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.

L’organisation Opale : comment un modèle d'organisation influence-t-il l'intégration du développement durable?

Depuis plus d’un siècle, les organisations dominent par d’imposantes structures hiérarchiques et bureaucratiques. Cependant, face aux pressions externes et à l’environnement de plus en plus complexe, certaines adoptent peu à peu des pratiques plus flexibles afin de s’adapter à ce contexte. Un modèle organisationnel se démarque particulièrement en modifiant complètement son design et sa culture. Développée par Frédéric Laloux, l’organisation Opale se base sur trois principes : l’autogouvernance, la plénitude ainsi que la raison d’être évolutive. Le modèle Opale intègre un nouveau paradigme organisationnel axé sur une vision du monde véritablement intégrée, systémique et cohésive. Face à ce renouveau, cette étude vise à comprendre l’influence de ce modèle vis-à-vis de l’intégration du développement durable. Ainsi, cet essai a permis de déterminer si les principes de durabilité sont appliqués à l’intérieur de ce modèle. En complément, l’application des principes a aussi été évaluée auprès de deux cas au Québec similaires au modèle Opale. Pour ce faire, un outil d’analyse qualitative a été développé avec l’aide de deux cadres en développement durable reconnus et largement appliqués en organisations, soit le Framework for Strategic Sustainable Development et le référentiel québécois BNQ 21000. La grille d’analyse inclut des critères à l’intérieur de quatre sphères du développement durable : gouvernance, sociale, environnementale et économique. Deux analyses distinctes ont donc été réalisées : la première porte sur le modèle Opale et l’autre traite des deux cas d’organisation comparables au modèle Opale. Suite aux évaluations, les constats sont sensiblement les mêmes. Les résultats démontrent que l’intégration se manifeste davantage dans les sphères de gouvernance et sociale, mais nettement moins à l’intérieur de celles économique et environnementale. En effet, la sphère sociale reçoit un résultat parfait et la sphère de gouvernance se démarque principalement auprès des critères d’influence et de transparence. Étant donné que l’organisation Opale est au service d’une raison d’être évolutive, la dimension économique reçoit une attention différente. En effet, chez les organisations Opales, l’économie n’est jamais une finalité en soi, mais un moyen pour réaliser leur mission. Sur le plan environnemental, on remarque que seules les initiatives qui émergent des individus permettent l’intégration de cette sphère dans les cas où celle-ci ne fait pas formellement partie de l’énoncé de mission. Enfin, suite aux résultats, des pistes de réflexion additionnelles seraient intéressantes à poursuivre. D’abord, il s’avèrerait pertinent d’explorer davantage la gouvernance interne dans l’intégration du développement durable, car son influence semble être éminente. De plus, il apparait pertinent de cibler des méthodes permettant l’intégration de façon soutenue de la sphère environnementale. D’autres discussions traitent de l’impact d’une centralisation autour de la raison d’être, des démarches permettant d’intégrer le développement durable et leur potentiel, l’ampleur d’une transition d’un modèle traditionnel à un modèle autogéré ainsi que la possibilité de combiner ces modèles.

Durabilité aux cycles de gel-dégel de bétons fabriqués avec des liants binaires et ternaires

La dégradation du béton associée à l’exposition en ambiance hivernale rigoureuse est une problématique connue en Amérique du Nord en raison de la sévérité du climat en période hivernale. Un des types de dégradation, la fissuration interne, se manifeste par l'apparition d'une intense microfissuration du béton en surface, mais aussi à l'intérieur de la masse. Celle-ci peut conduire à une perte de cohésion du matériau, réduisant ses caractéristiques mécaniques et sa perméabilité. Dans un souci de développement durable et de recherche performancielle, des liants ternaires, comprenant des ajouts minéraux autre que la fumée de silice ont été développés. Les études scientifiques portant sur l’influence du facteur d’espacement à ce type de dégradation sont peu nombreuses, voire inexistantes. Il est par conséquent important de vérifier si les spécifications actuelles permettent d’assurer la confection d’un matériau durable au gel. Dans ce mémoire, nous avons étudié l’influence du facteur d’espacement, du paramètre E/L, de l’influence du type de superplastifiant et d’un granulat marginal sur la résistance à la fissuration interne des bétons en utilisant l’essai accéléré normalisé ASTM C666, procédure A lors de l’utilisation de liants ternaires. Une grande partie de cette recherche a porté sur l’étude de la relation entre le facteur d’espacement et la tenue aux cycles gel-dégel des bétons. Le projet s’est divisé en 4 phases, la première a permis de déterminer un intervalle contenant le facteur d’espacement critique pour chacun des liants étudiés. Il est ainsi établi qu’il est nécessaire d’avoir un facteur d’espacement inférieur à 340 µm pour assurer la durabilité des bétons V-S formulés à partir de liants ternaires. La deuxième phase a montré que le type de superplastifiant n’influe pas sur le facteur d’espacement critique, mais change les caractéristiques du réseau d’air à l’état frais. La troisième phase a porté sur l’analyse de l’influence d’une variation du rapport E/L sur la durabilité au gel-dégel. Il en résulte qu’une variation dans les limites permises n’a pas d’incidence sur le facteur d’espacement critique tant que les hypothèses restent dans l’intervalle prescrit par le tome VII de la norme 3101. La dernière et quatrième phase a permis de montrer que le granulat marginal sélectionné n’a pas d’incidence particulière sur la résistance au gel-dégel en fissuration interne.

Des critères d’évaluation génériques et une grille d’évaluation à échelles descriptives globales pour évaluer des apprentissages en créativité au collégial

Le sujet de cette recherche porte sur l'évaluation des apprentissages en créativité au collégial. Il est possible d'évaluer des apprentissages en créativité en s'appuyant sur les fondements de l'évaluation dans une approche par compétences notamment ce qui relève des procédés reliés au jugement professionnel. Par conséquent, l'objectif général de cette recherche-développement vise à cerner les critères d'évaluation associés à la créativité et à développer une grille d'évaluation à échelles descriptives pour aider les enseignantes et les enseignants des programmes d'études cibles éprouvant des difficultés à évaluer les apprentissages en créativité. Pour ce faire, nous avons réalisé une recherche-développement s'inscrivant dans un paradigme compréhensif/interprétatif ainsi qu'une méthodologie de recherche qualitative/interprétative. Cette recherche a ciblé trois programmes d'études offerts au cégep Marie-Victorin pour leur diversité de point de vue. Il s'agit des programmes d'arts plastiques, de techniques d'éducation spécialisée et de design de mode. Trois individus du corps professoral, un par programme d'études cible, ont été sélectionnés pour participer à cette recherche. Deux entrevues individuelles semi-dirigées à des étapes distinctes ainsi qu'une observation de matériel pédagogique représentent les techniques utilisées lors de la collecte et de l'analyse des données. Nous avons déduit quatre faits saillants des résultats de notre recherche-développement qui selon nous, peuvent alimenter les enseignantes et les enseignants des programmes d'études cibles éprouvant des difficultés à évaluer les apprentissages en créativité rejoignant ainsi notre objectif général de recherche. D'abord, malgré la diversité des domaines choisis, il y existe plusieurs similitudes. Les résultats ont confirmé notre hypothèse de départ qu'il était possible de repérer parmi des domaines différents des caractéristiques et des qualités communes en ce qui concerne l'interprétation du concept de créativité. Ces similitudes ont orienté la production des outils développés vers une forme générique. En deuxième lieu, la comparaison des données provenant des trois programmes cibles a mené à la formulation de onze critères pouvant s'appliquer de façon générique à ceux-ci. La validation interne des outils développés a fait émerger les deux autres faits saillants. En ce qui concerne le choix des critères d'évaluation génériques et la pertinence d'avoir construit trois échelles descriptives globales selon le produit créatif, le processus créatif et la personne créative/propos, notre décision d'avoir cerné et séparé les critères d'évaluation selon ces 3P associés à l'évaluation a été confirmée. Les propos des trois individus interviewés ont révélé que cette distinction peut contribuer à démystifier l'évaluation des apprentissages en créativité en favorisant une meilleure interprétation du produit créatif, du processus créatif et de la personne créative/propos ainsi que les caractéristiques et les qualités qui servent à les évaluer. Finalement, certains résultats lors de l'étape de la validation interne ont révélé que les outils développés ne sont pas figés dans leur forme ni dans leur contenu et peuvent évoluer et s'adapter aux besoins du domaine visé. En ce sens, nous considérons que l'aspect pragmatique de recherche a été rencontré, le désir de développer des outils d'évaluation pouvant aider les enseignantes et les enseignants dans un contexte pratique où il s'agit d'évaluer les apprentissages en créativité. Les résultats obtenus ont fait émerger quelques pistes de recherches futures notamment a) une expérimentation en classe des outils développés lors d'une recherche évaluative ou d'une recherche-action et b) une recherche-développement pour produire une version adaptée des outils propre à une situation donnée dans un domaine.

Intégration de pales en céramique dans un rotor de microturbine axiale en configuration renversée

Le marché de l'énergie distribuée est actuellement en pleine expansion et favorise l'intégration d'une multitude de sources d'énergie, et les machines à combustion interne ne sont pas exclues. Les moteurs à piston sont actuellement les principaux acteurs du marché, en raison de leur rendement élevé et de leur faible coût en capital. Cependant, la réglementation de plus en plus sévère sur les émissions ainsi que les coûts liés à la maintenance et les temps d'arrêt sont prohibitifs pour ce type de machines, en particulier dans le segment de basse puissance et de production d’énergie et de chaleur combinées (CHP). C'est là que les microturbines opérant sous le cycle récupéré – de petites turbines à gaz qui produisent moins de 1 MW de puissance – ont un avantage concurrentiel, grâce à moins de pièces en mouvement, une combustion plus propre et une température élevée d'échappement. Les petites turbomachines récupérées doivent atteindre des températures d'entrée de turbine (TIT) très élevées, requises pour atteindre 40% de rendement thermique. Les céramiques non refroidies offrent une solution très attrayante, avec plusieurs essais mais des résultats peu concluants dans la littérature. Ce travail présente une nouvelle architecture qui prend en charge des pales en céramique monolithique dans un environnement d’opération à chaud. La turbine renversée en céramique (ICT) est constituée d'un moyeu métallique flexible qui fournit une base souple pour les pales individuelles en céramique qui sont supportées par l'extérieur par un anneau en composite carbone-polymère. Les forces centrifuges chargent les pales en compression au lieu d’en tension, exploitant ainsi la résistance en compression typiquement élevée des céramiques techniques. Le document présente la validation expérimentale entreprise pour vérifier l'intégrité structurelle d’un prototype de configuration ICT à petite échelle, dans des conditions de fonctionnement à froid et à chaud, ainsi que les étapes qui y ont mené. Les résultats expérimentaux montrent que l'ICT supporte des pales en alumine dans les tests à froid et le nitrure de silicium pour des températures d'entrée du rotor jusqu'à 1000 K, avec des vitesses de pointe de pale atteignant 271 m/s. L’incursion d’objet domestique, l'événement le plus désastreux à se produire dans les turbines en céramique dans la littérature, n'a pas causé de dommages aux pales dans cette configuration. Ces résultats indiquent que l'architecture ICT est robuste et viable, et que le développement peut être poursuivi pour augmenter la TIT et la vitesse de pointe de la turbine, afin d’éventuellement parvenir à une microturbine récupérée en céramique de 1600 K de TIT.

Influence de la taille et de la gradation des particules sur la résistance au cisaillement et le comportement dilatant des matériaux granulaires

Résumé : Cette étude examine l'impact de la taille et de la gradation de particules sur les corrélations théoriques et empiriques existantes les plus connues entre la résistance au cisaillement et le comportement dilatatant des matériaux granulaires en condition de déformation plane et en compression triaxiale drainée. À cette fin, 276 tests de cisaillements symétriques directs et 35 tests de compressions triaxiales drainées ont été menés sur des échantillons composés de billes de basalte (particules rondes), et de sables constitués de particules angulaires (sable de Péribonka et sable d'Eastmain) sur une échelle de 63 µm à 2000 µm afin d'évaluer leur résistance au cisaillement et leur comportement de dilatance sur une vaste échelle de pressions normales et de densités relatives initiales. Premièrement, la fiabilité et l'applicabilité des limites de mesure à l’aide de tests physiques de cisaillements symétriques directs dans l'interprétation de la résistance au cisaillement frictionnel en déformation plane des matériaux granulaires ont été discutées et confirmées par l'usage du code informatique DEM, SiGran. L'accent a été particulièrement mis sur la validation du modèle DEM au moyen de comparaison des résultats des simulations DEM avec leurs équivalents physiques à une échelle macro. Les résultats virtuels DSA sont abordés du point de vue de la coaxialité entre les principales tensions et les principales directions des paliers de pression ainsi que de la déviation de la direction d'extension nulle à partir de la direction horizontale. Les résultats numériques fournissent également des données quantitatives sur les différentes formes d'énergie consommées durant le cisaillement confirmées par d'autres résultats physiques et numériques publiés. Sur la base des postulats précédents, un examen minutieux des résultats des essais de cisaillements directs et de données issues de la littérature a été accompli afin d'évaluer la fiabilité des formules empiriques bien connues de Bolton et Collins et al. avec leurs constantes couramment employées en condition de déformation plane. L'étude montre qu'une application des relations empiriques de force-dilatation de cisaillement avec les constantes proposées par Bolton (1986) et Collins et al. (1992) aux sables ayant une distribution de taille de particules différente peut conduire à surestimer leurs valeurs en terme de force de cisaillement. Dans cette étude, les coefficients des équations de Bolton et Collins et al. ont donc été ajustée afin de prendre en compte les caractéristiques des particules, en particulier le diamètre médian, D50. De manière analogue, les effets microstructuraux imposés par la géométrie interne des particules (par exemple la taille, la forme et la gradation des particules) sur la relation tension-dilatation très connue, celle de Rowe (1962), et son ajustement empirique en condition triaxiale drainée ont été examinés dans cette étude. Une comparaison des prédictions des formules proposées avec les données de force de cisaillement issues de la littérature fournit de nombreuses preuves en faveur des contraintes mises en place au sein des relations existantes de force-dilatation de cisaillement en condition de déformation plane et triaxiale. Ces comparaisons prouvent également que la prise en compte de la taille des grains conduit à des résultats plus tangibles que lorsque la taille de la particule n'est pas considérée. Les formules de force-dilatation ajustées peuvent se révéler avantageuses pour évaluer indépendamment la cohérence des forces de cisaillement déterminées expérimentalement et pour introduire des lois d’écoulement plus précises dans les analyses géotechniques analytiques et numériques.