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Chap 4 b barragesvoûtes

Ce document traite des méthodes de calcul et d'analyse des barrages-voûtes en béton, en soulignant l'importance des interactions entre les arcs et les murs. Il inclut des considérations sur la compressibilité de l'eau, le comportement non-linéaire de la structure et l'impact des variations de température sur les déformations. Des modèles et méthodes de calcul, y compris des approches basées sur la méthode des éléments finis, sont présentés pour évaluer les performances des barrages.

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ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Méthodes de calculMéthodes de calcul Emosson, 1974 Essais statique sur modèle (ISMES, Bergamo) H = 180 m Lc= 526 m Volume du béton 1.1 Mio m3
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Formule du tube, membraneFormule du tube, membrane Ra Rm Ri d p N N : contrainte uniforme pm : pression uniforme de lÕeau lÕaxe de lÕarc: m a m R R pp ⋅= Ra : rayon extˇr ieur Ri : rayon intˇ rieur Rm : rayon moyen de lÕarc( lÕaxe) d : ˇpa isseur de lÕarc (constante) δ : dˇp lacement radial EB : module dÕˇlasticitˇ du bˇton
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Remplacement du barrage par un système d'ajustements Modèle simplifié pour le calcul préliminaire 3 arcs: distance au couronnement: , , 1 console 7 H0⋅ 7 H2⋅ 7 H4⋅ Arc 1 Arc 2 Arc 3 Console1 Console2 Console3 Console4 Rocher sain (excavation) Surface du terrain H y
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Modèle simplifié pour le calcul préliminaire 3 arcs: distance au couronnement: , , 1 console 7 H0⋅ 7 H2⋅ 7 H4⋅ h y C1 A1 A2 A3 7 H2 y2 ⋅ =∆⋅ 7 H2 y2 ⋅ =∆⋅ 7 H3 y3 ⋅ =∆⋅
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements h C1 A1 A2 A3 Hauteur max. Axe de symˇ trie de lÕarc de couronnement Emplacement de la console pour une vallée asymétrique
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Répartition de la poussée de l'eau entre arcs et consolesRépartition de la poussée de l'eau entre arcs et consoles ygppp ECA ⋅⋅ρ==+1A1 pp −= 3p3Ap 2Ap 2p arcs répartition parabolique (hypothèse) consoles ( ) 11AE pp1p += ( ) 22AE pp2p += ( ) 33AE pp3p += pE(i) Poussée de l'eau (au niveau i) pAi Charge sur l'arc i Charge sur la console (inconnue)ip = 0!
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements δA1 = δC1 δA2 = δC2 δA3 = δC3 Compatibilité des déformationsCompatibilité des déformations ω δr δt b = 1 m δr h = 1 m d
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Déformation de l'arcDéformation de l'arc R: rayon moyen de l'arc à l'axe dA: épaisseur de l'arc EB: module d'élasticité du béton ER: module d'élasticité du rocher de fondation β: valeur d'encastrement ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ φ=β R B A E E d R 2fct ,, BA 2 A A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ y = 0 avec y = 2 ∆y avec y = 4 ∆y avec B1 2 11A 11A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ B2 2 22A 22A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ B3 2 33A 33A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ 11A pp −= ( ) 2E2A p2pp −= ( ) 3E3A p3pp −=
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements p(y) = p1 + −3⋅ p1 + 4 ⋅ p2 − p3 4 ⋅ y ∆y + p1 − 2 ⋅ p2 + p3 8 ⋅ y2 ∆y2 Hypothèse d’une répartition parabolique de la charge >>> approximation par développement Fourrier): p = f (y) Q(y) = p1 ⋅ y + −3⋅ p1 + 4 ⋅ p2 − p3 8 ⋅ y2 ∆y + p1 − 2 ⋅ p2 + p3 24 ⋅ y3 ∆y2 M(y) = p1 ⋅ y2 2 + −3⋅ p1 + 4 ⋅ p2 − p3 24 ⋅ y3 ∆y + p1 − 2 ⋅ p2 + p3 96 ⋅ y4 ∆y2 M(y) = Q(y)∫ ⋅ dy Q(y) = p(y)⋅ y
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Déformation de la consoleDéformation de la console δC = M ⋅ ′M E ⋅ J ∆y +∑ Q ⋅ ′Q G ⋅ F' ∆y +δ* ∑ ( )yhRR −α+δ=δ* R R3 RR R2 R E QC dE MC ⋅ + ⋅ ⋅ =δ RR R2 2 RR R1 R dE QC dE MC ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ =α pour C1 = 5.2 C2 = 0.8 C3 = 0.4 02 E E R B .= selon Vogt Principe des travaux virtuels y = 0 y = h y = 0 y = h
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Point d'intersection 1 y = 0 δA1 = δC1 Point d'intersection 2 y = 2 ∆y δA2 = δC2 Point d'intersection 3 y = 4 ∆y δA3 = δC3 Charge inconnue sur la console Compatibilité des déformations radiales Charge inconnue sur la console Compatibilité des déformations radiales ( )2p d R pap d R apa E 2 2 2 23232 2 2 22 22121 ⋅⋅β=⋅+⋅⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅β ++⋅ ( )3p d R p d R apapa E 3 2 3 33 3 2 33 33232131 ⋅⋅β=⋅⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅β ++⋅+⋅ 0papap d R a 3132121 1 2 11 11 =⋅+⋅+⋅⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅β +
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Contraintes au pied de la consoleContraintes au pied de la console Lac plein P1 P4 P3 P5 P6 P7 P2 P8 P9 P = Σ Pi Centre de gravité de la console Lac vide P MP 2 d 2 d eR σv av σv am P MP 2 d 2 d eR σv av σv am ME 2 P amv d M6 d P ⋅ +=σ . 2 P avv d M6 d P ⋅ −=σ . 2 R avamv d eP6 d P ⋅⋅ ±=σ ,. P MM e EP R − = R PE P ( )yp Q(y) = p(y)⋅ y M(y) = Q(y)∫ ⋅ dy
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes 1 Le comportement de la structure est fortement non- linéaire et non-élastique. 2 L’interaction eau-structure doit être considérée du fait de la compressibilité de l’eau. 3 L’interaction sol-structure est important du point de vue de la dissipation d’énergie. 1 Le comportement de la structure est fortement non- linéaire et non-élastique. 2 L’interaction eau-structure doit être considérée du fait de la compressibilité de l’eau. 3 L’interaction sol-structure est important du point de vue de la dissipation d’énergie. Comportement réel d’un barrageComportement réel d’un barrage
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation d'un barrage-voûte pour l'analyse dynamique en considérant l'interaction avec le reservoir Modélisation d'un barrage-voûte pour l'analyse dynamique en considérant l'interaction avec le reservoir
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Fréquences propres d'un barrage-voûte (à lac vide) Fréquences propres d'un barrage-voûte (à lac vide)
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation non-linéaire d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis Modélisation non-linéaire d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Présence des joints de construction et accélération vers l'aval Présence des joints de construction et accélération vers l'aval
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Présence des joints de construction et accélération vers l'amont Présence des joints de construction et accélération vers l'amont
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Récent: 1994 - 2002 Valpelline, 31 mars 1996 Magnitude: 4.2 Mauvoisin: à 13 km de l’épicentre Magnitude de 3 ou plus Déformation d'un barrage-voûte lors d’un tremblement de terre Déformation d'un barrage-voûte lors d’un tremblement de terre
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Séisme de Valpelline, 31 mars 1996Séisme de Valpelline, 31 mars 1996 Vidéo des mouvements observés au barrage de Mauvoisin: Enregistrés en 11 points Amplification d’environ 3’000 fois QuickTime™ et un décompresseur Cinepak sont requis pour visionner cette image. QuickTime™ et un décompresseur Cinepak sont requis pour visionner cette image.
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes QuickTime™ et un décompresseur Cinepak sont requis pour visionner cette image.
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ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la températureEffet de la température QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. Barrage de Torogh (Algérie) Températures extérieures
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température - Barrage de MauvoisinEffet de la température - Barrage de Mauvoisin Eté
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température - Barrage de MauvoisinEffet de la température - Barrage de Mauvoisin Automne
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température dans un arc libreEffet de la température dans un arc libre ∆T r d ∆T Variation uniforme de température Variation linéaire de température Déformation du rayon 0 rTr T TT =σ ⋅β⋅∆±=∆ βT: coefficient de dilatation thermique du béton (≈ 10-5/oC) pour échauffement pour refroidissement- + Rotation de la section 0r ET W M Ed 6 T M 12 d J; EJ M d 2 1 T T TT 2 T 3 T =∆ ⋅∆⋅β±=±=σ ⋅⋅β⋅ ∆ =⇒ == β⋅∆ =ω∆
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température dans un arc encastréEffet de la température dans un arc encastré Variation uniforme de température Arc ne peut pas se déformer aux naissances Force hyperstatique k: facteur de forme qui dépend de l'encastrement de l'arc (élancement de l'arc) encastrement parfait: 2φ: ouverture de l'arc Variation linéaire de température variation linéaire ne change pas la longueur de l'arc (∆rT = 0) Comportement comme celui de l'arc libre 2 2 1 CC 1 k +λ = d Rm =λ θ− θ θ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ θ θ −θ+ θ θ = cos sin 2 C sin2 cos sin 6C 2 1 ETTT ⋅∆⋅β±=σ kdET)T(N TH ⋅⋅⋅β⋅∆±=∆
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Contraintes admissiblesContraintes admissibles Barrage-poids La répartition des contraintes verticales ne peut pas être influencée par la forme de la section (triangle). La contrainte de compression la plus élevée (resp. la plus petite) se présente toujours: - au pied amont (resp. aval) à lac vide - au pied aval (resp. amont) à lac plein Des tractions pour les cas de charge normaux sont inadmissibles parce que les fissures ont la tendance à s'aggraver. La répartition des contraintes (dans les consoles et arcs) dépend de la forme de la coque. L'optimisation de la géométrie de l'ouvrage vise à obtenir des contraintes de compression sur tout l'ouvrage. Les fissures ne sont pas causées par les forces extérieures, mais par les efforts hyperstatiques. La fissuration diminue la rigidité de la coque et par conséquent les moments d'encastrement. Les tractions diminuent (mais les compressions augmentent). La résistance à la traction des zones tendues n'est pas nécessaire pour équilibrer les forces extérieures. Barrage-voûte
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Zones tendues et comprimées dans un barrage-voûte Définition de la voûte et de la console active Zones tendues et comprimées dans un barrage-voûte Définition de la voûte et de la console active R: Résultante sans torsion R*: Résultante avec torsion Courbe/ligne des pressions Courbe/ligne des pressions
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Réduction de la voûte active par la fissurationRéduction de la voûte active par la fissuration Création d'une fissure et aggravation des contraintes de compression d e N N − σ N fissure a 3a 2 , 6 d eN d N ⋅⋅ ±= −+ σ eda −= 2 a N ⋅= + 3 2σ )32(3 2 ada d −⋅ =+ + σ σ Voûte active de compression d e N d e N N − σ N − σ N fissure a 3a N fissure a 3a 2 , 6 d eN d N ⋅⋅ ±= −+ σ eda −= 2 a N ⋅= + 3 2σ )32(3 2 ada d −⋅ =+ + σ σ Voûte active de compression + σ position de la ligne de pression + σ
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes L'influence importante des forces tranchantesL'influence importante des forces tranchantes Fissures stables et instables dans un barrage-voûte en fonction des efforts normaux et tranchants Fissures stables et instables dans un barrage-voûte en fonction des efforts normaux et tranchants Forces normales Forcestranchantes
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Kölnbrein, Autriche, 200 m, 1977
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en Autriche
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Coefficient d’élancement du barrage de KölnbreinCoefficient d’élancement du barrage de Kölnbrein
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en AutricheBarrage de Kölnbrein en Autriche QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image.
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en AutricheBarrage de Kölnbrein en Autriche
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en Autriche: AssainissementBarrage de Kölnbrein en Autriche: Assainissement
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en Autriche: AssainissementBarrage de Kölnbrein en Autriche: Assainissement
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Exemple du barrage Osiglietta en Italie Exemple du barrage Osiglietta en Italie
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Ridracoli, Italie, 103.5 m, 1982 Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Ridracoli, Italie, 103.5 m, 1982
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes "Pulvino" - Détails constructifs"Pulvino" - Détails constructifs 1. Peripheral joint 2. Water stops 3. Periphal gallery 4. Pulvino 5. Pulvino galleries 6. Steel bars reinforcement 1. Peripheral joint 2. Water stops 3. Periphal gallery 4. Pulvino 5. Pulvino galleries 6. Steel bars reinforcement
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Etanchéité du joint périphérique (Pulvino) Etanchéité du joint périphérique (Pulvino) Stabilité pendant la construction Stabilité pendant la construction
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Galeries et puitsGaleries et puits But et utilisation réfrigération du béton pendant la construction injections ultérieures des joints de construction (clavage) mesure des sous-pressions (galerie de pied le long de la fondation) mesure des infiltrations et évacuations des eaux infiltrées accès aux appareils et instruments de surveillance (pendules, cellules de pression, extensomètres, piézomètres, manomètres, nivellement de précision) interventions futures dans le sol (injections et drainages) en cas d'un comportement anormal installation des ascenseurs (puits)
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Galeries et puitsGaleries et puits Ecartements typiques entre les galeries horizontales 20 à 30 m entre les puits verticaux 50 à 80 m puits prolongés 20 à 30 m au minimum dans le rocher galeries également prolongées dans le rocher dimensions galeries: largeur minimum de 1.5 m, hauteur minimum de 2.1 m (passage des petites foreuses!) puits: φ 0.4 m (inaccessible) à φ 0.8 m (accessible par échelle) écartement minimum du parement amont des galeries et puits: profondeur au-dessous du niveau d'eau: 50 m min. 3.5 m 100 m 4.0 m 150 m 5.0 m 200 m 6.0 m
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Auscultation - Galeries et puits à l'intérieur d'un barrageAuscultation - Galeries et puits à l'intérieur d'un barrage 1 1 1 1 1 1 1 2 23 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 4 4 4 4 5 5 4 4 4 6 6 6 6 6 6 6 7 777 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 10 10 10 11 11 11 11 11 11 12 12 12 13 13 13 13 13 14 14 15 1. Appui des pendules 2. Poids des pendules 3. Flotteur 4. Station de lectures optiques 5. Station d'enregistrements automatiques 1. Appui des pendules 2. Poids des pendules 3. Flotteur 4. Station de lectures optiques 5. Station d'enregistrements automatiques 6. Nivellement de précision 7. Station d'observations topographiques 8. Groupe de thermomètres 9. Cellule de pression 10. Piézomètre 6. Nivellement de précision 7. Station d'observations topographiques 8. Groupe de thermomètres 9. Cellule de pression 10. Piézomètre 11. Manomètre 12. Venturi (mesures de débit) 13. Extensomètre 14. Accélérographe à fortes secousses 15. Dilatomètre à résistance électrique 11. Manomètre 12. Venturi (mesures de débit) 13. Extensomètre 14. Accélérographe à fortes secousses 15. Dilatomètre à résistance électrique Barrage d'EmossonBarrage d'Emosson
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Fissuration due à l'excavation d'une galerie de sondage Barrage de Zeuzier Fissuration due à l'excavation d'une galerie de sondage Barrage de Zeuzier
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement et injection des jointsTraitement et injection des joints Montage des dispositifs d'injection 1. Tubes à manchettes, montages en étoile 2. Clapets, montage en série Montage des dispositifs d'injection 1. Tubes à manchettes, montages en étoile 2. Clapets, montage en série Tube à manchettes 1. Tube métallique rectiligne 2. Manchette en caoutchouc, bridée 3. Manchette en caoutchouc, butée par deux manchons vissés au tube 4. Fixation du tube é manchettes dans une rainure ad hoc ménagée dans la face du premier plot bétonné (bride scellée dans le béton au moyen d'un pistolet à clous) Tube à manchettes 1. Tube métallique rectiligne 2. Manchette en caoutchouc, bridée 3. Manchette en caoutchouc, butée par deux manchons vissés au tube 4. Fixation du tube é manchettes dans une rainure ad hoc ménagée dans la face du premier plot bétonné (bride scellée dans le béton au moyen d'un pistolet à clous)
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement et injection des jointsTraitement et injection des joints Arrêt de joint en caoutchouc synthétique (Chlorure de polyvinile) Longueur: • 30..35 cm: contre la pression de l'eau • 25..30 cm: autres usages Arrêt de joint en caoutchouc synthétique (Chlorure de polyvinile) Longueur: • 30..35 cm: contre la pression de l'eau • 25..30 cm: autres usages Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement des fondationsTraitement des fondations Injection du rocher de fondation But: remplir les vides / fissures par du coulis de ciment afin d'étancher et de consolider les roches fissurées Autres objectifs dernière reconnaissance du sous-sol réduction du débit de percolation à travers la fondation réduction des sous-pressions (seulement possible en combinaison avec des forages de drainage) réduction de la déformabilité du rocher (surtout déformations différentielles)
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement des fondationsTraitement des fondations Injection du rocher de fondation Critères: unité de mesure: Lugeon = 1 l/min./m sous pression d'injection de 10 bar Procédure: remontant ou descendant Dimension d'un voile d'étanchéité réduire la perméabilité à 1 - 2 Lugeon jusqu'à une profondeur de 50 m profondeur minimum 1/3 à 1 fois la hauteur du barrage, au minimum 50 m
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Injection du rocher de fondationInjection du rocher de fondation Injection du rocher par passes descendantes 1. Forage d'une passe de 5 m 2. On injecte cette 1ère passe (au besoin sous très faible pression) pour former un "chapeau", puis on fore les 5 m suivants 3. On injecte la 2e passe, puis on fore les 5 m suivants Injection du rocher par passes descendantes 1. Forage d'une passe de 5 m 2. On injecte cette 1ère passe (au besoin sous très faible pression) pour former un "chapeau", puis on fore les 5 m suivants 3. On injecte la 2e passe, puis on fore les 5 m suivants Injection du rocher par passes remontantes 1. Forage du trou 2. Obturateur, dont les parois flexibles sont poussées contre celles du forage par la pression intérieure 3. Injection de la 1ère passe inférieure 4. Injection de la passe suivante, etc. Injection du rocher par passes remontantes 1. Forage du trou 2. Obturateur, dont les parois flexibles sont poussées contre celles du forage par la pression intérieure 3. Injection de la 1ère passe inférieure 4. Injection de la passe suivante, etc.
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Voile d'injectionVoile d'injection Barrage de Oymapinar 1. Barrage auxiliaire 2. Galeries d'injection 3. Galeries de dérivation 4. Forages d'injection 5. Intersection du voile d'injection avec les schistes 6. Limite du voile d'injection Barrage de Oymapinar 1. Barrage auxiliaire 2. Galeries d'injection 3. Galeries de dérivation 4. Forages d'injection 5. Intersection du voile d'injection avec les schistes 6. Limite du voile d'injection
ÉC OLE POLY TEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Voile d'injectionVoile d'injection Barrage d'El Cajón A. Partie en calcaires G. Galeries d'injection B. Partie dans les volcanites P. Plans du voile Barrage d'El Cajón A. Partie en calcaires G. Galeries d'injection B. Partie dans les volcanites P. Plans du voile

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Chap 4 b barragesvoûtes

  • 1.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Méthodes de calculMéthodes de calcul Emosson, 1974 Essais statique sur modèle (ISMES, Bergamo) H = 180 m Lc= 526 m Volume du béton 1.1 Mio m3
  • 2.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Formule du tube, membraneFormule du tube, membrane Ra Rm Ri d p N N : contrainte uniforme pm : pression uniforme de lÕeau lÕaxe de lÕarc: m a m R R pp ⋅= Ra : rayon extˇr ieur Ri : rayon intˇ rieur Rm : rayon moyen de lÕarc( lÕaxe) d : ˇpa isseur de lÕarc (constante) δ : dˇp lacement radial EB : module dÕˇlasticitˇ du bˇton
  • 3.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Remplacement du barrage par un système d'ajustements Modèle simplifié pour le calcul préliminaire 3 arcs: distance au couronnement: , , 1 console 7 H0⋅ 7 H2⋅ 7 H4⋅ Arc 1 Arc 2 Arc 3 Console1 Console2 Console3 Console4 Rocher sain (excavation) Surface du terrain H y
  • 4.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Modèle simplifié pour le calcul préliminaire 3 arcs: distance au couronnement: , , 1 console 7 H0⋅ 7 H2⋅ 7 H4⋅ h y C1 A1 A2 A3 7 H2 y2 ⋅ =∆⋅ 7 H2 y2 ⋅ =∆⋅ 7 H3 y3 ⋅ =∆⋅
  • 5.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements h C1 A1 A2 A3 Hauteur max. Axe de symˇ trie de lÕarc de couronnement Emplacement de la console pour une vallée asymétrique
  • 6.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Répartition de la poussée de l'eau entre arcs et consolesRépartition de la poussée de l'eau entre arcs et consoles ygppp ECA ⋅⋅ρ==+1A1 pp −= 3p3Ap 2Ap 2p arcs répartition parabolique (hypothèse) consoles ( ) 11AE pp1p += ( ) 22AE pp2p += ( ) 33AE pp3p += pE(i) Poussée de l'eau (au niveau i) pAi Charge sur l'arc i Charge sur la console (inconnue)ip = 0!
  • 7.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements δA1 = δC1 δA2 = δC2 δA3 = δC3 Compatibilité des déformationsCompatibilité des déformations ω δr δt b = 1 m δr h = 1 m d
  • 8.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Déformation de l'arcDéformation de l'arc R: rayon moyen de l'arc à l'axe dA: épaisseur de l'arc EB: module d'élasticité du béton ER: module d'élasticité du rocher de fondation β: valeur d'encastrement ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ φ=β R B A E E d R 2fct ,, BA 2 A A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ y = 0 avec y = 2 ∆y avec y = 4 ∆y avec B1 2 11A 11A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ B2 2 22A 22A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ B3 2 33A 33A Ed Rp ⋅ ⋅ β=δ 11A pp −= ( ) 2E2A p2pp −= ( ) 3E3A p3pp −=
  • 9.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements p(y) = p1 + −3⋅ p1 + 4 ⋅ p2 − p3 4 ⋅ y ∆y + p1 − 2 ⋅ p2 + p3 8 ⋅ y2 ∆y2 Hypothèse d’une répartition parabolique de la charge >>> approximation par développement Fourrier): p = f (y) Q(y) = p1 ⋅ y + −3⋅ p1 + 4 ⋅ p2 − p3 8 ⋅ y2 ∆y + p1 − 2 ⋅ p2 + p3 24 ⋅ y3 ∆y2 M(y) = p1 ⋅ y2 2 + −3⋅ p1 + 4 ⋅ p2 − p3 24 ⋅ y3 ∆y + p1 − 2 ⋅ p2 + p3 96 ⋅ y4 ∆y2 M(y) = Q(y)∫ ⋅ dy Q(y) = p(y)⋅ y
  • 10.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Déformation de la consoleDéformation de la console δC = M ⋅ ′M E ⋅ J ∆y +∑ Q ⋅ ′Q G ⋅ F' ∆y +δ* ∑ ( )yhRR −α+δ=δ* R R3 RR R2 R E QC dE MC ⋅ + ⋅ ⋅ =δ RR R2 2 RR R1 R dE QC dE MC ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ =α pour C1 = 5.2 C2 = 0.8 C3 = 0.4 02 E E R B .= selon Vogt Principe des travaux virtuels y = 0 y = h y = 0 y = h
  • 11.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Interaction arcs-murs - Méthode des ajustementsInteraction arcs-murs - Méthode des ajustements Point d'intersection 1 y = 0 δA1 = δC1 Point d'intersection 2 y = 2 ∆y δA2 = δC2 Point d'intersection 3 y = 4 ∆y δA3 = δC3 Charge inconnue sur la console Compatibilité des déformations radiales Charge inconnue sur la console Compatibilité des déformations radiales ( )2p d R pap d R apa E 2 2 2 23232 2 2 22 22121 ⋅⋅β=⋅+⋅⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅β ++⋅ ( )3p d R p d R apapa E 3 2 3 33 3 2 33 33232131 ⋅⋅β=⋅⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅β ++⋅+⋅ 0papap d R a 3132121 1 2 11 11 =⋅+⋅+⋅⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅β +
  • 12.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Contraintes au pied de la consoleContraintes au pied de la console Lac plein P1 P4 P3 P5 P6 P7 P2 P8 P9 P = Σ Pi Centre de gravité de la console Lac vide P MP 2 d 2 d eR σv av σv am P MP 2 d 2 d eR σv av σv am ME 2 P amv d M6 d P ⋅ +=σ . 2 P avv d M6 d P ⋅ −=σ . 2 R avamv d eP6 d P ⋅⋅ ±=σ ,. P MM e EP R − = R PE P ( )yp Q(y) = p(y)⋅ y M(y) = Q(y)∫ ⋅ dy
  • 13.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes 1 Le comportement de la structure est fortement non- linéaire et non-élastique. 2 L’interaction eau-structure doit être considérée du fait de la compressibilité de l’eau. 3 L’interaction sol-structure est important du point de vue de la dissipation d’énergie. 1 Le comportement de la structure est fortement non- linéaire et non-élastique. 2 L’interaction eau-structure doit être considérée du fait de la compressibilité de l’eau. 3 L’interaction sol-structure est important du point de vue de la dissipation d’énergie. Comportement réel d’un barrageComportement réel d’un barrage
  • 14.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis
  • 15.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis Modélisation d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis
  • 16.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation d'un barrage-voûte pour l'analyse dynamique en considérant l'interaction avec le reservoir Modélisation d'un barrage-voûte pour l'analyse dynamique en considérant l'interaction avec le reservoir
  • 17.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Fréquences propres d'un barrage-voûte (à lac vide) Fréquences propres d'un barrage-voûte (à lac vide)
  • 18.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Modélisation non-linéaire d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis Modélisation non-linéaire d'un barrage-voûte par la méthode des éléments finis
  • 19.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Présence des joints de construction et accélération vers l'aval Présence des joints de construction et accélération vers l'aval
  • 20.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Déformation d'un barrage-voûte en considérant des effets non-linéaires Présence des joints de construction et accélération vers l'amont Présence des joints de construction et accélération vers l'amont
  • 21.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Récent: 1994 - 2002 Valpelline, 31 mars 1996 Magnitude: 4.2 Mauvoisin: à 13 km de l’épicentre Magnitude de 3 ou plus Déformation d'un barrage-voûte lors d’un tremblement de terre Déformation d'un barrage-voûte lors d’un tremblement de terre
  • 22.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Séisme de Valpelline, 31 mars 1996Séisme de Valpelline, 31 mars 1996 Vidéo des mouvements observés au barrage de Mauvoisin: Enregistrés en 11 points Amplification d’environ 3’000 fois QuickTime™ et un décompresseur Cinepak sont requis pour visionner cette image. QuickTime™ et un décompresseur Cinepak sont requis pour visionner cette image.
  • 23.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes QuickTime™ et un décompresseur Cinepak sont requis pour visionner cette image.
  • 24.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes QuickTime™ et un décompresseur Cinepak sont requis pour visionner cette image.
  • 25.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la températureEffet de la température QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. Barrage de Torogh (Algérie) Températures extérieures
  • 26.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température - Barrage de MauvoisinEffet de la température - Barrage de Mauvoisin Eté
  • 27.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température - Barrage de MauvoisinEffet de la température - Barrage de Mauvoisin Automne
  • 28.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température dans un arc libreEffet de la température dans un arc libre ∆T r d ∆T Variation uniforme de température Variation linéaire de température Déformation du rayon 0 rTr T TT =σ ⋅β⋅∆±=∆ βT: coefficient de dilatation thermique du béton (≈ 10-5/oC) pour échauffement pour refroidissement- + Rotation de la section 0r ET W M Ed 6 T M 12 d J; EJ M d 2 1 T T TT 2 T 3 T =∆ ⋅∆⋅β±=±=σ ⋅⋅β⋅ ∆ =⇒ == β⋅∆ =ω∆
  • 29.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Effet de la température dans un arc encastréEffet de la température dans un arc encastré Variation uniforme de température Arc ne peut pas se déformer aux naissances Force hyperstatique k: facteur de forme qui dépend de l'encastrement de l'arc (élancement de l'arc) encastrement parfait: 2φ: ouverture de l'arc Variation linéaire de température variation linéaire ne change pas la longueur de l'arc (∆rT = 0) Comportement comme celui de l'arc libre 2 2 1 CC 1 k +λ = d Rm =λ θ− θ θ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ θ θ −θ+ θ θ = cos sin 2 C sin2 cos sin 6C 2 1 ETTT ⋅∆⋅β±=σ kdET)T(N TH ⋅⋅⋅β⋅∆±=∆
  • 30.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Contraintes admissiblesContraintes admissibles Barrage-poids La répartition des contraintes verticales ne peut pas être influencée par la forme de la section (triangle). La contrainte de compression la plus élevée (resp. la plus petite) se présente toujours: - au pied amont (resp. aval) à lac vide - au pied aval (resp. amont) à lac plein Des tractions pour les cas de charge normaux sont inadmissibles parce que les fissures ont la tendance à s'aggraver. La répartition des contraintes (dans les consoles et arcs) dépend de la forme de la coque. L'optimisation de la géométrie de l'ouvrage vise à obtenir des contraintes de compression sur tout l'ouvrage. Les fissures ne sont pas causées par les forces extérieures, mais par les efforts hyperstatiques. La fissuration diminue la rigidité de la coque et par conséquent les moments d'encastrement. Les tractions diminuent (mais les compressions augmentent). La résistance à la traction des zones tendues n'est pas nécessaire pour équilibrer les forces extérieures. Barrage-voûte
  • 31.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Zones tendues et comprimées dans un barrage-voûte Définition de la voûte et de la console active Zones tendues et comprimées dans un barrage-voûte Définition de la voûte et de la console active R: Résultante sans torsion R*: Résultante avec torsion Courbe/ligne des pressions Courbe/ligne des pressions
  • 32.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Réduction de la voûte active par la fissurationRéduction de la voûte active par la fissuration Création d'une fissure et aggravation des contraintes de compression d e N N − σ N fissure a 3a 2 , 6 d eN d N ⋅⋅ ±= −+ σ eda −= 2 a N ⋅= + 3 2σ )32(3 2 ada d −⋅ =+ + σ σ Voûte active de compression d e N d e N N − σ N − σ N fissure a 3a N fissure a 3a 2 , 6 d eN d N ⋅⋅ ±= −+ σ eda −= 2 a N ⋅= + 3 2σ )32(3 2 ada d −⋅ =+ + σ σ Voûte active de compression + σ position de la ligne de pression + σ
  • 33.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes L'influence importante des forces tranchantesL'influence importante des forces tranchantes Fissures stables et instables dans un barrage-voûte en fonction des efforts normaux et tranchants Fissures stables et instables dans un barrage-voûte en fonction des efforts normaux et tranchants Forces normales Forcestranchantes
  • 34.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Kölnbrein, Autriche, 200 m, 1977
  • 35.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en Autriche
  • 36.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Coefficient d’élancement du barrage de KölnbreinCoefficient d’élancement du barrage de Kölnbrein
  • 37.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en AutricheBarrage de Kölnbrein en Autriche QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image.
  • 38.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en AutricheBarrage de Kölnbrein en Autriche
  • 39.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en Autriche: AssainissementBarrage de Kölnbrein en Autriche: Assainissement
  • 40.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Barrage de Kölnbrein en Autriche: AssainissementBarrage de Kölnbrein en Autriche: Assainissement
  • 41.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Exemple du barrage Osiglietta en Italie Exemple du barrage Osiglietta en Italie
  • 42.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Ridracoli, Italie, 103.5 m, 1982 Joint périphérique pour éviter des contraintes de tension près de la fondation (Pulvino) Ridracoli, Italie, 103.5 m, 1982
  • 43.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes "Pulvino" - Détails constructifs"Pulvino" - Détails constructifs 1. Peripheral joint 2. Water stops 3. Periphal gallery 4. Pulvino 5. Pulvino galleries 6. Steel bars reinforcement 1. Peripheral joint 2. Water stops 3. Periphal gallery 4. Pulvino 5. Pulvino galleries 6. Steel bars reinforcement
  • 44.
    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Etanchéité du joint périphérique (Pulvino) Etanchéité du joint périphérique (Pulvino) Stabilité pendant la construction Stabilité pendant la construction
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Galeries et puitsGaleries et puits But et utilisation réfrigération du béton pendant la construction injections ultérieures des joints de construction (clavage) mesure des sous-pressions (galerie de pied le long de la fondation) mesure des infiltrations et évacuations des eaux infiltrées accès aux appareils et instruments de surveillance (pendules, cellules de pression, extensomètres, piézomètres, manomètres, nivellement de précision) interventions futures dans le sol (injections et drainages) en cas d'un comportement anormal installation des ascenseurs (puits)
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Galeries et puitsGaleries et puits Ecartements typiques entre les galeries horizontales 20 à 30 m entre les puits verticaux 50 à 80 m puits prolongés 20 à 30 m au minimum dans le rocher galeries également prolongées dans le rocher dimensions galeries: largeur minimum de 1.5 m, hauteur minimum de 2.1 m (passage des petites foreuses!) puits: φ 0.4 m (inaccessible) à φ 0.8 m (accessible par échelle) écartement minimum du parement amont des galeries et puits: profondeur au-dessous du niveau d'eau: 50 m min. 3.5 m 100 m 4.0 m 150 m 5.0 m 200 m 6.0 m
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Auscultation - Galeries et puits à l'intérieur d'un barrageAuscultation - Galeries et puits à l'intérieur d'un barrage 1 1 1 1 1 1 1 2 23 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 4 4 4 4 5 5 4 4 4 6 6 6 6 6 6 6 7 777 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 10 10 10 11 11 11 11 11 11 12 12 12 13 13 13 13 13 14 14 15 1. Appui des pendules 2. Poids des pendules 3. Flotteur 4. Station de lectures optiques 5. Station d'enregistrements automatiques 1. Appui des pendules 2. Poids des pendules 3. Flotteur 4. Station de lectures optiques 5. Station d'enregistrements automatiques 6. Nivellement de précision 7. Station d'observations topographiques 8. Groupe de thermomètres 9. Cellule de pression 10. Piézomètre 6. Nivellement de précision 7. Station d'observations topographiques 8. Groupe de thermomètres 9. Cellule de pression 10. Piézomètre 11. Manomètre 12. Venturi (mesures de débit) 13. Extensomètre 14. Accélérographe à fortes secousses 15. Dilatomètre à résistance électrique 11. Manomètre 12. Venturi (mesures de débit) 13. Extensomètre 14. Accélérographe à fortes secousses 15. Dilatomètre à résistance électrique Barrage d'EmossonBarrage d'Emosson
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Fissuration due à l'excavation d'une galerie de sondage Barrage de Zeuzier Fissuration due à l'excavation d'une galerie de sondage Barrage de Zeuzier
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement et injection des jointsTraitement et injection des joints Montage des dispositifs d'injection 1. Tubes à manchettes, montages en étoile 2. Clapets, montage en série Montage des dispositifs d'injection 1. Tubes à manchettes, montages en étoile 2. Clapets, montage en série Tube à manchettes 1. Tube métallique rectiligne 2. Manchette en caoutchouc, bridée 3. Manchette en caoutchouc, butée par deux manchons vissés au tube 4. Fixation du tube é manchettes dans une rainure ad hoc ménagée dans la face du premier plot bétonné (bride scellée dans le béton au moyen d'un pistolet à clous) Tube à manchettes 1. Tube métallique rectiligne 2. Manchette en caoutchouc, bridée 3. Manchette en caoutchouc, butée par deux manchons vissés au tube 4. Fixation du tube é manchettes dans une rainure ad hoc ménagée dans la face du premier plot bétonné (bride scellée dans le béton au moyen d'un pistolet à clous)
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement et injection des jointsTraitement et injection des joints Arrêt de joint en caoutchouc synthétique (Chlorure de polyvinile) Longueur: • 30..35 cm: contre la pression de l'eau • 25..30 cm: autres usages Arrêt de joint en caoutchouc synthétique (Chlorure de polyvinile) Longueur: • 30..35 cm: contre la pression de l'eau • 25..30 cm: autres usages Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau Clapet d'injection 1. Tube métallique Ø 1", avec bifurcation 2. Bouchon en caoutchouc 3. Frette en métal flexible 4. Languette destinée à produire un tourbillon lors du lavage du tuyau
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement des fondationsTraitement des fondations Injection du rocher de fondation But: remplir les vides / fissures par du coulis de ciment afin d'étancher et de consolider les roches fissurées Autres objectifs dernière reconnaissance du sous-sol réduction du débit de percolation à travers la fondation réduction des sous-pressions (seulement possible en combinaison avec des forages de drainage) réduction de la déformabilité du rocher (surtout déformations différentielles)
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Traitement des fondationsTraitement des fondations Injection du rocher de fondation Critères: unité de mesure: Lugeon = 1 l/min./m sous pression d'injection de 10 bar Procédure: remontant ou descendant Dimension d'un voile d'étanchéité réduire la perméabilité à 1 - 2 Lugeon jusqu'à une profondeur de 50 m profondeur minimum 1/3 à 1 fois la hauteur du barrage, au minimum 50 m
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Injection du rocher de fondationInjection du rocher de fondation Injection du rocher par passes descendantes 1. Forage d'une passe de 5 m 2. On injecte cette 1ère passe (au besoin sous très faible pression) pour former un "chapeau", puis on fore les 5 m suivants 3. On injecte la 2e passe, puis on fore les 5 m suivants Injection du rocher par passes descendantes 1. Forage d'une passe de 5 m 2. On injecte cette 1ère passe (au besoin sous très faible pression) pour former un "chapeau", puis on fore les 5 m suivants 3. On injecte la 2e passe, puis on fore les 5 m suivants Injection du rocher par passes remontantes 1. Forage du trou 2. Obturateur, dont les parois flexibles sont poussées contre celles du forage par la pression intérieure 3. Injection de la 1ère passe inférieure 4. Injection de la passe suivante, etc. Injection du rocher par passes remontantes 1. Forage du trou 2. Obturateur, dont les parois flexibles sont poussées contre celles du forage par la pression intérieure 3. Injection de la 1ère passe inférieure 4. Injection de la passe suivante, etc.
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Voile d'injectionVoile d'injection Barrage de Oymapinar 1. Barrage auxiliaire 2. Galeries d'injection 3. Galeries de dérivation 4. Forages d'injection 5. Intersection du voile d'injection avec les schistes 6. Limite du voile d'injection Barrage de Oymapinar 1. Barrage auxiliaire 2. Galeries d'injection 3. Galeries de dérivation 4. Forages d'injection 5. Intersection du voile d'injection avec les schistes 6. Limite du voile d'injection
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    ÉC OLE POLYTEC HNIQUE FÉDÉRALE D E LAUSANNE Laboratoire de Constructions Hydrauliques Barrages en béton Barrages - voûtes Voile d'injectionVoile d'injection Barrage d'El Cajón A. Partie en calcaires G. Galeries d'injection B. Partie dans les volcanites P. Plans du voile Barrage d'El Cajón A. Partie en calcaires G. Galeries d'injection B. Partie dans les volcanites P. Plans du voile