Ce document contient un cours de barrages destiné aux étudiants de l'Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB).
Il couvre les notions suivantes:
- Généralités sur les barrages
- Barrages poids
- Barrages à contreforts
- Barrages voûtes
- Barrages en terre
Cours Barrages UED 1.1 -Barrage
Télécharger PDFBarrages à Contreforts
Lorsque les appuis sont trop distants, ou lorsque le matériau local est tellement compact qu'une extraction s'avère presque impossible, la technique du barrage à contreforts permet de réaliser un barrage à grande économie de matériaux.
Les Barrages à Contreforts sont constitués d'une série de murs (les contreforts) construits dans la vallée parallèlement à l'axe de la rivière, l'espace entre les contreforts étant bouché par une dalle en béton, une voûte……
Contreforts
Dalle en béton
Coupe type d’un Barrage à contreforts à dalles Barrage multi-voûtes
Le barrage à contreforts
- C’est un grand mur en béton qui s'appuie sur des contreforts en laissant des évidements économisant ainsi du béton.
- Les contreforts relativement minces, conduisent les efforts jusqu’au fondations.
- Il est constitué d’une :
- une série de murs parallèles, généralement de forme triangulaire, plus ou moins épais et plus ou moins espacés (les contreforts);
- une bouchure entre les contreforts transmettant à ceux-ci la poussée de l'eau.
- Il est bien adapté aux vallées larges avec une fondation rocheuse de bonne qualité
Barrages à Contreforts
Contreforts
Barrage d’Albertville, Rhône-Alpes, France
Le barrage à contreforts
Il est constitué :
- Une série de murs parallèles, généralement de forme triangulaire, plus ou moins épais et plus ou moins espacés (les contreforts)
- Bouchure
- Une bouchure entre les contreforts transmettant à ceux-ci la poussée de l'eau
Les contreforts redirigent l’effort sur la fondation rocheuse de la vallée
Utilisés dans les vallées larges avec fondations rocheuses de bonne qualité
Les barrages à contreforts :
- Juxtaposition de plots comprenant chacun un bloc de tête, en contact avec la retenue, et un contrefort triangulaire conduisant au sol la force exercée par l’eau sur la tête.
- Le concept autorise une économie sur le volume de béton de l’ordre de 20 à 25 % par rapport au barrage plein équivalent et à critères de sécurité égaux ;
- Les coffrages en sont plus complexes,
- ils sont plus sensibles aux agressions extérieures, notamment les variations thermiques, et ils sollicitent fortement leur fondation.
Comparaison
Barrages poids Barrage à contreforts
- Béton mal utilisé
- Enlever du béton
- Déplacer le centre de gravité vers l'amont
- Elargir la base du barrage
- Ouvrir le barrage à l'aval pour assurer le drainage
- Stabilité amélioré (composante verticale de la poussée de l'eau)
- Faibles sous-pressions (drainage libre)
- Volume de béton réduit (-25 à 30%)
- dégagement aisé de chaleur
- surface du coffrage
- stabilité latérale en cas de Séisme
- fondation difficile des contreforts aux flancs de la vallée
Disposition générale d’un barrage à contreforts
Barrages Voûtes
Premiers barrages - voûtes
Premiers barrages - voûtes
barrages - voûtes
Ksob, Algérie
Le barrage du Ksob est un barrage de type multivoûtes, situé sur oued Ksob, dans la wilaya de M'Sila en Algérie. Il fut construit entre 1933 et 1939, d'une hauteur de 46 m et d'une capacité de 50 millions m³
Mefrouch, Tlemcen, Algérie
Mefrouch, Algérie
Barrages Voûtes
Les barrages-voûtes, de forme arquée, profitent de leur forme pour reporter la poussée de l'eau vers le rocher des rives.
Coupe type d’un barrage-voûte
Efforts repris sur les flancs de la vallée
Utilisés dans les vallées étroites
Fondations rocheuses rigides
Mode de travail des arcs d’une voûte
Le barrage voûte doit son nom et sa résistance à sa forme arquée*
*Arquée : En forme d’arc de cercle.
Rive
Le barrage voûte répartie la pression de l’eau de chaque cotés de la vallée
Pression de l’eau
Rive
Barrage voûte
C'est un ouvrage particulièrement élégant; en raison de la forme arquée du barrage, horizontalement et verticalement, la poussée de l'eau est reportée sur les flancs de la vallée.
Choix de l’emplacement
Conditions pour la réalisation d’un barrage voûte
- La vallée est relativement étroite
- Les appuis latéraux sont topographiquement favorables (si possible symétriques)
- Les conditions géologiques sont bonnes
- Stabilité du rocher aux rives pendant la construction et l’exploitation du barrage (percolation de l’eau à travers les appuis)
- Comportement homogène et isotrope de la fondation (éviter les failles et discontinuités)
- Rocher sain, peu pérméable
Choix de l’emplacement – Critères topographiques
Vallée en V Vallée en U Lc/H ≤ 5 (6) Lc/H ≤ 4 (4.5)
Choix de l’emplacement – Critères topographiques Vallée en V
Vallée en U
Choix de l’emplacement – Critères géologiques
En règle générale, au passage d’une zone géologiquement favorable, l’érosion par le cours d’eau forme un verrou favorable à l’implantation d’un barrage voûte
Le barrage sera implanté à l’amont du resserrement ou du verrou, de sorte que les efforts soient transmis à la fondation dans la zone de la meilleure qualité géomécanique
Avantages des barrages voûtes
- Le volume de béton est réduit (l'épaisseur à la base est de l'ordre de 15 - 20 % de la hauteur, contre 75 - 80 % pour un barrage poids);
- Le système statique tridimensionnel hyperstatique induit une grande réserve de portance.
- L'effet des sous-pressions est réduit du fait de l'épaisseur limitée de la fondation
Inconvénients des barrages voûtes
- Les contraintes sont importantes dans le béton et dans le rocher
- Le prix du m3 de béton, plus dosé en liant, n'est qu'un peu plus élevé, tout comme le prix du m2 de coffrage.
- Les gradients hydrauliques sous la fondation sont importants.
Différents de barrages voûtes
Barrage voûte - cylindrique (simple courbure)
Principe Voûte à rayon constant et épaisseur variable
Barrage voûte à angle et rayon variable (simple courbure)
Barrage voûte à double courbure
Forme des sections horizontales (arcs) Ouverture de l'arc (arcs circulaires) ⮚couronnement 120° à 130° ⮚à mi-hauteur 85° ⮚à la base 80°
Forme des sections horizontales (arcs)
Géométrie des arcs
- arcs circulaires (l'angle de l'arc avec le rocher sain doit être au minimum 30°)
- Arcs circulaires combinés (arc de rive)
- arcs de parabole
- arcs d'ellipse
- arcs de spirale logarithmique
Arcs circulaires
Formes des sections verticales
Epaisseur de la console à la section principale
Epaisseur de la console à la section principale
Exemples de formes des consoles à clé (ingénieurs suisses)
Exemples de formes des consoles à clé (Ecole Espagnole)
Ils sont constitués par une coque en béton à simple ou double courbure. Ce type de barrage est implanté dans une vallée présentant une zone relativement étroite (verrou) pour permettre l'arc-boutement de l'ouvrage sur les rives qui doivent être géologiquement très saines.
La courbure de la voûte permet de reporter les efforts de pression sur les appuis de rive, tout en conservant une paroi comprimée. Une première approche, très grossière, de dimensionnement consiste à considérer une superposition d'arcs supposés indépendants. La contrainte dans le béton est généralement de l'ordre de 5 MPa afin de limiter les problèmes de déformations aux ancrages.
La valeur de la contrainte est alors déduite de la formule du tube et vaut :
FAQ
Qu'est-ce qu'un barrage à contreforts ?
Un barrage à contreforts est un type de barrage constitué d'une série de murs parallèles (les contreforts) construits dans la vallée parallèlement à l'axe de la rivière, avec une dalle en béton ou une voûte entre les contreforts.
Quels sont les avantages des barrages voûtes ?
Les barrages voûtes offrent plusieurs avantages, notamment un volume de béton réduit, une grande réserve de portance grâce à leur système statique tridimensionnel hyperstatique, et une réduction des sous-pressions grâce à l'épaisseur limitée de la fondation.
Quelles sont les conditions nécessaires pour la réalisation d'un barrage voûte ?
Pour réaliser un barrage voûte, il est nécessaire que la vallée soit relativement étroite, que les appuis latéraux soient topographiquement favorables, que les conditions géologiques soient bonnes, et que le rocher aux rives soit stable pendant la construction et l'exploitation du barrage.