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.

Les dispositifs de retenue sur les ouvrages d’art sont indispensables, puisqu’ils permettent d’atténuer les conséquences d’une perte de contrôle d’un véhicule en empêchant sa sortie de la voix carrossable. Pour obtenir l’accréditation finale d’un dispositif de retenue, celui-ci doit être soumis à un essai de collision à grandeur réelle afin de garantir que l’interaction avec les véhicules est sécuritaire pour un niveau de performance spécifié. Certaines modifications apportées sur un dispositif ayant fait l’objet d’un essai de collision peuvent être autorisées si des analyses par éléments finis peuvent démontrer que la performance n’est pas affectée par ces modifications. Le projet se concentre sur la possibilité d’installer un dispositif de retenue, déjà testé et approuvé, sur un platelage en aluminium constitué d’extrusions multicellulaires soudées entre elles. L’objectif est de développer une connexion innovatrice permettant de fixer un dispositif de retenue sur un platelage en aluminium, de sorte que ce dernier ne subisse aucune déformation permanente advenant un impact d’un véhicule sur le dispositif de retenue. La solution proposée est l’introduction d’une extrusion d’aluminium sacrificielle, reliée mécaniquement entre le dispositif et le platelage, conçue de façon à se plastifier sous les forces d’impact d’un véhicule. Cela permettrait de dissiper l'énergie de l'impact tout en s’assurant que les autres composants de l'assemblage demeurent dans le domaine élastique. L'étude comporte deux étapes. La première consiste à concevoir et à analyser l’assemblage à l’aide des charges statiques équivalentes, prescrites par le code canadien sur la conception des ponts routiers CAN/CSA S6-14. La deuxième partie consiste à réaliser une simulation numérique dynamique, reproduisant les conditions de l’essai de collision à grandeur réelle et à appliquer des procédures de vérification et de validation sur l’interaction entre le dispositif de retenue et le véhicule, en comparant les données de façon qualitative et quantitative avec celles de l’essai réel. / Traffic crash barriers are used in bridge construction to withstand vehicular impact and protect the lives of occupants and other road users by safely redirecting the vehicles onto the roadway. Current design standards require that the designed traffic barrier system be crash-tested under full-scale reallife conditions to assure satisfactory interaction with vehicles at a specified performance level. Certain modifications to an already crash-tested barrier may be permitted if it can be demonstrated by finite element analysis that they would not adversely affect the designed performance of the barrier. The present study investigates the possibility of installing an already crash-tested and approved traffic barrier on a bridge deck made from welded multi-cellular aluminium extrusions. The research objective is to develop an innovative connection design for attaching a selected traffic barrier to the aluminium deck in such a way that under vehicular-induced impact forces, the aluminium deck panel would not undergo permanent plastic deformation. The proposed solution consists of a sacrificial aluminium extrusion, mechanically connected between the barrier and the bridge deck, and carefully designed and detailed to yield under vehicular impact forces. This would help dissipate the energy from the impact, while allowing other components in the assembly to remain essentially elastic. The study involves two stages: the first stage consists of the design and analysis of the connector system based on the equivalent static forces prescribed by the Canadian Highway Bridge Design Standard CAN/CSA S6-14. The second phase consists of a dynamic computer simulation of the real crash-test, and a series of verification and validation processes of the interaction between the traffic barrier and the vehicle, by comparing both qualitatively and quantitatively with observations from the real crash

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.

La circulation routière toujours croissante est à l’origine d’un nombre grandissant de collisions entre les véhicules et les piliers de ponts. Pourtant, les impacts causés par les camions sur les ponts ont fait état de très peu d’études et les normes de dimensionnement comportent donc de nombreuses lacunes à leur égard. Des solutions visant à prévenir et réparer les dommages causés par ces charges d’impact sont actuellement à l’étude dont le confinement des piles par des polymères renforcés de fibres (PRF). L’objectif de ce projet est de déterminer les effets d’un tel recouvrement sur le comportement des piles de ponts lorsqu’elles sont préalablement soumises à des charges d’impact. L’effet doit être déterminé tant sur la capacité de la pile que sur sa détérioration à long terme. Afin d’atteindre cet objectif, des essais dynamiques sont effectués, en laboratoire, sur des piles avec et sans recouvrement de PRF. Ces résultats expérimentaux permettent de créer un modèle d’éléments finis à l’aide du logiciel LS-Dyna. Grâce à ce modèle, les avantages et inconvénients d’utiliser le recouvrement de PRF sont évalués. La méthode par sous-structure est utilisée afin d’analyser les effets sur l’ensemble du pont et non seulement sur la pile elle-même. Il faut s’attendre à obtenir de nombreux avantages sur le comportement des piles à suite de la pose d’un recouvrement de PRF. Toutefois, il est difficile de prévoir si ces avantages sont suffisants pour justifier le coût de construction engendré. Ce projet est donc hautement pertinent afin de quantifier les bienfaits d’une solution possible à une cause majeure d’effondrement des ponts. À plus grande échelle, cette recherche contribuera à perfectionner la norme canadienne de calculs des ponts routiers.

Une des évolutions récentes de la conception parasismique des ponts est la prise en compte de la performance des ouvrages durant les tremblements de terre, et de lier cette performance à des objectifs opérationnels et économiques. Ainsi, les propriétaires d’ouvrages peuvent choisir a priori les performances attendues pour un ouvrage en fonction de leur besoin en cas d’un tremblement de terre (service complet maintenu, service limité, pas de service) et optimiser ce niveau pour un coût total sur la durée de vie de l’ouvrage et un service postsismique suffisant. Une partie importante du travail de recherche porte donc en ce moment sur la détermination de la performance des ouvrages sous charges sismiques. Cela permet de mieux optimiser les coûts de construction et totaux sur la durée de vie de l’ouvrage, ainsi que d’assurer une fonctionnalité suffisante lors d'un tremblement de terre. Toutefois, les règles de conception parasismique selon le Code canadien sur le calcul des ponts routiers (CCCPR) reposent en grande partie sur des principes de conception basés sur la force. Même si un ensemble de critères de performance (objectifs de rendement) sont spécifiés pour différentes périodes de récurrence sismique, il n’existe aucune obligation explicite quant à l’atteinte de ces objectifs de performance multiples pour les ponts. De plus, selon [Sheikh et Legeron, 2010], les règles de conception actuelles du Code canadien sur le calcul des ponts routiers ne garantissent pas nécessairement la rencontre des critères de performance futurs des ponts. L’objet de ce projet est de mettre en place des méthodes de conception adaptées aux ouvrages simples dans le cadre d'une approche performantielle. Pour cela, le formalisme existant dans le code canadien des ponts S6-06 est utilisé. Les coefficients de modification de réponse et la demande en ductilité en fonction des différents types d'ouvrages sont alors évalués. Des cas types de ponts simples de deux travées en variant les paramètres tels que la hauteur des piles, leurs dimensions en plan, le taux d'armature longitudinal, le poids du tablier, le type de sismicité (est ou ouest du Canada) et de condition de sol sont étudiés. Pour ces différents cas, le calcul de la réponse par la méthode statique non linéaire et dynamique non linéaire sont effectuées et la performance de ces ponts sous charge scénario sismique est prédite. En fonction des résultats, des diagrammes montrant l’évolution du coefficient de modification de réponse et le besoin en ductilité sont déterminés. Finalement, des recommandations pour l’atteinte d'une performance sismique optimale sont fournies.

Des 2672 ponts à portées multiples de la province de Québec, plus de 60 % sont de type poutre longitudinale en béton armé ou en acier. De par leur âge avancé et le manque de dispositions de dimensionnement parasismique, ces ponts peuvent être vulnérables aux futurs événements sismiques. Dans le but de réduire le risque sismique et de prévenir l'in-terruption du réseau des transports, ce qui engendrerait de graves conséquences pour la province de Québec, cette étude propose le remplacement des appareils d'appui conven-tionnels habituellement utilisés au Québec par des isolateurs sismiques en caoutchouc naturel. La vulnérabilité de classes typiques de ponts réhabilités avec les dispositifs d'iso-lation sismique est évaluée à partir du développement de courbes de fragilité. Des analyses non linéaires temporelles avec des modèles analytiques détaillés ont été conduites autant pour les configurations typiques des ponts continus (MSC) que pour des ponts simplement appuyés (MSSS) à portées multiples. La comparaison entre la fragilité des ponts tels que construits et des ponts isolés a aussi été menée. Les courbes de fragilité pour les ponts réhabilités constituent un outil puissant pour l'évaluation de l'impact d'une méthode de réhabilitation sur la performance des différentes classes des ponts et soutiennent la décision de priorisation pour la réhabilitation des structures déficientes. En utilisant les principes de l'analyse statistique des essais, une étude analytique de sensibilité a révélé que les para-mètres qui influencent le plus la réponse des composantes critiques des ponts du type MSC et MSSS sont : la rigidité effective des isolateurs sismiques, la rigidité des culées et l'écart entre le tablier et les culées, et aussi des variations dé la géométrie des différentes classes de ponts et la variabilité du contenu fréquentiel des tremblements de terre. Cette étude de sensibilité semble indiquer que la variation des propriétés de certains paramètres tels que l'amortissement structural, la masse du pont et l'angle de biais peut avoir un impact sur la réponse des ponts considérés et ces paramètres doivent être examinés attentivement lors de l'évaluation de la vulnérabilité sismique des portfolios de ponts de types MSC et MSSS. Une étude comparative pour évaluer l'impact de l'isolation sismique dans la réponse des composantes critiques des ponts en béton armé de types MSC et MSSS a été réalisée en utilisant une série de tremblements de terre artificiels compatibles avec un aléa sismique de risque uniforme avec une probabilité de dépassement de 2 % en 50 ans. L'utilisation d'isolateurs sismiques s'est montrée efficace pour la réduction de la demande en courbure dans les colonnes, mais elle a un impact négatif sur la demande en déformation au niveau des murs des culées, considérant qu'aucun dispositif spécial n'est mis en place pour tenir compte des écarts minimaux pour les ponts isolés. Des résultats d'essais réalisés sur des isolateurs sismiques carrés de différents facteurs de forme et tailles ont été utilisés pour tenir compte de l'incertitude dans leurs propriétés mécaniques. Des essais de stabilité ont été réalisés sur des isolateurs sismiques moyennement élancés et un modèle par éléments finis, calibré sur les résultats expérimentaux, a permis la détermination des états limites de capacité des isolateurs sismiques en caoutchouc naturel. La comparaison de la fragilité des composantes clés du système a été effectuée et les résultats révèlent que, grâce à l'isolation sismique, une diminution significative de la probabilité de dommage pour les colonnes et les fondations a été observée. Cependant, à cause du manque d'écart suffisant entre les tabliers et les murs en aile des culées, la probabilité de dommage de cette composante a été augmentée et elle contrôle la fragilité du système pour toutes les classes de ponts évaluées. Généralement, les ponts en béton armé sont plus vulnérables que les ponts en acier. Ceci est dû à la plus grande masse de la superstructure impliquée dans la réponse sismique. Les résultats de cette recherche peuvent être utilisés pour établir des cartes de risque régionales, comme aide à la priorisation pour la réhabilitation, et ils constituent la base des analyses des coûts et bénéfices pour la réhabilitation.

Les courbes de fragilité sont utilisées pour évaluer la vulnérabilité sismique des ponts à travées multiples dans la province du Québec. Les courbes de fragilité sont un outil probabiliste pour évaluer la vulnérabilité d'une structure. Elles expriment la probabilité qu'un pont puisse atteindre un état d'endommagement spécifique produit par un événement sismique. En raison de leur aspect probabiliste, les courbes de fragilité permettent de tenir compte des incertitudes sur certaines propriétés des ponts ou sur l'excitation sismique. L'histoire de l'activité sismique dans la province du Québec démontre la nécessité de tenir compte des effets sismiques dans l'évaluation et la rénovation des ponts existants. Les dommages causés par les tremblements de terre au cours des dernières décennies ont montré que la vulnérabilité sismique d'un réseau de transport est principalement liée aux ponts. Le réseau de ponts au Québec est âgé de plus de 30 ans. Au moment où il a été conçu et construit, la technologie et les connaissances dans le domaine sismique étaient loin de leur état actuel. La méthode d'évaluation des risques sismiques utilisant les courbes de fragilité est d'abord utilisée pour estimer la vulnérabilité sismique d'un pont routier spécifique. Le pont étudié est le pont Chemin des Dalles situé à Trois-Rivières au Québec sur l'autoroute 55. Les données des essais dynamiques sur place sont utilisées pour calibrer un modèle tridimensionnel non linéaire par éléments finis avec le logiciel OpenSees. Une série de 180 accélérogrammes artificiels compatibles avec l'est du Canada est utilisée pour représenter les incertitudes liées à l'aléa sismique. Des analyses temporelles sont effectuées avec ces accélérogrammes et leurs résultats ont été utilisés pour effectuer une régression linéaire dans l'espace log-normal afin de définir les modèles probabilistes de demande sismique des composantes du pont. Les états limites des composantes du pont, par exemple les culées, les appareils d'appui ou les poteaux sont choisis en fonction des types d'endommagements observés sur les ponts qui ont subi des tremblements de terre passés. Des informations ont également été trouvées dans la littérature pour définir les états limites pour les culées et les appuis élastomériques. En plus de ces données, des analyses de mécanique d'endommagement ont permis de définir les états limites pour les poteaux. Finalement, un ensemble de courbes de fragilité pour le pont tel que construit est développé par combinaison de la demande et des modèles de capacité en utilisant la méthode d'échantillonnage de Monte Carlo. Même si l'évaluation d'un pont spécifique est une source précieuse d'information, celle-ci est limitée à la singularité de la structure. Pour permettre l'évaluation de l'ensemble du réseau routier au Québec, pas uniquement un mais l'ensemble des ponts doit être pris en compte. Les ponts au Québec ont été construits pendant 300 ans. En utilisant la base de données de Transports Québec, 2672 ponts à travées multiples ont été identifiés. La population des ponts à travées multiples du réseau est présentée, et un pont moyen de référence est défini. Ensuite, avec quatre accélérogrammes différents de la série, des analyses déterministes temporelles sont effectuées sur ce pont, illustrant la variabilité de l'aléa sismique. En utilisant le pont de référence moyen et l'accélérogramme qui a le plus d'effets, trois types de piliers de pont sont testés afin de vérifier l'importance de ce paramètre sur la réponse du pont. Deux types de culée seat-type sont également examinés, un type avec des fondations superficielles et l'autre avec des fondations profondes avec pieux. Deux types de fondation des piliers sont examinés : une fondation superficielle avec semelles et une fondation profonde avec pieux. Conformément à la classification des sols dans le CAN/CSA-S6-06, relative à la classification figurant dans le CNBC 2005, quatre types de sols sont utilisés pour évaluer leur influence sur le comportement du pont de référence. La description de la totalité des ponts du réseau se poursuit avec leur classement et la détermination des paramètres importants pour une analyse sismique. Pour classer les ponts dans des classes ou portefeuilles, les ponts à travées multiples sont séparés selon le type de système structural et le type de matériau. D'autres paramètres liés à la géométrie, au matériau et à certaines de leurs variantes sont évalués afin de mieux décrire chaque classe de pont. Une analyse de variance, ANOVA, est réalisée pour déterminer les paramètres importants définissant les incertitudes pour chaque classe de pont typique. Un modèle numérique tridimensionnel non linéaire par éléments finis est développé pour chaque classe de ponts, et ces modèles sont ensuite soumis à une série d'accélérogrammes. Les réponses de certains éléments du pont sont analysées et une régression linéaire est effectuée afin de développer les modèles probabilistes de demande sismique (PSDM). L'ensemble des PSDM est comparé aux états limites prédéfinis des composantes du pont, qui définissent les modèles probabilistes de capacité sismiques (PSCM), afin de développer les courbes de fragilité de la totalité du pont.

Thèses (M.Sc.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1999. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Titre de l'écran-titre (visionné le 28 novembre 2023) / Les ponts en aluminium modernes sont composés de plusieurs longues extrusions multi-vide soudées. Ces joints soudés sont particulièrement vulnérables à la rupture en fatigue car ils sont susceptibles de se présenter comme des zones d'initiation de fissures en fatigue sous l'effet du chargement cyclique du trafic. La fatigue est un état limite critique dans la conception de nombreux ponts de courte à moyenne portée. Traditionnellement, les techniques de soudage conventionnelles par fusion ont été utilisées pour fabriquer les tabliers de ponts en aluminium. Ces techniques ont été connues par produire certains défauts métallurgiques et une variété de défauts volumiques lorsqu'ils sont utilisés pour des structures en aluminium. Ces défauts ont un effet significatif sur la résistance en fatigue des joints soudés. Cependant, une technologie de soudage « relativement » nouvelle connue comme soudage par friction-malaxage (FSW) a émergé et a été suggérée pour être utilisée dans des projets d'infrastructure impliquant de l'aluminium. Cette approche innovante de soudage a montré qu'elle produisait une qualité de soudure améliorée et offrait un meilleur contrôle des défauts de soudure par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles. Pourtant, son utilisation est encore limitée en raison de l'insuffisance de directives dans les codes et normes actuels. Des facteurs clés tels que la résistance en fatigue des joints FSW et les critères complets de contrôle de la qualité, y compris les niveaux de tolérance pour les défauts couramment rencontrés, restent non standardisés. De plus, les modèles numériques utilisés pour la conception en fatigue des ponts en aluminium sont rares. Comme les alliages d'aluminium extrudés sont de plus en plus utilisés pour la construction de ponts, il existe un besoin croissant de modèles numériques robustes capables de prédire avec précision le comportement en fatigue des tabliers de pont en aluminium extrudé soudés sous diverses conditions de chargement. Cette thèse doctorale vise à caractériser le comportement en fatigue des configurations FSW les plus récentes dans l'industrie des tabliers de pont, en particulier les joints FSW en bout à bout à recouvrement. Le projet cherche également à établir des niveaux de tolérance pour les défauts d'ajustement associés aux tabliers de ponts et à étudier leurs effets sur les performances métallurgiques et en fatigue des joints FSW en bout à bout à recouvrement. Enfin, la thèse vise à développer des modèles numériques capables de prédire la durée de vie à en fatigue d'échantillons FSW en bout à bout à recouvrement à grande échelle extraits de vrais tabliers de ponts en aluminium sous diverses configurations de chargement. Des essais expérimentaux et une analyse numérique ont été menés pour étudier le comportement en fatigue des joints FSW en bout à bout à recouvrement utilisés dans les tabliers de ponts en aluminium. Des essais de fatigue à grande échelle ont été conçues pour provoquer la rupture en fatigue dans le joint FSW des échantilons constitués d'une paire d'extrusions utilisées dans les tabliers de ponts. Les résultats expérimentaux ont indiqué que la rupture s'est initiée à partir du défaut de la remontée de surface à la pointe de l'interface dans la racine de la soudure et s'est propagée jusqu'au point d'application de la charge. Les simulations numériques ont évalué les données expérimentales de fatigue avec l'approche de la contrainte effective de concentration (ENS) recommandée par l'Institut International International de Soudage (IIW). Les résultats ont montré que la courbe de conception en fatigue IIW FAT-71 a évalué de manière conservatrice les données de fatigue. Les défauts d'ajustement, y compris les écarts et les décalages d'outil, ont été simulés et fabriqués expérimentalement, et leurs niveaux de tolérance ont été déterminés en fonction d'un processus de préqualification par étapes en utilisant les critères d'acceptation du code de contrôle de la qualité du FSW. De plus, une condition de soudage où la direction de rotation de l'outil FSW a été inversée, a été simulée expérimentalement pour déterminer quelle direction de rotation fournit une meilleure résistance en fatigue pour les joints FSW en bout à bout à recouvrement. Des échantillons de fatigue FSW en bout à bout à recouvrement à grande échelle présentant ces conditions de soudage ont été fabriqués et testés en fatigue. Les données de fatigue de ces essais ont été analysées statistiquement et comparées, ainsi qu'une analyse numérique pour enquêter sur les différences de résistance en fatigue entre les conditions de soudage. Les résultats ont révélé que le défaut de la remontée de surface a joué un rôle critique dans les mécanismes de rupture en fatigue et la résistance en fatigue des joints FSW en bout à bout à recouvrement, l'absence de défaut de remontée de surface conduisant à des améliorations significatives de la résistance en fatigue. Un cadre numérique pour prédire la durée de vie en fatigue des échantillons FSW en bout à bout à recouvrement a été développé, basé sur un modèle d'éléments finis. Ce cadre a d'abord prédit avec précision la localisation et la direction de l'initiation de l'amorçage de fatigue en utilisant la théorie des distances critiques (TCD) avec à la fois la méthode de point (PM) et la méthode de ligne (LM). Ensuite, en fonction de la localisation estimée de l'initiation de l'amorçage de fatigue, la durée de vie en fatigue est prédite en utilisant la TCD et les modèles simplistes de mécanique de la rupture élastique linéaire (LEFM). L'efficacité du cadre numérique a été vérifiée en comparant ses prédictions avec des données expérimentales de fatigue provenant de essais de fatigue réalisés sur des échantillons sous différentes configurations de chargement, démontrant un accord raisonnable entre les prédictions et les résultats expérimentaux. / Modern aluminium bridge decks are made from welding several long multi-void extrusions. These welded joints are particularly vulnerable to fatigue failure as they are likely to serve as fatigue crack initiation zones under the effect of cyclic traffic loading. Fatigue is a critical limit state in the design of many short to medium bridges. Traditionally, conventional fusion welding techniques have been used to fabricate aluminium bridge decks. These techniques have been known to produce metallurgical defects and a variety of volumetric defects when used for aluminium structures. These defects have significant effect on the fatigue resistance of welded joints. However, a relatively new welding technology known as friction stir welding (FSW) has emerged and has been suggested for use in infrastructure projects involving aluminium. This innovative welding approach was shown to produce an enhanced weld quality and provide superior control over weld defects to the traditional welding methods. Yet, its use is still limited due to insufficient guidelines in current codes and standards. Key factors such as the fatigue strength of FSW joints and comprehensive quality control criteria, including tolerance levels for commonly occurring defects, remain unstandardized. Furthermore, the numerical models used for fatigue design in aluminium bridges are scarce. As extruded aluminium alloys are increasingly used for bridge construction, there is a growing need for robust numerical models capable of accurately predicting the fatigue behaviour of welded extruded aluminium bridge decks under various load conditions. This doctoral thesis aims to characterize the fatigue behaviour of the most recent FSW configurations in the bridge deck industry, specifically butt-lap FSW joints. The project also seeks to establish tolerance levels for fit-up defects associated with bridge decks and investigate their effects on the metallurgical and fatigue performance of butt-lap FSW joints. Lastly, the thesis aims to develop numerical models capable of predicting the fatigue life of FSW aluminium bridge decks under various loading configurations. Experimental tests and numerical analysis were conducted to study the fatigue behaviour of butt-lap FSW joints used in aluminium bridge decks. Large-scale fatigue experiments were designed to provoke fatigue failure in the FSW joint of specimens consisting of a pair of extrusions used in bridge decks. Experimental results indicated that failure initiated from the hooking defect at the tip of the interface in the weld root and propagated to the load application point. Numerical simulations assessed the experimental fatigue data with the effective notch stress (ENS) approach as recommended by the International Institute of Welding (IIW). The results showed that the IIW FAT-71 fatigue design curve conservatively assessed the fatigue data. Fit-up defects, including gaps and tool offsets, were simulated and fabricated experimentally, and their tolerance levels were determined based on a stage prequalification process using FSW quality control code acceptance criteria. Additionally, a welding condition where the FSW tool rotational direction was reversed, was experimentally simulated to investigate which rotational direction provides better fatigue strength for butt-lap FSW joints. Large-scale butt-lap FSW fatigue specimens featuring these welding conditions were fabricated and fatigue-tested. The fatigue data from these tests were statistically analyzed and compared, along with numerical analysis to investigate differences in fatigue strength between welding conditions. Results revealed that the hooking defect played a critical role in fatigue failure mechanisms and fatigue strength of butt-lap FSW joints, with the absence of the hooking defect leading to significant improvements in fatigue strength. A numerical framework for predicting the fatigue life of butt-lap FSW specimens was developed, based on finite element analysis. This framework first accurately predicted the fatigue initiation location and direction using the theory of critical distances (TCD) with both the point method (PM) and line method (LM). Depending on the estimated fatigue initiation location, the fatigue life is then predicted using TCD and linear elastic fracture mechanics (LEFM) models. The numerical framework's efficiency was verified by comparing its predictions with experimental fatigue data from fatigue tests conducted on specimens under different loading configurations, demonstrating reasonable agreement between the predictions and experimental results.