Un aperçu des activités du Réseau de Centres d'excellence ISIS Canada Intelligent Sensing for Innovative Structures Innovations en structures avec systèmes de détection intégrés Pierre Labossière, ing. Ph.D. Département de génie civil, Université de Sherbrooke, QC, Canada

Notre mandat Le Réseau de Centres d'excellence ISIS Canada a pour mission d'amener le génie civil canadien à jouer un rôle de premier plan à l'échelle mondiale grâce à la mise au point et à la mise en application… de polymères renforcés de fibres (PRF) et de systèmes de détection intelligents et intégrés utilisant des capteurs à fibre optique (CFO) … afin de faire ainsi bénéficier les Canadiens d'une infrastructure novatrice et intelligente.  Le seul Réseau de Centres d'excellence canadien présentement actif dont la problématique soit entièrement consacrée au génie civil

Notre mandat Le Réseau de Centres d'excellence ISIS Canada a pour mission d'amener le génie civil canadien à jouer un rôle de premier plan à l'échelle mondiale … en révolutionnant le design et la construction des structures du génie civil en réduisant les coûts associés à la réparation et au renforcement des structures existantes en facilitant l'adoption de nouveaux concepts structuraux en participant à l'élaboration des normes, codes et standards

Mesures de succès … Les PRF sont-ils prescrits par les ingénieurs pour résoudre des problèmes pratiques dans les infrastructures du Canada ?

Mesures de succès … Les CFO sont-ils utilisés par les ingénieurs pour évaluer le comportement des infrastructures du génie civil au Canada ?

Thèmes de recherche … Objectif : résolution des obstacles qui font encore obstacle à l'utilisation généralisée des technologies novatrices étudiées par les chercheurs du réseau. La concertation de la recherche s'oriente autour des thématiques suivantes : Thème 1 : Systèmes de détection intelligents et télésurveillance de l'état structural Thème 2 : Structures novatrices et nouveaux matériaux Thème 3 : Renforcement et réhabilitation des structures avec des PRF

Distribution des chercheurs … UBC Alberta Calgary Saskatchewan Manitoba Waterloo McMaster Toronto Queen's Carleton Ottawa Sherbrooke Dalhousie

Thème 1 Systèmes de détection intelligents et télésurveillance de l'état structural Fibre Bragg Grating Fabry-Perot Long Gauge FOS Brillouin Scattering

Thème 1 Systèmes de détection intelligents et télésurveillance de l'état structural Projets sur les capteurs à fibre optique Long Gauge Optic Fibre System Distributed Fibre Sensor System Serial Multiple Bragg FOS Brillouin Scattering Sensing System Durability of Monitoring and Field Application Projets sur le monitorage à distance Remote Monitoring Intelligent Processing of Sensor Date Smart Reinforcements and Connectors Field Assessments of Bridges and Structures

Thème 1 Exemple d'application typique : Portage Creek Bridge, Victoria, B.C.

Elevation of Instrumented Pier No. 2 Thème 1 Exemple d'application typique : Portage Creek Bridge, Victoria, B.C. 3886 (12'-9") 5638 (18'-6") 5638 (18'-6") 3886 (12'-9") Remote monitoring system with CDPD modem 3-D accelerometer South North 2133 (7') Pier No. 2 Antenna for CDPD service 300 280 1475 Five layered FRP (Tyfo SHE-51A) wrapping on the entire column 1450 X X 2640 2630 4115 (13'-6") Eight bi-directional rosette type strain gauges 3810 3790 (Unit: mm) 4- Fibre optic long gauge sensors attached on circumference of the columns FRP wrapping PVC Conduit 1676 (5'-6") ø Section X-X 1524 (5') Column -1 Column -2 Elevation of Instrumented Pier No. 2

Wireless Antenna for CDPD Service Thème 1 Exemple d'application typique : Portage Creek Bridge, Victoria, B.C. CDPD service provider transfers data from wireless Internet to land based Internet. Wireless Antenna for CDPD Service INTERNET Data is routed through Internet Office computer has Data Dolphin software with Internet access

Thème 1 Exemple d'application typique : Portage Creek Bridge, Victoria, B.C.

Thème 2 Structures et matériaux novateurs Projets sur les structures novatrices Innovative Bridge Deck Reinforced and Prestressed Concrete Structures Innovative FRP Ground Anchorage Serviceability, Temperature Effect and Durability of FRP Reinforcements Corrosion-free Prestressed Masonry Application of Filament Winding Technology Projets sur les structures en béton armé ou en béton précontraint FRP for Flexural and Prestressing of Concrete Structures (Experimental and Analytical) Fundamental Design Parameters (Bond, Transfer Length, Serviceability, Temperature, Durability) FRP Stirrups for Concrete Structures Dowels for Concrete Pavements FRP for External Prestressing

Thème 2 Structures et matériaux novateurs : exemples Tablier de pont en GFRP Nouveau type de tablier de pont préfabriqué en GFRP avec renforcement externe par enroulement filamentaire University of Manitoba

Thème 2 Pultruded filler bar (grooved) Emulated filament wound plate Structures et matériaux novateurs : exemples 1100 900 220 Tablier de pont en GFRP Filament wound triangular tube (7 layers wet wound, outer layer dry wound) Pultruded filler bar (grooved) Emulated filament wound plate University of Manitoba

Thème 2 Structures et matériaux novateurs : exemples Tablier de pont en GFRP Essai de chargement Section typique University of Manitoba

Ancrages de fondation dans différents environnements Thème 2 Structures et matériaux novateurs : exemples Durabilité des PRF Ancrages de fondation dans différents environnements Site extérieur Laboratoire Université de Sherbrooke

Thème 2 Tours de transmission et pylônes électriques Structures et matériaux novateurs : exemples Tours de transmission et pylônes électriques Tours de transmission et pylônes électriques University of Manitoba

Thème 2 Structures et matériaux novateurs : exemples Tours de transmission et pylônes électriques Essai en laboratoire – Spécimen en GFRP University of Manitoba

Unités préfabriquées pour le quai de Hall’s Harbour, NS Thème 2 Structures et matériaux novateurs : exemples Éléments structuraux préfabriqués Unités préfabriquées pour le quai de Hall’s Harbour, NS Dalhousie University

Thème 3 Renforcement et réhabilitation des structures avec des PRF Structures en béton armé Strengthening of Concrete Structures Effect of FRP Wraps on the Rate of Corrosion Sprayed Fibre Reinforced Polymer Applications à d'autres types de structures Strengthening of Wood Bridges and Structures Strengthening of Masonry Structures Problématiques spéciales Seismic Rehabilitation of Structures Cold Region Application

Thème 3 Spécimens testés en laboratoire (échelle 1:3) Exemple d'application typique : Pont de Sainte-Émélie de l'Énergie, QC Spécimens testés en laboratoire (échelle 1:3) C L Sika Carbodur (T3) 450 100 150 C L Replark 6/3 couches (T4) 300 150 100 1000 Université de Sherbrooke

Thème 3 Spécimen T3 - Sika Carbodur Exemple d'application typique : Pont de Sainte-Émélie de l'Énergie, QC Spécimen T3 - Sika Carbodur Université de Sherbrooke

Courbes Charge-Flèche Thème 3 Exemple d'application typique : Pont de Sainte-Émélie de l'Énergie, QC Courbes Charge-Flèche 350 302 kN 300 322 kN 292 kN 250 203 kN Charge totale (kN) 200 (T1) Reference 150 (T2) 6-Replark + Tyfo 100 mm 100 (T3) Carbodur + Tyfo 100 mm 50 (T4) 6/3-Replark + Tyfo 150 mm 25 50 75 100 125 150 175 Flèche (mm) Université de Sherbrooke

Renforcement en flexion CFRP (Sika Carbodur) Thème 3 Exemple d'application typique : Pont de Sainte-Émélie de l'Énergie, QC Renforcement en flexion CFRP (Sika Carbodur) Université de Sherbrooke

Renforcement en cisaillement GFRP (SikaWrap) Thème 3 Exemple d'application typique : Pont de Sainte-Émélie de l'Énergie, QC Renforcement en cisaillement GFRP (SikaWrap) Université de Sherbrooke

Projets de démonstration …

Publications d'ISIS Canada Quatre manuels de design (2001) Sensor Technology Health Monitoring Concrete Reinforced with FRP Structural Rehabilitation with FRP

Acceptation croissante Conclusion Quels progrès font les PRF et les CFO dans des applications en génie civil au Canada? Acceptation croissante • Design conservateur pour les PRF • De plus en plus de situations où des systèmes de monitorage sont installés • Préoccupations des utilisateurs: - durabilité des PRF et des CFO - disponibilité des normes, codes et standards - les coûts des PRF et des CFO

Pour plus d'informations … Octobre 2000 - Numéro consacré à ISIS Canada Voir les sites web : http://www.cnrc.ca/cisti/journals/rp2_home_f.html http://www.isiscanada.com/