Comité Français des Barrages et Réservoirs

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Les calculs cycliques pour accompagner le suivi et la maintenance des barrages voûtes


Frédéric Andrian, Mathieu Roy et Pierre Agresti (Artelia), Yann Fournié (SHEM)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR - ISBN 979-10-96371-06-8

Colloque : Méthodes et techniques innovantes dans la maintenance et la réhabilitation des barrages et des digues - Chambéry, France
Année d’édition 2018

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Title : On the use of cyclic calculations as a support for the monitoring and surveillance of arch dams

Résumé
Les barrages voûtes sont des ouvrages fortement hyperstatiques : ils ont généralement la capacité de réorganiser leurs contraintes en cas d’ouvertures de fissures ou de glissements. Ce comportement non-linéaire, marqué lors de la première mise en eau et des premiers cycles peut être tolérable dans une certaine mesure pour les conditions normales d’exploitation. Le retour d’expérience montre que la dérive vers l’aval de la crête peut être pluricentimétrique avant une éventuelle stabilisation. Ce comportement, généralement attribué à l’adaptation du rocher et/ou au fluage du béton, est rarement pris en compte dans les calculs de stabilité. Lorsqu’il est considéré, l’approche utilisée est généralement très simplifiée par la modification des modules d’Young. Les moyens de calculs actuels permettent désormais d’effectuer une simulation quasi-temporelle, prenant en compte les cycles saisonniers et éventuellement les variations de la cote de retenue. ARTELIA a mis en œuvre une méthode dite des « calculs cycliques » pour les études d’une voûte mince existante en vallée large. Les calculs cycliques ont été motivés par l’apparition de glissements non réalistes en pied du barrage lors de l’application des cas de charges monotones classiques. A cela s’ajoute l’impossibilité d’obtenir un calage satisfaisant. En effet lorsque le calage ne tient pas compte des déplacements cycliques, le pied du barrage montre de forts déplacements irréversibles dus à l’application des températures hivernales qui ne sont pas mesurés par le dispositif d’auscultation. La mise en œuvre des calculs cycliques a non seulement permis de retrouver fidèlement le comportement des dix dernières années mais dresse également un bilan moins alarmiste de l’état de sécurité de l’ouvrage comparé à une approche d’application monotone et indépendante des chargements.

Abstract
Arch dams are strongly hyperstatic structures : they are generally able to re-distribute excessive stresses in case of crack opening or sliding. This non-linear behavior, tolerated to a certain extent under normal operation conditions can be significant during the first decades after the first impounding. The general feedback shows that the downstream drift of the dam crest may reach serveral centimeters before possibly stabilizing. This behavior, generally attributed to the bedrock adaptation and/or to the concrete creep, is seldom considered in stability analyses. So far, the drift is introduced by means of a decrease in the Young’s moduli. The computational capabilities now allow pseudo-time history analyses to be carried out including the seasonal cycles and possibly the annual variations of the reservoir level. ARTELIA has developed and applied this new approach referred to as “cyclic calculations” for the case of a thin arch dam built on wide valley. Actually, the calculations show a significant and unrealistic sliding along the dam/foundation interface when the loads are applied in a monotonic way. Moreover, the calibration of the numerical model to the monitoring data is unsatisfactory as the calculated sliding at the toe are not noticed on the available monitoring data covering the last decade. The use of cyclic calculations not only allows a very good calibration of the numerical model to the monitored behavior but also leads to the conclusion that the stability state of the dam is less alarming than if the calculations were carried out by means of a series of monotonic and independent load cases.

Citation
ANDRIAN Frédéric, ROY Mathieu, AGRESTI Pierre,FOURNIE Yann. Les calculs cycliques pour accompagner le suivi et la maintenance des barrages voûtes. In Colloque Méthodes et techniques innovantes dans la maintenance et la réhabilitation des barrages et des digues. Chambéry : CFBR - 27,28 novembre 2018. ISBN 979-10-96371-06-8. p. 163-173. doi : 10.24346/cfbr_colloque2018_a41


Voir aussi : Colloque Méthodes et techniques innovantes dans la maintenance et la réhabilitation des barrages et des digues


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