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De récentes attaques à l’explosif visant des installations civiles ont mis en lumière la vulnérabilité des bâtiments, des ponts, des barrages, des réseaux de transport et des réseaux de communication essentiels. Si la protection des infrastructures contre les attaques à la bombe d’ordre militaire a fait l’objet de nombreux travaux de recherche confidentiels, soulignons que les connaissances sur la réduction des risques liés aux explosions dans les infrastructures civiles demeurent limitées.

En 2008, le Département a mis sur pied un laboratoire de recherche sur les ondes de surpression, où est mené un important programme de recherche sur les effets des explosions sur les infrastructures. Le laboratoire est équipé d’un tube à chocs unique qui permet de faire des essais sur des éléments structurels et non structurels de grande taille soumis à des ondes de choc.

L’objectif à long terme de la recherche dans ce domaine est de mettre au point des méthodes de conception visant à accroître la résistance aux explosions et des stratégies d’atténuation de leurs effets qui pourront être utilisées en génie. À court terme, on vise notamment l’élaboration de méthodes de conception et de renforcement des composantes structurelles et non structurelles des bâtiments, des réseaux de transport (dont les ponts), des installations de distribution d’eau et de traitement de l’eau, des structures hydrauliques, des barrages et des installations de production d’énergie, des installations industrielles et des tours de télécommunication. Des travaux de recherche analytique, notamment sur le développement de logiciels d’analyse des charges dues aux explosions, sont également menés en parallèle.

Overview

L’Université d’Ottawa est dotée d’un solide programme de recherche en génie sismique. Il comprend un volet expérimental et analytique, et prévoit des missions de reconnaissance et des enquêtes sur le terrain à la suite d’importants séismes. La recherche expérimentale comprend notamment des essais réalisés dans le laboratoire de structures sur des composantes de bâtiments et de ponts de grande taille ou à échelle réelle soumises à des sollicitations sismiques simulées. La recherche analytique, quant à elle, porte notamment sur l’analyse dynamique de l’historique de réaction inélastique des structures et sur l’élaboration de modèles mathématiques décrivant le comportement hystérétique des éléments structuraux.

La recherche actuelle porte principalement sur l’élaboration de méthodes novatrices de renforcement parasismique pour les colonnes en béton, les murs porteurs, les panneaux de remplissage en maçonnerie et les charpentes en béton armé. Les techniques étudiées comprennent la précontrainte externe, les contreventements en acier et l’utilisation de feuilles de polymère renforcé de fibres (PRF).

On étudie également la façon dont des structures en béton ordinaire ou à haute résistance résistent aux séismes lorsqu’elles sont renforcées à l’aide de barres de PRF, d’alliages à mémoire de forme, de treillis d’acier et de PRF, et de coffrages permanents de PRF. Un nouveau programme sur la résistance sismique des structures en bois a également été mis en place. Les projets axés sur les nouvelles constructions visent quant à eux l’élaboration de méthodes et de règles de conception pouvant être appliquées dans la pratique du génie.

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La recherche en génie de l’environnement porte sur le traitement de l’eau, le traitement des eaux usées, la gestion des déchets solides, la conception de sites d’enfouissement, le traitement des biosolides et la conception de systèmes de traitement par biofilm.

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Le groupe de génie géotechnique mène des travaux de recherche de pointe en géotechnique minière, en mécanique des sols saturés et non saturés, en géotechnique énergétique, en géotechnique routière, en stockage souterrain de déchets nucléaires, en modélisation numérique avancée et en mécanique des roches. Leurs travaux visent à relever des défis majeurs liés aux infrastructures durables, à la mise en valeur des ressources et à la transition énergétique.

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Le groupe de génie routier mène des recherches de pointe sur la conception, la construction, la surveillance et la gestion d’infrastructures de transport résilientes et durables. La recherche en cours porte sur les routes des régions froides, les chaussées résilientes face aux changements climatiques, les matériaux novateurs, les technologies de surveillance intelligentes et la gestion des actifs fondée sur des données pour améliorer la sécurité, la résilience et la durabilité des réseaux de transport.

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La recherche en génie des structures porte principalement sur les méthodes d’analyse, de conception et de construction des bâtiments, des ponts et d’autres infrastructures. Au Département, les domaines d’expertise comprennent les structures en béton armé, le béton renforcé de fibres, les structures en acier, les oléoducs et gazoducs, les structures en bois, les effets du vent ainsi que ceux des séismes, des explosions et des tsunamis sur les structures.

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Les infrastructures civiles sont essentielles à la société : elles fournissent du logement, favorisent la mobilité et soutiennent le développement économique. Or, la construction, l’exploitation et l’entretien des infrastructures nécessitent d’importantes quantités d’énergie et de ressources naturelles, et sont responsables d’une grande part des émissions de gaz à effet de serre et des déchets produits.

Les travaux du groupe sur les matériaux durables et la construction du Département sont arrimés aux besoins du Canada en matière d’infrastructures. Ils portent notamment sur les matériaux de construction à faible empreinte carbone, renouvelables et biosourcés, les systèmes de bâtiment écoénergétiques et écologiques, les bâtiments bioclimatiques et à bilan environnemental net positif, la qualité de l’environnement intérieur, ainsi que l’évaluation de l’état (diagnostic et pronostic) et les protocoles de gestion des infrastructures essentielles.

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Le tsunami survenu dans l’océan Indien en 2004 a sensibilisé la population mondiale aux conséquences dévastatrices des tsunamis provoqués par les séismes. Ces phénomènes rares sont généralement causés par des séismes de subduction qui entraînent un soulèvement des fonds océaniques. Le déplacement soudain de masses d’eau génère une série de vagues qui peuvent avoir des effets dévastateurs sur les zones côtières et les infrastructures avoisinantes.

À l’heure actuelle, les données scientifiques qui permettraient de modéliser avec précision les tsunamis et leurs conséquences sur les structures côtières et les infrastructures à proximité sont limitées. Le groupe de recherche sur les tsunamis mène donc activement des travaux qui serviront à atténuer les risques associés à cette catastrophe naturelle.

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Le groupe de génie hydroéconomique se spécialise dans la morphodynamique des rivières et des zones côtières, les processus de mélange, les structures hydrauliques, l’hydrologie stochastique et les changements climatiques. Les solutions qu’il met au point reposent sur des recherches de pointe en mesures de terrain à haute résolution, en maquettes détaillées en laboratoire et en techniques avancées de modélisation numérique.

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Les tempêtes de vent figurent parmi les phénomènes naturels les plus destructeurs pour les structures. Des événements majeurs, comme les ouragans Katrina et Andrew, ont chacun causé des dommages se chiffrant à des dizaines de milliards de dollars. De plus, des phénomènes venteux extrêmes à l’échelle locale, comme les tornades et les rafales descendantes, causent d’importants dégâts et beaucoup de souffrance chaque année. Malgré les progrès considérables réalisés dans la compréhension des effets du vent sur les structures, de nouvelles approches théoriques et expérimentales continuent d’être développées.

Les projets de recherche du groupe d’étude des vents portent actuellement sur l’estimation des vibrations aérodynamiques des gratte-ciel et des ponts suspendus, ainsi que sur l’évaluation des pressions exercées par le vent sur une multitude de structures et de systèmes d’énergie propre, comme les panneaux solaires et les éoliennes.