Assessment of the seismic provisions of the CHBDC for CSP culverts

Ahmed Mahgoub, Hany El Naggar

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Transportation Geotechnics V

ABSTRACT: Corrugated steel plate (CSP) culverts have a wide range of use around Canada and the world. Seismic loading has a significant effect on the deformations and the straining actions (moment and thrust forces) of large span culverts. In this study, static and full dynamic finite element modelling has been carried out to investigate the seismic performance of a large steel corrugated plate culvert. In addition, assessment of the seismic design according to the Canadian Highway Bridge Design Code (CHBDC) for CSP culverts is examined by comparing the results of the CHBDC with the results of the conducted finite element analyses. Finite element (FE) analyses using Plaxis 2D-2016 are developed to verify the static behavior of a full-scale field case study of a large span steel culvert; then the seismic performance is examined utilizing a full dynamic analysis using seismic records suitable for the city of Victoria, BC, which is considered to be the most critical city in Canada in terms of seismicity. Furthermore, a parametric study is developed to investigate the seismic behavior of CSP culverts under different subsurface conditions. The study clearly shows that the CHBDC significantly underestimates thrusts, moments, and stresses for regions of high seismicity.

RÉSUMÉ: Les tôles ondulées de caniveau en acier (CSP) sont largement utilisées au Canada et ailleurs dans le monde. La charge sismique a un effet significatif sur les déformations et les contraintes (le moment et la poussée) des ponceaux à grande portée. Dans cette étude, la modélisation en éléments finis pour des conditions dynamiques et statiques a été effectuée sismique selon le code canadien sur le calcul des ponts routiers (CHBDC) des ponceaux est examinée en comparant ces résultats aux résultats de la modélisation. Des analyses en éléments finis utilisant Plaxis 2D-2016 sont développées pour vérifier le comportement statique d'un ponceau en acier à grande portée La performance sismique est ensuite investiguée à analyse dynamique complète basée sur les enregistrements sismiques adaptés à la ville de Victoria, en Colombie-Britannique, qui est considérée comme la ville la plus critique au Canada en termes de sismicité. En outre, une étude paramétrique est développée pour étudier le comportement sismique des ponceaux pour différentes conditions souterraines. L'étude montre clairement que le CHBDC sous-estime de façon significative les poussées, les moments et les contraintes dans les régions à forte sismicité.

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