Un modèle pour les algorithmes avec retour sur trace dans les tuteurs par traçage de modèles

La présente thèse décrit des travaux de recherches effectués sur des systèmes tutoriels intelligents (STI) et plus précisément sur les tuteurs par traçage de modèle (MTT). Les travaux de recherche présentés ici s’intéressent à la conception de MTT pour des domaines dans lesquels les étudiants peuvent résoudre la tâche qui leur est assignée de plusieurs façons. Ces domaines comportent parfois des algorithmes avec retour sur trace lorsque l’étudiant ne sait pas forcément quelles sont les alternatives qui feront progresser correctement l’état de la tâche.Cette thèse présente dans un premier temps un système de représentation de connaissances pour les algorithmes avec retour sur trace qui rend les connaissances de cet algorithme exploitables par des agents logiciels. Elle présente dans un second temps un ensemble de processus qui exploitent ces connaissances dans le cadre de MTT pour assurer automatiquement le suivi de l’étudiant et ainsi que la production d’interventions pédagogiques. En premier, ces interventions consistent à fournir à l'étudiant de l’aide pour la prochaine étape qui explique quelles sont les possibilités dont dispose l'étudiant et comment déterminer laquelle est la meilleure. En deuxième, elles fournissent à l'étudiant des rétroactions stratégiques qui lui confirment que son action est valide tout en l’informant de l’existence d’une meilleure alternative le cas échéant. Enfin, elles fournissent à l'étudiant des rétroactions négatives qui lui apprennent dans quelles situations les actions invalides qu’il vient d’effectuer s’appliquent.Une expérimentation a été réalisée avec des étudiants de biologie de l’Université de Sherbrooke pour évaluer les effets de ces interventions sur les choix des étudiants au cours de la résolution de la tâche. Les résultats de cette expérience montrent que les étudiants bénéficiant de ces interventions effectuent plus souvent des choix optimaux, et démontrent ainsi une plus grande maîtrise du domaine.

Modèle analytique de pénétration de particules dans la peau par injection biolistique

L'objectif principal de ce projet était de comprendre et d'identifier les paramètres et conditions influençant la pénétration de microparticules dans la peau afin d'améliorer l'efficacité de l'injecteur sans-aiguille. De toute évidence, les modèles présents dans la littérature ne conviennent pas pour décrire, de façon analytique, les phénomènes qui se produisent lorsque les microparticules pénètrent dans la peau ni même lorsqu'un projectile sphérique est projeté dans un gel. Pour atteindre l'objectif du projet, il a d'abord été nécessaire d'avoir une vue d'ensemble de ce qu'est l'injection sans aiguille et de son fonctionnement ainsi que de connaître les particularités de la peau. Ensuite, l'étude des différents modèles présents dans la littérature, pour l'injection sans aiguille, mais aussi dans le domaine de la balistique a apporté des pistes de réflexion afin de développer le modèle analytique. Face aux imprécisions des paramètres reliés aux microparticules ainsi qu'à la peau et face à l'absence d'outils pour raffiner les paramètres, le modèle a été développé avec un système macroscopique. Ainsi, des projectiles macroscopiques ont été tirés dans des gels transparents afin de visualiser les phénomènes qui se produisent et de suivre la position du projectile dans le gel en temps réel. Ces données ont ensuite été utilisées afin d'établir un système de forces pouvant décrire correctement les forces appliquées sur le projectile et prédire la profondeur maximale atteinte par celui-ci. Des tests d'indentation quasi-statiques et dynamiques ont aussi été effectués sur les gels afin de caractériser leurs propriétés mécaniques et viscoélastiques et d'approfondir la compréhension de leur mécanisme de rupture. Les trois contributions significatives de cette thèse sont le développement d'un modèle analytique de pénétration de projectiles dans des gels, une méthode de caractérisation de la viscosité et de la contrainte ultime à la rupture à de hauts taux de déformation ainsi que l'estimation de la vitesse limite pour qu'un projectile pénètre le gel en fonction des paramètres intrinsèques du projectile et du gel. En ce qui a trait à la peau, le modèle prédit correctement la profondeur finale atteinte par les microparticules ayant un diamètre plus grand ou égal à celui des cellules (pénétration extracellulaire), mais n'est pas valide pour les microparticules ayant un diamètre plus petit que la cellule, car le mécanisme de pénétration est différent (pénétration intracellulaire).

La Thérapie d'impact et la relation d'aide ponctuelle : divergences et convergences

Le modèle de la relation d'aide ponctuelle en psychologie des relations humaines est une approche qui a été développée à l'Université de Sherbrooke. Ce modèle d'intervention se base principalement sur la théorie de l'actualisation et sur les principes de la coopération (St-Arnaud, 1996, 1995). Croyant que tout individu possède les ressources pour résoudre ses problèmes et s'autodéterminer, les tenants de ce modèle travaillent en collaboration avec leurs clients afin d'activer leur processus naturel de croissance. La Thérapie d 'Impact, pour sa part, est une nouvelle approche qui a été développée par Ed J acobs, Ph.D. (1994), de l'Université de West Virginia aux États-Unis. Ce modèle d'intervention est actuellement popularisé au Canada par la psychologue Danie Beaulieu, Ph.D. et Maître Certifiée en Thérapie d'impact. Cette approche utilise des moyens concrets, dynamiques et visuels afin d'impliquer davantage l'aidé dans son processus thérapeutique. Pour ce faire, elle intègre plusieurs courants psychologiques dont, entre autres : l’Analyse Transactionnelle (Stewart & Joines, 1987), la Thérapie Émotivo-rationnelle (Ellis, 1962), la Thérapie de la Réalité (Glasser & Zunin, 1979), des techniques de la Gestalt (Passons, 1975), etc.

Apprendre avec le support d'aides-apprenants : un modèle d'intervention préventive du décrochage scolaire à la Commission scolaire catholique de Sherbrooke

Apprendre avec le support d'aides-apprenants se veut un programme préventif du décrochage scolaire visant l'ensemble des jeunes fréquentant les écoles de niveau primaire. Il vise essentiellement, à travers le processus d'apprentissage de l'élève, une modification ou un changement dans l'intervention et les interactions des différents acteurs scolaires, qu'ils soient directeur-trice, enseignants-es, parents et élèves afin d'améliorer la qualité du vécu pédagogique de ces jeunes. La motivation scolaire, l'estime de soi, la responsabilisation dans les apprentissages et la coopération sont les thèmes au centre de la conception de ce projet qui a été expérimenté et évalué auprès de deux groupes d'élèves (N = 54) d'une école primaire de la Commission Scolaire Catholique de Sherbrooke. L'évaluation a permis de recueillir des données de nature quantitative ainsi que de nature qualitative, permettant de justifier, l'efficience et l'efficacité d'un tel projet dans la recherche d'une meilleure qualité de vie au plan pédagogique. Les résultats obtenus démontrent la pertinence de poursuivre et d'assurer la continuité d'une telle démarche pédagogique afin que puissent en bénéficier à court, moyen et long terme les premiers utilisateurs des services éducatifs, à savoir les élèves. Un guide : Apprendre avec le support d'aides-apprenants, construit à partir de l'expérimentation du projet Apprendre à apprendre, permet aux différents partenaires-éducateurs l'élaboration de nouvelles stratégies pédagogiques amenant à la réalisation de l'école milieu de vie.

Comparisons of an aerosol transport model with a 4-year analysis of summer aerosol optical depth retrievals over the Canadian Arctic

Abstract : This is a study concerning comparisons between the Dubovik Aerosol optical depth (AOD) retrievals from AEROCAN (ARONET) stations and AOD estimates from simulations provided by a chemical transport model (GEOS-Chem : Goddard Earth Observing System Chemistry). The AOD products associated with the Dubovik product are divided into total, fine and coarse mode components. The retrieval period is from January 2009 to January 2013 for 5 Arctic stations (Barrow, Alaska; Resolute Bay, Nunavut; 0PAL and PEARL (Eureka), Nunavut; and Thule, Greenland). We also employed AOD retrievals from 10 other mid-latitude Canadian stations for comparisons with the Arctic stations. The results of our investigation were submitted to Atmosphere-Ocean. To briefly summarize those results, the model generally but not always tended to underestimate the (monthly) averaged AOD and its components. We found that the subdivision into fine and coarse mode components could provide unique signatures of particular events (Asian dust) and that the means of characterizing the statistics (log-normal frequency distributions versus normal distributions) was an attribute that was common to both the retrievals and the model.

Étude de l'ajustement de pratiques vers une gestion différenciée de l'activité éducative par des directions d'établissement expérimentation d'un modèle d'accompagnement collectif

Les résultats de l'étude viennent réaffirmer la complexité des responsabilités éducatives d'une direction d'établissement. Pour répondre aux particularités du milieu, la direction est appelée à sortir des cadres habituels, à se questionner et à innover avec les membres de l'équipe-école, et ce, selon un savoir-agir situé guidant une gestion différenciée des activités éducatives. Huit balises viennent guider l'ajustement de ces pratiques.Les résultats permettent aussi d'expliciter en quoi le modèle d'accompagnement collectif devient une façon pour la direction d'établissement de prendre du recul, de sortir du sentiment d'isolement et de développer ses compétences. Ces résultats permettent de répondre à la question de recherche : en quoi un modèle d'accompagnement collectif est apte à soutenir l'ajustement de pratiques vers une gestion différenciée de l'activité éducative chez des directions d'établissement? Trois objectifs en découlent : 1) décrire et mettre en oeuvre un modèle d'accompagnement collectif 2) décrire et analyser les pratiques de gestion différenciée de l'activité éducative et 3) expliciter en quoi un modèle d'accompagnement collectif est apte à soutenir l'ajustement de pratiques vers une gestion différenciée de l'activité éducative chez des directions d'établissement. La démarche méthodologique rend compte de la double posture qu'occupe la personne accompagnatrice-chercheure et accompagnatrice-formatrice ayant accompagné et travaillé avec deux cohortes de neuf directions ou directions adjointes d'établissement de l'ordre d'enseignement primaire et secondaire, au sein de deux commissions scolaires de caractéristiques sociogéographiques différentes, sur une période de 15 mois. À partir d'une expérimentation, la démarche méthodologique donne la parole aux membres acteurs-praticiens et cochercheurs, les directions d'établissement. Chaque direction était alors invitée à conduire un projet professionnel d'intervention (PPI) selon la réalité éducative de son milieu. C'est donc à partir de l'analyse des PPI et des dires des membres acteurs-praticiens et cochercheurs que l'étude met en lumière des savoirs théoriques, praxéologiques et expérientiels de cette recherche-action.

Motivation à apprendre des élèves et modèle d'autorité de l'enseignant étude du lien au travers des perceptions d'élèves de troisième d'enseignement agricole

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une thématique d'interrelation recherche-formation-pratique. Elle a pour objectif principal d'étudier le lien entre les perceptions motivationnelles à apprendre d'élèves de troisième d'enseignement agricole et leur perception du modèle d'autorité de l'enseignant. Son caractère novateur repose sur l'interculturalité des approches utilisées: la motivation à apprendre empruntée aux études nord-américaines et le modèle d'autorité de l'enseignant empruntée aux études françaises. L'étape de recension des écrits nous a permis de préparer le terrain à un questionnaire de type quantitatif. Il comprend deux sections sur les modèles d'autorité (autoritaire et d'autorité) et trois sections sur les perceptions motivationnelles (valeur, sentiment de compétence et contrôlabilité) en lien avec deux matières: français et STP (sciences et techniques professionnelles). À la suite de cette investigation, les entrevues menées ont permis de découvrir deux cas de figure non envisagés au départ. Le premier est qu'un enseignant de tendance autoritaire sur l'axe relationnel n'altère pas la perception de la valeur de la matière si celui-ci autonomise et responsabilise les élèves et s'il est impliqué dans leur réussite. Il en est de même si cela rejoint les buts éloignés des élèves (brevet, projet personnel ou professionnel). Enfin, il ressort des résultats un troisième modèle d'autorité de l'enseignant inattendu qu'est l'enseignant manquant d'autorité. Il fait apparaître le besoin des élèves d'avoir un enseignant cadrant sur l'axe relationnel afin de contenir les apprentissages. Même si les apprentissages sont variés et novateurs et que l'enseignant est disponible et explique bien ses cours, ils ne sont pas suffisants pour motiver les élèves rencontrés. Il semble que le cadre donné par l'enseignant les sécurise, donne de la fiabilité à l'enseignant et de la valeur à la matière même s'il est de tendance autoritaire.

Coconstruction d'un modèle cognitif et l'apprentissage d'une compétence en vue d'assurer la validité et l'équité de son évaluation : le cas de la compétence "Exercer un jugement clinique infirmier

L'évaluation des compétences comporte des enjeux éthiques reliés à la validité et l'équité des inférences évaluatives. Ces valeurs édumétriques sont fortement compromises lorsque l'objet et les critères d'évaluation ainsi que les pratiques évaluatives des évaluateurs ne tiennent pas compte des caractéristiques du concept de compétence, notamment son caractère développemental. Un système d'évaluation des compétences fondé sur le modèle cognitif de l'apprentissage, congruent avec le concept de compétence, est plus susceptible d'assurer la validité et l'équité des inférences évaluatives. La compétence "Exercer un jugement clinique infirmier" fut choisie pour élaborer un modèle cognitif de l'apprentissage pour les trois années de formation au baccalauréat en sciences infirmières. De plus, des indicateurs de développement ont été identifiés pour les trois niveaux de développement de cette même compétence. Une approche collaborative a été privilégiée pour atteindre ces objectifs. Le groupe collaboratif, composé de trois tutrices, de trois infirmières-monitrices et de la chercheuse, a analysé six récits d'expérience d'évaluation de cette compétence chez des étudiants de ce programme. L'analyse des données a conduit à une première version du modèle cognitif de l'apprentissage de la compétence "Exercer un jugement clinique infirmier" qui fut validée et améliorée par les partenaires de recherche. La logique de progression des apprentissages critiques et la concrétisation de ceux-ci par les indicateurs de développement ont été confirmées par des experts académiques. Les résultats montrent également des interinfluences entre les paramètres de cette compétence qui appuient la nécessité de réaliser tous les apprentissages critiques d'un même niveau pour l'atteindre. Les retombées de cette étude concernent les programmes de formation en sciences infirmières ainsi que ceux destinés à l'intégration des nouvelles infirmières dans les milieux cliniques. Les résultats de l'étude incitent aussi à poursuivre des recherches ultérieures pour compléter ce modèle cognitif de l'apprentissage et également à en construire pour d'autres compétences professionnelles.

L'agencement des relations père-enfant et mère-enfant : liens avec le développement social d'enfants d'âge préscolaire de familles nucléaires

Ce mémoire s'intéresse à l'agencement des relations qu'un enfant maintient avec ses deux parents et à leurs effets sur le développement social de l'enfant. Plus spécifiquement, ce mémoire explore les relations d'attachement et d'activation. Si le premier terme ferait traditionnellement référence à la relation spécifique entre une mère et son enfant, l'activation concernerait plutôt, selon certains auteurs, la relation entre un père et son enfant. Les psychoéducatrices et psychoéducateurs sont très souvent appelés à soutenir les personnes sur le plan de leur développement social. L'une des fondations cruciales du développement de la socialité serait la première relation créée et maintenue entre un enfant et son premier donneur de soins : la relation d'attachement. En effet, la relation d'attachement, selon la définition classique, référerait davantage à la relation spécifique que les enfants maintiendraient généralement avec leur mère. La façon dont l'enfant entrera ultérieurement en contact avec les personnes de son environnement pourrait être calquée sur cette première relation. Si, au départ, on s'intéressait davantage à l'attachement mère-enfant, plusieurs études ont tenté d'intégrer le père au modèle classique de l'attachement. Il semble que les pères s'intégreraient plus difficilement à ce modèle classique. Certains l'expliquent en faisant valoir que les prémisses théoriques de l'attachement se seraient plutôt concentrées sur la dimension simplement sécuritaire qui serait plus adaptée pour les mères. Les pères auraient un mode d'entrée en relation avec leurs enfants qui serait beaucoup plus dynamique, caractérisé par des jeux physiques chaleureux, mais où les limites seraient clairement définies par l'autorité du parent. Ce type de relation s'appelle la relation d'activation. La relation d'activation favoriserait chez l'enfant la persévérance et l'autorégulation face à l'exploration sécuritaire de son environnement, et par le fait même, constituerait le pendant exploratoire de la relation d'attachement. Des études ont déjà montré les liens de la relation d'activation avec le développement social de l'enfant. Si le cadre théorique de l'activation a été pensé en fonction du père, il reste encore à savoir si la mère peut aussi prendre sa place dans cette relation dynamisante. Alors qu'au Québec, l'organisation des rôles familiaux est en constante évolution, il convient de bien comprendre d'abord les agencements relationnels de la famille nucléaire afin d'éventuellement outiller les parents de familles d'autres types. Pour explorer les mécanismes relationnels, une recension des écrits systématique a été réalisée. L'un des constats les plus intéressants de cette recension est l'absence d'études ayant étudié l'activation et le développement social auprès des enfants de plus de 36 mois. De plus, les deux types de relations (attachement et activation) n'ont pas été vérifiés chez les deux parents d'une famille nucléaire. Un dernier constat concerne enfin les instruments utiliser pour mesurer le construit de la sécurité d'attachement : il semble que, selon l'outil choisi et le type de variable utilisé, les constats réalisés sur la sécurité d'attachement diffèrent. Afin de répondre à cette lacune, le présent projet propose une avenue novatrice, à titre exploratoire : vérifier l'agencement des relations d'activation et d'attachement dans une triade familiale (un enfant et ses deux parents biologiques), et son lien avec le développement social de l'enfant. Étant donné les ressources limitées, seulement cinq cas ont été recrutés. Des données ont été collectées par observation directe et indirecte, selon un devis transversal. Puis les données ont été analysées d'abord de façon descriptive. Quelques analyses corrélationnelles ont toutefois été réalisées à titre exploratoire. Malgré l'impossibilité de généraliser les résultats de cette étude, ces derniers présentent plusieurs points similaires à la littérature scientifique. Le constat le plus évident est le lien entre les problèmes d'activation et les difficultés de comportements internalisés qui ont aussi été documentés dans la littérature scientifique. Ce projet consolide l'intérêt de s'intéresser aux deux dimensions de la relation parent-enfant, tant en recherche que sur le plan de l'évaluation psychosociale de l'enfant.

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.

Spatialisation du modèle de couvert nival SNOWPACK dans le Nord canadien pour l’étude de l’accès à la nourriture du caribou de Peary

Le caribou de Peary est l’unité désignable du caribou la plus septentrionale ; sa population a chuté d’environ 70% au cours des trois dernières générations. Le Comité sur la situation des espèces en péril au Canada (COSEPAC) identifie les conditions difficiles d’accès à la nourriture à travers le couvert nival comme le facteur le plus influant contribuant à ce déclin. Cette étude se concentre sur l’établissement d’un outil spatial de caractérisation des conditions nivales pour l’accès à la nourriture du caribou de Peary dans le Nord canadien, utilisant des simulations du couvert nival générées avec le logiciel suisse SNOWPACK à partir des données du Modèle Régional Climatique Canadien. Le cycle de vie du caribou de Peary a été divisé en trois périodes critiques : la période de mise bas et de migration printanière (avril – juin), celle d’abondance de nourriture et de rut (juillet – octobre) et celle de migration automnale et de survie des jeunes caribous (novembre – mars). Les conditions nivales sont analysées et les simulations du couvert nival comparées aux comptes insulaires de caribous de Peary pour identifier un paramètre nival qui agirait comme prédicateur des conditions d’accès à la nourriture et expliquerait les fluctuations des comptes de caribous. Cette analyse conclue que ces comptes sont affectés par des densités de neige au-dessus de 300 kg/m³. Un outil logiciel cartographiant à une échelle régionale (dans l’archipel arctique canadien) les conditions d’accès à la nourriture possiblement favorables et non favorables basées sur la neige est proposé. Des exemples spécifiques de sorties sont données pour montrer l’utilité de l’outil, en cartographiant les pixels selon l’épaisseur cumulée de neige au-dessus de densités de 300 kg/m³, où des épaisseurs cumulées au-dessus de 7000 cm par hiver sont considérées comme non favorables pour le caribou de Peary.

Algorithme de reconstruction itératif pour tomographie optique diffuse avec mesures dans le domaine temporel

L'imagerie par tomographie optique diffuse requiert de modéliser la propagation de la lumière dans un tissu biologique pour une configuration optique et géométrique donnée. On appelle cela le problème direct. Une nouvelle approche basée sur la méthode des différences finies pour modéliser numériquement via l'équation de la diffusion (ED) la propagation de la lumière dans le domaine temporel dans un milieu inhomogène 3D avec frontières irrégulières est développée pour le cas de l'imagerie intrinsèque, c'est-à-dire l'imagerie des paramètres optiques d'absorption et de diffusion d'un tissu. Les éléments finis, lourds en calculs, car utilisant des maillages non structurés, sont généralement préférés, car les différences finies ne permettent pas de prendre en compte simplement des frontières irrégulières. L'utilisation de la méthode de blocking-off ainsi que d'un filtre de Sobel en 3D peuvent en principe permettre de surmonter ces difficultés et d'obtenir des équations rapides à résoudre numériquement avec les différences finies. Un algorithme est développé dans le présent ouvrage pour implanter cette approche et l'appliquer dans divers cas puis de la valider en comparant les résultats obtenus à ceux de simulations Monte-Carlo qui servent de référence. L'objectif ultime du projet est de pouvoir imager en trois dimensions un petit animal, c'est pourquoi le modèle de propagation est au coeur de l'algorithme de reconstruction d'images. L'obtention d'images requière la résolution d'un problème inverse de grandes dimensions et l'algorithme est basé sur une fonction objective que l'on minimise de façon itérative à l'aide d'une méthode basée sur le gradient. La fonction objective mesure l'écart entre les mesures expérimentales faites sur le sujet et les prédictions de celles-ci obtenues du modèle de propagation. Une des difficultés dans ce type d'algorithme est l'obtention du gradient. Ceci est fait à l'aide de variables auxiliaire (ou adjointes). Le but est de développer et de combiner des méthodes qui permettent à l'algorithme de converger le plus rapidement possible pour obtenir les propriétés optiques les plus fidèles possible à la réalité capable d'exploiter la dépendance temporelle des mesures résolues en temps, qui fournissent plus d'informations tout autre type de mesure en TOD. Des résultats illustrant la reconstruction d'un milieu complexe comme une souris sont présentés pour démontrer le potentiel de notre approche.

Sensibilité des simulations de neige du modèle SNOWPACK à la paramétrisation de la végétation dans la Réserve Faunique Chic-Chocs

Au Canada, les avalanches constituent le géorisque le plus dangereux en période hivernale. On enregistre annuellement d’importants coûts économiques et sociaux associés aux impacts de ce phénomène naturel. Par exemple, la fermeture de routes en cas de risque d’avalanche est estimée à 5 millions de dollars (Jamieson et Stethem, 2002). La prévision des avalanches est, de nos jours, la meilleure méthode afin d’éviter ces coûts. Au Canada, cela s’effectue de façon ponctuelle à l’aide de méthodes manuelles tel que le test de compression (CAA, 2014). Les modèles de simulation du couvert neigeux permettent d’étendre les prévisions à l’ensemble d’une région et ainsi, atteindre certains lieux difficilement accessibles pour l’homme. On tente actuellement d’adapter le modèle SNOWPACK aux conditions canadiennes et plusieurs études ont eu pour but d’améliorer les simulations produites par celui-ci. Cette étude vise donc également l’amélioration des simulations par l’intégration des paramètres de végétation. L’objectif de l’étude est de paramétrer, pour la première fois, le module de végétation de SNOWPACK avec les données récoltées dans la réserve faunique des Chic-Chocs. Nous pourrons ainsi évaluer l’impact de la végétation sur la modélisation du couvert nival. Nous avons donc, lors de sorties de terrain, recueillis les données de neige et de végétation au niveau de quatre sites d’étude. Nous avons par la suite réalisé les simulations avec SNOWPACK et comparer les résultats des simulations avec et sans végétation aux données de terrain. L’étude nous révèle que le modèle diminue la quantité de neige au sol ainsi que la densité du manteau neigeux en présence de végétation. De plus nous avons pu constater que l’inclusion du module de végétation permet d’obtenir des données qui se rapprochent davantage de ce qui a été observé sur le terrain.

Simplified design method for energy dissipating devices in retrofitting of seismically isolated bridges

Abstract: Highway bridges have great values in a country because in case of any natural disaster they may serve as lines to save people’s lives. Being vulnerable under significant seismic loads, different methods can be considered to design resistant highway bridges and rehabilitate the existing ones. In this study, base isolation has been considered as one efficient method in this regards which in some cases reduces significantly the seismic load effects on the structure. By reducing the ductility demand on the structure without a notable increase of strength, the structure is designed to remain elastic under seismic loads. The problem associated with the isolated bridges, especially with elastomeric bearings, can be their excessive displacements under service and seismic loads. This can defy the purpose of using elastomeric bearings for small to medium span typical bridges where expansion joints and clearances may result in significant increase of initial and maintenance cost. Thus, supplementing the structure with dampers with some stiffness can serve as a solution which in turn, however, may increase the structure base shear. The main objective of this thesis is to provide a simplified method for the evaluation of optimal parameters for dampers in isolated bridges. Firstly, performing a parametric study, some directions are given for the use of simple isolation devices such as elastomeric bearings to rehabilitate existing bridges with high importance. Parameters like geometry of the bridge, code provisions and the type of soil on which the structure is constructed have been introduced to a typical two span bridge. It is concluded that the stiffness of the substructure, soil type and special provisions in the code can determine the employment of base isolation for retrofitting of bridges. Secondly, based on the elastic response coefficient of isolated bridges, a simplified design method of dampers for seismically isolated regular highway bridges has been presented in this study. By setting objectives for reduction of displacement and base shear variation, the required stiffness and damping of a hysteretic damper can be determined. By modelling a typical two span bridge, numerical analyses have followed to verify the effectiveness of the method. The method has been used to identify equivalent linear parameters and subsequently, nonlinear parameters of hysteretic damper for various designated scenarios of displacement and base shear requirements. Comparison of the results of the nonlinear numerical model without damper and with damper has shown that the method is sufficiently accurate. Finally, an innovative and simple hysteretic steel damper was designed. Five specimens were fabricated from two steel grades and were tested accompanying a real scale elastomeric isolator in the structural laboratory of the Université de Sherbrooke. The test procedure was to characterize the specimens by cyclic displacement controlled tests and subsequently to test them by real-time dynamic substructuring (RTDS) method. The test results were then used to establish a numerical model of the system which went through nonlinear time history analyses under several earthquakes. The outcome of the experimental and numerical showed an acceptable conformity with the simplified method.

Évaluation de la modélisation de la taille de grain de neige du modèle multi-couches thermodynamique SNOWPACK: implication dans l'évaluation des risques d'avalanches

Résumé: L’Institut pour l'étude de la neige et des avalanches en Suisse (SLF) a développé SNOWPACK, un modèle thermodynamique multi-couches de neige permettant de simuler les propriétés géophysiques du manteau neigeux (densité, température, taille de grain, teneur en eau, etc.) à partir desquelles un indice de stabilité est calculé. Il a été démontré qu’un ajustement de la microstructure serait nécessaire pour une implantation au Canada. L'objectif principal de la présente étude est de permettre au modèle SNOWPACK de modéliser de manière plus réaliste la taille de grain de neige et ainsi obtenir une prédiction plus précise de la stabilité du manteau neigeux à l’aide de l’indice basé sur la taille de grain, le Structural Stability Index (SSI). Pour ce faire, l’erreur modélisée (biais) par le modèle a été analysée à l’aide de données précises sur le terrain de la taille de grain à l’aide de l’instrument IRIS (InfraRed Integrated Sphere). Les données ont été recueillies durant l’hiver 2014 à deux sites différents au Canada : parc National des Glaciers, en Colombie-Britannique ainsi qu’au parc National de Jasper. Le site de Fidelity était généralement soumis à un métamorphisme à l'équilibre tandis que celui de Jasper à un métamorphisme cinétique plus prononcé. Sur chacun des sites, la stratigraphie des profils de densités ainsi des profils de taille de grain (IRIS) ont été complétés. Les profils de Fidelity ont été complétés avec des mesures de micropénétromètre (SMP). L’analyse des profils de densité a démontré une bonne concordance avec les densités modélisées (R[indice supérieur 2]=0.76) et donc la résistance simulée pour le SSI a été jugée adéquate. Les couches d’instabilités prédites par SNOWPACK ont été identifiées à l’aide de la variation de la résistance dans les mesures de SMP. L’analyse de la taille de grain optique a révélé une surestimation systématique du modèle ce qui est en accord avec la littérature. L’erreur de taille de grain optique dans un environnement à l’équilibre était assez constante tandis que l’erreur en milieux cinétique était plus variable. Finalement, une approche orientée sur le type de climat représenterait le meilleur moyen pour effectuer une correction de la taille de grain pour une évaluation de la stabilité au Canada.