Analyse sismique des bâtiments scolaires en béton armé avec remplissage de maçonnerie - Influence de la maçonnerie et prise en compte de l'irrégularité en plan

Au Québec, les écoles sont situées dans une région où l’aléa sismique est considéré modéré à élevé. La majorité de ces écoles ont été construites avant les années 70 et comportent de la maçonnerie non armée (MNA) qui est un matériau à ductilité faible. Au cours des séismes passés notamment celui du Saguenay en 1988, il semble que les structures comportant de la MNA constituent le type de structure le plus dangereux vis-à-vis du séisme. La performance sismique de ces écoles est alors mise en question d’autant plus que la plupart ont été construites avant l’introduction des normes parasismiques. Ce projet de recherche traite de la vulnérabilité sismique des écoles comportant de la MNA et s’inscrit à la suite d’un projet d’élaboration d’une procédure de classification des écoles dans l’Est du Canada. Il découle d’une initiative du Réseau Canadien pour la Recherche Parasismique (RCRP) qui vise des procédures d’analyse de ces bâtiments en vue d’un programme de réhabilitation d’écoles, lancé par le Ministère de l’Éducation, des Loisirs et du Sport (MELS). Une procédure à trois niveaux pour l’évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments dans l’Est du Canada a été élaborée par différents chercheurs de l’Université de Sherbrooke, de l’École de Technologie Supérieure et de l’Université McGill [Nollet et al., 2012]. Partant des conclusions de cette étude et d’une revue de littérature, les efforts de la recherche développeront un niveau d’évaluation sismique complète des écoles types au Québec comportant de la MNA comme murs de remplissage. Les objectifs seront donc de proposer un modèle adéquat du comportement sismique de la MNA issue de la littérature, étudier l’influence de la non linéarité de la MNA sur la réponse dynamique de ces écoles ainsi que l’influence de l’irrégularité en plan sur la réponse dynamique de ces écoles. La démarche comprend le développement des modèles Opensees [Mazzoni et al., 2004] et la modélisation des écoles génériques sur le logiciel OpenSees (l’un des défi majeur du projet), la validation des modèles à partir de valeurs empirique et expérimentale et enfin les analyses modales et temporelles.

Étude du comportement des piles de pont confinées de PRFC par écoute acoustique

Une structure en béton armé est sujette à différents types de sollicitations. Les tremblements de terre font partie des événements exceptionnels qui induisent des sollicitations extrêmes aux ouvrages. Pour faire face à cette problématique, les codes de calcul des ponts routiers font appel à une approche basée sur des niveaux de performance qui sont rattachés à des états limites. Actuellement, les états limites d'une pile de ponts en béton armé (BA) confinée à l'aide de polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) proposés dans la littérature ne prennent pas en compte le confinement lié au chemisage de PRFC en combinaison avec celui des spirales d'acier. Ce projet de recherche était la suite du volet de contrôle non destructif d'une étude réalisée en 2012 qui comprenait un volet expérimental [Carvalho, 2012] et un volet numérique [Jean, 2012]. L'objectif principal était de compléter l'étude du comportement des poteaux en BA renforcés de PRFC soumis à un chargement cyclique avec les données acoustiques recueillies par St-Martin [2014]. Plus précisément, les objectifs spécifiques étaient de déterminer les états limites reliés aux niveaux de performance et de caractériser la signature acoustique de chaque état limite (p. ex. fissuration du béton, plastification de l'acier et rupture du PRFC). Une méthodologie d'analyse acoustique basée sur l'état de l'art de Behnia et al. [2014] a été utilisée pour quantifier la gravité, localiser et caractériser le type de dommages. Dans un premier temps, les données acoustiques provenant de poutres de 550 mm x 150 mm x 150 mm ont permis de caractériser la signature acoustique des états limites. Puis, des cinq spécimens d'essai construits en 2012, les données acoustiques de trois spécimens, soient des poteaux circulaires d'un diamètre de 305 mm et d'une hauteur de 2000 mm ont été utilisée pour déterminer les états limites. Lors de ces essais, les données acoustiques ont été recueillies avec 14 capteurs de résonances qui étaient reliés à un système multicanal et au logiciel AEwin SAMOS 5.23 de Physical Acoustics Corporation (PAC) [PAC, 2005] par St-Martin [2014]. Une analyse de la distribution des paramètres acoustiques (nbr. de comptes et énergie absolue) combiné à la localisation des événements et le regroupement statistique, communément appelé clustering, ont permis de déterminer les états limites et même, des signes précurseurs à l'atteinte de ces états limites (p. ex. l'initiation et la propagation des fissures, l'éclatement de l'enrobage, la fissuration parallèle aux fibres et l'éclatement du PRFC) qui sont rattachés aux niveaux de performances des poteaux conventionnels et confinés de PRFC. Cette étude a permis de caractériser la séquence d'endommagement d'un poteau en BA renforcé de PRFC tout en démontrant l'utilité de l'écoute acoustique pour évaluer l'endommagement interne des poteaux en temps réel. Ainsi, une meilleure connaissance des états limites est primordiale pour intégrer les PRFC dans la conception et la réhabilitation des ouvrages.

Quantification de l'amortissement visqueux élastique des piles en béton armé des ponts routiers québécois

Le dimensionnement des ponts et viaducs au Canada se base sur la norme CAN/CSA S6-14. Pour le calcul de ces structures sous des charges extrêmes, des cartes d'aléa sismique sont produites par la Commission géologique du Canada selon un taux d'amortissement de 5 %. La norme propose des taux d'amortissement visqueux élastique de 2 % pour le béton et de 1 % pour l'acier. Un nouveau facteur de correction selon l'amortissement est mentionné dans cette norme pour modifier les spectres de réponse provenant des cartes sismiques. Plusieurs études sur des ouvrages d'art quantifient les taux d'amortissement visqueux élastique entre 1 % et 2 %, confirmant ainsi qu'il est nécessaire d'utiliser un facteur de correction des spectres pour éviter une sous-évaluation des déplacements au niveau du tablier. Le projet de recherche consiste à quantifier le taux d'amortissement visqueux élastique des ponts routiers grâce à des essais in situ sur des ouvrages du Québec. Les essais débutent avec l'acquisition de données à l'aide d'accéléromètres alors que le pont est sous vibrations ambiantes. Une fois les propriétés modales extraites, un essai sous vibrations forcées par balayage des fréquences est effectué, en ciblant les fréquences propres. L'interprétation de la réponse de la structure à ce dernier essai permet de trouver précisément l'amortissement. Une étude paramétrique sur le logiciel OpenSees est aussi effectuée pour évaluer l'impact de la variation du taux d'amortissement utilisé sur les déplacements du tablier lors d'un séisme. Les résultats démontrent que le taux d'amortissement visqueux élastique peut être aussi bas que 1 %, ce qui peut doubler la réponse en déplacements aux joints d'un pont par rapport à une analyse avec 5 % d'amortissement. Le mémoire cherche à clarifier l'utilisation de la norme S6-14, à démontrer l'importance d'utiliser un bon taux d'amortissement et à encourager l'utilisation d'un facteur de correction des spectres adéquat pour calculer la réponse sismique des ponts routiers québécois et canadiens. Des recommandations sont proposées dans ce sens.

Étude du comportement d'une section d'essais de chaussée de BAC avec des armatures en PRFV

Au Québec, l’épandage des sels de déglaçage pendant l’entretien hivernal des routes est l’une des causes de la corrosion des armatures en acier dans les ouvrages routiers en béton armé. La corrosion de l’acier crée des tensions internes dans le béton, ce qui entraine l’éclatement du béton qui enrobe l’armature d’acier. La durée de vie des infrastructures routières est par conséquent réduite et les coûts d’entretien sont augmentés. Le présent projet de recherche est né d’une collaboration entre le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des Transports (MTMDET) et l’Université de Sherbrooke. Il vise à étudier l’utilisation des barres en polymères renforcés de fibres de verre (PRFV), non sujettes à la corrosion dans les dalles en béton armé continu (BAC). Dans cette étude, une section de chaussée de 300 mètres de long a été instrumentée pendant la reconstruction de l’autoroute 40 Ouest à Montréal, pour caractériser le comportement à court et à long terme des dalles en BAC avec des armatures en PRFV. Les résultats expérimentaux montrent que les conditions climatiques affectent considérablement le comportement à la fissuration des dalles en BAC de PRFV et d’acier. Une analyse par éléments finis d’une section de la chaussée a été également réalisée avec le logiciel Abaqus en vue d’étudier l’influence de plusieurs paramètres tels que le taux d’armature longitudinale, les propriétés des barres de PRFV et leur profondeur, l’épaisseur de la dalle, le coefficient de dilatation thermique du béton et l’espacement des armatures transversales sur le comportement de la dalle en BAC de PRFV. Le modèle par éléments finis a été validé avec les résultats expérimentaux obtenus en chantier. Les résultats numériques montrent que le coefficient de dilatation thermique du béton, le taux d’armature longitudinale, les propriétés des barres de PRFV et leur positionnement dans la dalle, l’épaisseur de la dalle constituent les paramètres qui influencent le plus le comportement des dalles en BAC. Pour le dimensionnement des dalles en BAC de PRFV, des taux d’armature ainsi que des propriétés de barres de PRFV ont été proposés en tenant compte des résultats expérimentaux ainsi que de l’analyse par éléments finis.

Les représentations sociales d'enseignants de l'école primaire marocaine relativement aux élèves en difficultés d'apprentissage en mathématiques et à l'intervention auprès de cette catégorie d'élèves

Cette recherche a mené à une étude exploratoire des représentations sociales d'enseignants de l'école primaire marocaine au regard des élèves ayant des difficultés d'apprentissage en mathématiques et au regard de leur intervention auprès de cette catégorie d'élèves. Le chercheur a choisit six écoles à Casablanca au Maroc, 27 enseignants ont accepté d'être interviewé volontairement, les données recueillies étaient traitées par l'analyse de contenu de Laurence Bardin (1977). La recherche a montré que l'élève en difficultés d'apprentissage est celui qui ne sait ni lire ni écrire ni faire des mathématiques. L'élève en difficultés d'apprentissage en mathématiques est celui qui a des problèmes d'assimilation et d'inaptitude au calcul et aux opérations arithmétiques, identifié par les enseignants sur la base de l'observation des exercices, des résultats obtenus et la constatation des erreurs. De plus, les interventions des enseignants pour aider les élèves à surmonter leurs difficultés sont basées sur l'implication et la responsabilisation de la famille à contrôler l'élève à la maison plus l'adaptation des méthodes d'apprentissage des mathématiques en classe et l'amélioration de la relation professeur-élève.

Discours d'enseignants de sciences et technologies et de mathématiques du secondaire sur leur compréhension et leurs pratiques de l'interdisciplinarité

Le développement de curriculums moins cloisonnés a fait l'objet des récentes réformes scolaires de plusieurs systèmes éducatifs à travers le monde. Au Québec plus particulièrement, l'interdisciplinarité constitue l'une des principales orientations du Programme de formation de l'école québécoise (Gouvernement du Québec, 2001, 2004, 2007). Si au Québec la question de l'interdisciplinarité abordée sous l'angle des représentations des enseignants a fait l'objet de nombreuses explorations au primaire (Larose, Hasni et Lebrun, 2008; Larose et Lenoir, 1995; Lenoir, Geoffroy et Hasni, 2001; Lenoir, Larose, Grenon et Hasni, 2000; Lenoir, Larose et Laforest, 2001), elle a été très peu explorée au secondaire, plus particulièrement dans le domaine des sciences, technologies et mathématiques. Ce mémoire répond à la question : Quelle compréhension de l'interdisciplinarité se dégage du discours d'enseignants de STM du secondaire et à quelles pratiques de l'interdisciplinarité disent-ils recourir?Le cadre conceptuel a été construit autour du concept de l'interdisciplinarité scolaire (Lenoir et Sauvé, 1998), qu'il a été possible de discuter autour de quatre dimensions permettant de mieux en décrire les pratiques ciblant les dimensions conceptuelle, des finalités, opérationnelle et organisationnelle (Hasni, Lenoir, Larose, Samson, Bousadra et Satiro dos Santos, 2008). Nous avons recouru à une analyse de contenu (Bardin, 2007) afin de dégager le discours des enseignants à l'égard de celles-ci.

Le recours aux modèles dans l'enseignement de la biologie au secondaire : conceptions d'enseignantes et d'enseignants et modes d'utilisation

Le recours aux modèles et à la modélisation est mentionné dans la documentation scientifique comme un moyen de favoriser la mise en oeuvre de pratiques d'enseignement-apprentissage constructivistes pour pallier les difficultés d'apprentissage en sciences. L'étude préalable du rapport des enseignantes et des enseignants aux modèles et à la modélisation est alors pertinente pour comprendre leurs pratiques d'enseignement et identifier des éléments dont la prise en compte dans les formations initiale et disciplinaire peut contribuer au développement d'un enseignement constructiviste des sciences. Plusieurs recherches ont porté sur ces conceptions sans faire de distinction selon les matières enseignées, telles la physique, la chimie ou la biologie, alors que les modèles ne sont pas forcément utilisés ou compris de la même manière dans ces différentes disciplines. Notre recherche s'est intéressée aux conceptions d'enseignantes et d'enseignants de biologie au secondaire au sujet des modèles scientifiques, de quelques formes de représentations de ces modèles ainsi que de leurs modes d'utilisation en classe. Les résultats, que nous avons obtenus au moyen d'une série d'entrevues semi-dirigées, indiquent que globalement leurs conceptions au sujet des modèles sont compatibles avec celle scientifiquement admise, mais varient quant aux formes de représentations des modèles. L'examen de ces conceptions témoigne d'une connaissance limitée des modèles et variable selon la matière enseignée. Le niveau d'études, la formation préalable, l'expérience en enseignement et un possible cloisonnement des matières pourraient expliquer les différentes conceptions identifiées. En outre, des difficultés temporelles, conceptuelles et techniques peuvent friner leurs tentatives de modélisation avec les élèves. Toutefois, nos résultats accréditent l'hypothèse que les conceptions des enseignantes et des enseignants eux-mêmes au sujet des modèles, de leurs formes de représentation et de leur approche constructiviste en enseignement représentent les plus grands obstacles à la construction des modèles en classe.

Le concept de variabilité chez des enseignants de mathématiques au secondaire

La place tenue par la statistique dans la société actuelle fait en sorte qu’il devient important de s’interroger sur l’enseignement de cette discipline. Or, son enseignement qui est inclus, du moins au niveau pré-universitaire, dans les cours de mathématiques pose un défi majeur dû au fait que les raisonnements statistiques se distinguent considérablement des raisonnements associés aux autres domaines des mathématiques scolaires. En statistique, nous sommes en présence d’un degré d’incertitude qui est en contraste avec les conclusions déterministes auxquelles les mathématiques scolaires nous ont trop souvent habitués. La statistique fournit des outils pour étudier, entre autres, des phénomènes aux données variables; au coeur de la statistique se trouve alors le concept de variabilité. Par ailleurs, bien que la statistique prenne de plus en plus de place dans les programmes scolaires, le concept de variabilité même est peu nommé dans les programmes. De plus, la formation à la statistique et à l’enseignement de cette discipline occupe une place peu importante dans les cursus universitaires de formation à l’enseignement. Puisque l’enseignement du concept de variabilité apparaît fondamental, car au coeur de la pensée statistique, on peut se demander quelles sont les connaissances des enseignants à ce sujet compte tenu justement du peu de formation des enseignants dans ce domaine et du peu d’explicitation qu’en font les programmes scolaires. Les recherches dans le domaine de l’enseignement de la statistique ont proliféré depuis la fin du siècle dernier. Certaines concernent le concept de variabilité, mais elles ont surtout été menées chez des élèves. Très peu se sont préoccupées de la façon dont les enseignants de mathématiques du secondaire prennent en compte le concept de variabilité. Nous avons donc entrepris de répondre de manière exploratoire à la question suivante: quelles sont les connaissances didactiques des enseignants en rapport avec le concept de variabilité compte tenu de leurs connaissances disciplinaires ? Pour répondre à cette question, nous avons d’abord entrepris de cerner le concept de variabilité en statistique à travers, d’une part, les travaux sur la discipline et, d’autre part, les recherches sur les élèves. Nous nous sommes concentrés sur deux dimensions du concept présentes dans le curriculum du secondaire au Québec. La première, la variabilité échantillonnale, est associée aux fluctuations d’échantillonnage qui apparaissent dans les différences entre les échantillons tirés d’une même population. La seconde, la variabilité des données, réfère à la dispersion des données statistiques. Ceci a constitué le cadre conceptuel permettant la réalisation d’une recherche qualitative de nature exploratoire. La recherche a été menée auprès de douze enseignants de mathématiques du secondaire. Dans un premier temps, les enseignants devaient répondre individuellement au premier volet du questionnaire mettant de l’avant des situations de résolution de problèmes statistiques dans lesquels le concept de variabilité intervient. Il s’en suivait, dans un deuxième temps, une entrevue où les enseignants étaient regroupés en dyade. La première partie de l’entrevue portait sur les réponses des enseignants à ce premier volet du questionnaire, et ce, afin de porter un regard sur les connaissances disciplinaires des enseignants sur le concept de variabilité. Par la suite, les enseignants devaient répondre au deuxième volet du questionnaire. À cette étape, des tâches didactiques reliées à la pratique enseignante, en lien avec les situations statistiques du premier volet du questionnaire, étaient proposées afin d’explorer, cette fois, les connaissances didactiques des enseignants sur le concept en question. La présente recherche identifie certaines conceptions et difficultés liées à l’étude du concept de variabilité et complète les recherches antérieures sur le sujet. Elle permet aussi de porter un regard sur l’enseignement de ce concept, notamment en indiquant et en documentant des pistes d’interventions possibles pour l’enseignant confronté à des raisonnements et à des réponses d’élèves. De plus, cette étude montre l’influence des connaissances disciplinaires des enseignants sur leurs connaissances didactiques et laisse aussi présager de l’insuffisance de celles-ci pour le développement des connaissances didactiques. De nos résultats émergent des considérations pour la formation de futurs enseignants et met en exergue l’importance de s’attarder aux connaissances disciplinaires et didactiques des enseignants.

Élaboration d'une formation en ligne pour la partie mathématique du cours Projet interdisciplinaire et Probabilités et statistique offert au collégial.

Dès le départ, l'élaboration d'une formation en ligne pour le cours Projet interdisciplinaire et Probabilités et statistique offert au Collège Gérald-Godin est apparue comme une solution intéressante aux préoccupations des enseignantes et enseignants et aux différents problèmes rencontrés. Les enseignantes et enseignants du regroupement de mathématiques trouvaient important de développer l'autonomie chez les étudiantes et les étudiants afin de bien les former pour l'université. La partie mathématique du cours présentait aussi certaines difficultés au niveau de la détermination de moments de rencontres permettant la réalisation du projet de sondage réalisé en équipe, ainsi qu'au niveau de la reprise de la partie mathématique échouée du cours qui entraînait un retard dans l'obtention du diplôme d'études collégiales. La récension des écrits a permis de définir le projet de formation en ligne développée dans cet essai. Cette formation en ligne a été réalisée de façon modeste par l'auteure de cet essai. Même les étudiantes et les étudiants ont suivi la formation en ligne, il y a aussi eu des rencontres en présence avec l'enseignante. Cette formation en ligne a utilisée un mélange de trois modèles : la classe technologique ouverte, l'autoformation Web hypermédia et l'enseignement en ligne. Elle a respecté la structure d'apprentissage suivant la séquence Unités d'apprentissage/Objets d'apprentissage/Ressources pédagogiques et a été présentée sur la plate-forme Moodle du Collège Gérald-Godin. En plus de présenter les différentes notions dans différents contextes, cette formation a favorisé une approche constructiviste dans laquelle nous retrouvons un projet de sondage. En nous basant sur la recension des écrits, la méthodologie de cet essai présente de quelle façon nous avons procédé à l'élaboration de la formation en ligne. Elle indique comment nous avons structuré la formation; les activités d'apprentissage privilégiées lors de l'élaboration de la formation en ligne; les ressources pédagogiques à rendre disponibles ainsi que la forme de ces ressources pédagogiques afin d'assurer la qualité des ressources rendues disponibles. De plus, elle présente de quelle façon nous avons utilisé l'ensemble des ressources disponibles sur la plate-forme afin d'assurer le meilleur encadrement possible.