foundation input motion and free field motion are minimal, the use of foundation input motion as input reduces maximum acceleration on top of the structure. This reduction matches the in-situ levels of maximum acceleration when the foundation is flexible, using springs and dashpots. The results of inertial interaction, period lengthening and damping increase, are also noticed, and compared to theoretical results.

L’intérêt envers le développement durable s’est accru dans les dernières décennies avec la découverte de sérieux défis environnementaux. D’autre part, des recherches récentes dans le domaine du béton projeté ont contribué à la transition vers des mélanges permettant de répondre à ces nouveaux défis. Dans ce contexte, ce projet de recherche vise à développer et étudier plusieurs mélanges de béton projeté à valeurs environnementales ajoutées afin d’offrir à l’industrie des alternatives aux mélanges conventionnels. D’abord, des mélanges à haute efficience contenant des agents rhéologiques ont été évalués afin de réduire les pertes liées au rebond en béton projeté. L’aluminosilicate de magnésium (ASM) a réduit le rebond d’environ 10%, mais a généré des problèmes de résistance et de durabilité liés aux rapports E/L élevés. L’ajout de superplastifiant a augmenté le rebond de plus de 20% puisqu’il ne permettait pas d’augmenter la teneur en eau du béton sans affecter sa stabilité. La gomme de diutane n’a pas semblé être activée dans la projection par voie sèche. Des mélanges préhumidifiés ont été testés afin d’améliorer l’effet des agents, mais le rebond a été augmenté avec cette technique. Par ailleurs, des mélanges contenant des matériaux de postconsommation difficilement recyclables ont été évalués dans le but de minimiser les besoins en ressources naturelles. L’utilisation de granulats de plastique et de caoutchouc en remplacement de 20% du volume granulaire a diminué la résistance en compression du béton de 40% et 60%, respectivement, mais leur utilisation dans l’industrie est possible. L’élasticité et l’électricité statique des particules de caoutchouc a entraîné une diminution significative de la génération de poussière de projection. Le module d’élasticité faible et le caractère ductile du plastique et du caoutchouc donne au béton projeté un potentiel d’absorption d’énergie élevé qui pourrait être multiplié en présence de fibres. Finalement, le potentiel des mélanges développés a été évalué à l’aide d’une analyse économique et environnementale développée à partir de paramètres d’influence en béton projeté, des propriétés des mélanges et des coûts unitaires. Le mélange avec ASM s’est particulièrement démarqué avec une réduction des coûts conventionnels de 7% et une réduction des émissions de CO₂ de 26%. / Interest in sustainable development has increased in recent decades with the discovery of serious environmental challenges. On the other hand, recent research in the field of shotcrete has contributed to the transition to mixtures that better meet these new challenges. In this context, this research project aims to develop and study several mixtures of shotcrete with environmental value added in order to offer alternatives to conventional mixtures to the industry. First, high efficiency mixtures containing rheological agents were evaluated to reduce the losses associated with the rebound of shotcrete. Magnesium aluminosilicate (ASM) reduced the rebound by about 10%, but resulted in problems of strength and durability related to high W/B ratios. The superplasticizer increased the rebound by more than 20% because it was impossible to increase the concrete’s water content without affecting its stability. Diutan gum did not seem to be activated in the dry-mix shotcrete process. The mixtures were then tested with predampening to improve the effect of the agents, but the rebound was increased with this technique. In addition, mixtures containing post-consumer materials hardly recycled have been evaluated in order to minimize the need for natural resources. The use of 20% plastic and rubber aggregates in substitution of the aggregate volume resulted in a loss of the concrete’s compressive strength of 40% and 60%, respectively, but their use in industry is possible. The elasticity and static electricity of the rubber particles resulted in a significant decrease in dust emission. The low modulus of elasticity and the ductile properties of the plastic and the rubber give shotcrete a high energy absorption potential which could be multiplied in the presence of fibers. Finally, the potential of the mixtures was evaluated with an economic and environmental analysis based on shotcrete influence parameters, mixtures properties and unit costs. The performance of the mixture containing ASM was particularly good with a reduction in conventional costs of 7% and a reduction of CO₂ emissions of 26%.

Des additifs pour le traitement des fosses septiques sont proposés sur le marché, dans le but d’améliorer leur fonctionnement. Cependant, leur influence n’a pas été vérifiée. Un projet de recherche a été mis en place afin d’évaluer l’influence des bio-additifs sur la dégradation des boues de fosse septique. L’étude a été menée, à l’échelle du laboratoire, sur trois produits de traitement testés sur six échantillons différents d’effluents de fosses septiques vidangées. Un témoin (sans additif) a servi de référence pour évaluer la dégradation naturelle simulée des boues de fosse septique et la comparer à celle des bio-additifs. Ils ont été incubés à une température de 35°C, pendant une période de dix jours. Afin d’évaluer leur rôle dans le traitement, les paramètres suivants ont été mesurés : solides totaux, solides volatils, demande chimique en oxygène, coliformes fécaux et production de méthane. Ces paramètres ont été mesurés avant le lancement, à la moitié (5 jours) et à la fin de chaque essai. Les analyses statistiques des résultats obtenus (analyse de la variance et test de Dunnett) n’ont pas permis de mettre en lumière une différence significative entre les bio-additifs utilisés et le témoin, à un seuil de confiance de α=0,05. Une partie du projet s’est également concentrée sur la conception de méthodes de mesure du méthane en laboratoire. Les expériences ont été menées en parallèle avec celles menées sur les bio-additifs. Les résultats de l’étude statistique semblent être concluants concernant la fiabilité des mesures faites avec les montages expérimentaux conçus en laboratoire. / Additives for septic tank treatment are available in order to improve their performance. However, their influence has not yet been proven. A research project was initiated to assess the influence of bio-additives on septic tank sludge degradation. The study was conducted at laboratory scale with regard to three treatment products tested on six different effluent samples from emptied septic tanks. A blank (without additive) was used as a reference to assess the natural degradation of septic tank sludge and to compare with the effects of the bio-additives. These samples were incubated at 35°C for ten days. In order to evaluate the bio-additive contribution, the following parameters were measured: total solids, volatile solids, chemical oxygen demand, fecal coliforms and methane production, and that before, halfway and at the end of each test. The statistical analysis of the results (analysis of variance and Dunnett’s test) was inconclusive to highlight a difference between the bio-additives and the reference at a confidence level of 5%. Another part of this project was to design laboratory methods for methane measurement. These tests were conducted at the same time as the bio-additives experiments. The statistical results seem conclusive as to the reliability of the measurements made with the experimental apparatus designed in the laboratory.

Des levés gravimétriques ont été effectués, à l’aide d’un gravimètre de haute précision Scintrex CG-3+, sur des terrains en zone de pergélisol discontinu où des corps de glacemassive sont suspectés (Dry Creek, Yukon) ou bien ont été préalablement détectés (Beaver Creek, Yukon et dans la région de Kangerlussuaq, Groenland). L’objectif principal fut donc d’établir la faisabilité d’utiliser la gravimétrie à des fins de détection de glace intrasédimentaire. La possibilité d’utiliser un gravimètre afin de détecter des corps de glace massive fut clairement démontrée. Des anomalies micro-gravimétriques négatives furent détectées et celles-ci peuvent être clairement attribuées à la présence de glace dans le sol. La confirmation de la présence de glace fut effectuée par une campagne de forage à Dry Creek et par la consultation de travaux de forages antérieurs pour les terrains de Beaver Creek et du Groenland. Un modèle simple en deux dimensions composé de colonnes allongées verticalement fut adapté au contexte micro-gravimétrique. Les comparaisons entre les modèles et les résultats de terrain sont bonnes pour les coins de glace et satisfaisante pour de volumineux massifs de glace enfouis. / Gravity surveys were carried out using a precision gravimeter Scintrex CG-3+ on the discontinuous permafrost zone in lands where massive ice bodies were suspected (Dry Creek, Yukon) or previously detected (Beaver Creek, Yukon and in the area of Kangerlussuaq, Greenland). The main objective of the research was to establish the feasibility of using gravity surveying for massive ice detection. The possibility of using a gravimeter to detect massive ice was clearly demonstrated. Indeed, negative residuals anomalies were detected and these can be clearly attributed to the presence of ice in the ground. The presence of ice was carried out during a drilling and coring campaign in Dry Creek and through published reports of previous drilling for Beaver Creek and Greenland sites. A simple two-dimensional model composed of verticals columns was adapted to the micro-gravity environment. The comparisons between models and field results are good for ice wedges terrains and satisfactory for voluminous massive ice.

Dans le but de concurrencer l’utilisation des dalles de béton et du bois dans les tabliers de pont, on étudie dans ce mémoire la possibilité de dimensionner un tablier de pont tout en aluminium et économiquement intéressant. Le cahier des charges spécifie que le nouveau concept soit de 15 mètres de portée, fabricable en usine et assemblable en chantier. Ce mémoire s’inscrit plus globalement dans la stratégie québécoise de développement de l’aluminium (2015-2025) et est en partenariat avec le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des transports québécois (MTMDET). Après avoir écarté la possibilité d’un platelage en aluminium totalement faisable au Québec de 15 mètres de long sans système d’attache entre les panneaux, on a proposé une conception innovante en ayant recours simplement à des extrusions dont le diamètre circonscrit est inférieur à 460 mm. En voulant valider la conception au regard de la norme CAN/CSA S6-2014 et par la méthode des éléments finis, on s’est aperçu que le chapitre 17 concernant les ouvrages d’aluminium de ladite norme était très sécuritaire et parfois incomplet. On a proposé alors de nouvelles méthodes pour avoir accès aux fractions de charge de camion ou à la largeur effective pour un platelage en aluminium. Une fois ces considérations techniques étudiées, une analyse économique a été menée, s’intéressant particulièrement aux coûts de production d’un platelage en aluminium et en le comparant au coût de production d’une dalle de béton ou d’un platelage en bois. Enfin, fort des analyses faites au cours de ce mémoire, on a proposé une conception finale répondant aux critères de la norme et qui pourrait être économiquement viable. / This thesis studies the possibility of designing a full aluminum deck which would be economically interesting in order to compete with the use of concrete slab and wood for bridge decks. The requirements for this project are that the new concept has a span of 15 meters, can be built in a factory and can be assembled in the field. This thesis is part of the Quebec aluminum development strategy (SQDA 2015-2025) and is done in partnership with the ministry of Transportation, of durable Mobility and of transport Electrification (MTMDET). Having rejected the possibility of a 15 meters long aluminum deck without any clamp system between panels and entirely made in Quebec, an innovating concept has been proposed using only extrusion with a circumscribed diameter lower than 460 mm (18 inches). Seeking to validate the new concept with the CAN/CSA S6-2014 code and by the finite element method, it has been realized that chapter 17 of this code, related to aluminum structures, is very conservative and sometimes incomplete. Consequently, new methods have been proposed to have access to truck load fractions or to effective length of an aluminum deck. An economic analysis has been made after having studied the technical considerations. It focused on production costs of an aluminum deck and a comparison with the production cost of a concrete slab or a wooden deck. Finally, considering the results, a final conception has been proposed which qualifies for the code and is economically viable.

Pendant la période de dégel, les chaussées subissent une diminution significative de leur capacité portante, ce qui conduit à une augmentation de la détérioration au cours de cette saison. Le Ministère des Transports du Québec impose une restriction des charges pendant le dégel et la récupération structurale de la chaussée pour assurer une protection contre les dommages excessifs liés au dégel. L’objectif principal de ce projet est de présenter les résultats d’une enquête sur le comportement de la structure de la chaussée pendant le gel et le dégel dans des conditions contrôlées au laboratoire de l’Université Laval à l’aide d’un Simulateur de Véhicules Lourds (SVL). Les résultats de l’étude seront utilisés pour développer des critères d’aide pour les autorités dans le processus de prise de décision pour la mise en place et l’enlèvement de la restriction des charges. Une structure typique de chaussée souple à quatre couches a été construite dans une fosse d’essai faite en béton à l’Université Laval. La section de la chaussée a été instrumentée pour mesurer les déformations horizontales dans la couche du béton bitumineux, ainsi que la contrainte et la déformation verticale, et la teneur en eau dans toutes les couches non-liées et dans le sol d’infrastructure. La température a été également suivie dans toutes les couches. Le nouveau SVL a été utilisé pour appliquer une charge de 5000 kg (conditions normales), 5500 kg (hiver) et 4000 kg (restriction des charges printanière) sur un assemblage standard d’un essieu à pneu jumelé. Le simulateur a également été utilisé pour induire trois cycles de gel-dégel jusqu’à une profondeur de 1,5 m dans la structure de la chaussée. Les résultats ont permis de quantifier la relation entre la réponse de la chaussée et la profondeur de gel/dégel et d’identifier les conditions critiques de la période de dégel. Aussi, les résultats ont montré que l’application d’une période de restriction de charge pendant la période de dégel permettait d’avoir un gain sur la durée de vie de la chaussée, cette période de restriction est donc justifiée et efficace. Cependant, pour optimiser la période de restriction de charges, de nouveaux critères de gestion ont été proposés dans ce projet. / During the spring thaw period, pavements experience a significant decrease of their bearing capacity, which leads to increased deterioration during that season. The Ministry of Transportation of Quebec enforces load restrictions during the thawing and the recovery of the pavement structures to ensure they are protected from excessive thaw associated damages. The main objective of this paper is to present the results of an investigation of the structural behaviour of a pavement structures during freezing and thawing under laboratory controlled conditions using the Laval University heavy vehicle simulator (HVS). The results of the study will be used to develop criteria to assists the authority in the decision-making process for the implementation and the removal of load restrictions. A typical four-layer flexible pavement structure was built inside an indoor concrete test pit at Laval University. The pavement section was instrumented to monitor horizontal strains in the asphalt concrete layer as well as vertical stress, vertical strain, and water content in each unbound layer and in subgrade soil. Temperature was also monitored in all layers. The new HVS was used to impose 5000 kg (normal conditions), 5500 kg (winter) and 4000 kg (spring load restrictions) loads on a standard dual-tire assembly. The load simulator was also used to induce three freeze-thaw cycles to a depth of 1,5 m in the pavement structure. The results allowed quantifying the relationship between pavement response and freezing/thaw depth and to identify the critical conditions of the thawing period. Also, the results showed that the application of a load restriction period during the thaw allowed to have a gain on the life cycle, thus a load restriction period is justified and effective. However, to optimize the load restriction period, new management criteria have been proposed in this project.