Barrage en arc - Arch dam

Le barrage de Katse , un barrage-voûte en béton de 185 m de haut au Lesotho .
Le barrage de Morrow Point est un barrage à voûte à double courbure.

Un barrage voûte est un barrage en béton qui est incurvé en amont dans le plan. Le barrage- voûte est conçu de telle sorte que la force de l'eau contre lui, connue sous le nom de pression hydrostatique , appuie contre l'arc, provoquant un léger redressement de l'arc et renforçant la structure lors de sa poussée dans sa fondation ou ses culées. Un barrage en arc est le plus approprié pour les canyons étroits ou les gorges avec des parois abruptes de roche stable pour supporter la structure et les contraintes. Comme ils sont plus minces que tout autre type de barrage, ils nécessitent beaucoup moins de matériaux de construction, ce qui les rend économiques et pratiques dans les régions éloignées.

Classification

En général, les barrages voûtés sont classés en fonction du rapport entre l'épaisseur de la base et la hauteur structurelle (b / h) comme suit:

  • Mince, pour b / h inférieur à 0,2,
  • D'épaisseur moyenne, pour b / h entre 0,2 et 0,3, et
  • Épais, pour un rapport b / h supérieur à 0,3.

Les barrages voûtés classés en fonction de leur hauteur structurelle sont:

  • Barrages bas jusqu'à 100 pieds (30 m),
  • Barrages moyennement hauts entre 30 et 91 m (100–300 pi),
  • Barrages hauts de plus de 300 pieds (91 m).

Histoire

Shāh Abbās Arch près du barrage de Kurit - 14e siècle

Le développement des barrages-voûtes à travers l'histoire a commencé avec les Romains au 1er siècle avant JC et après le développement de plusieurs conceptions et techniques, une relative uniformité a été atteinte au XXe siècle. Le premier barrage-voûte connu, le barrage de Glanum , également connu sous le nom de barrage du Vallon de Baume, a été construit par les Romains en France et remonte au 1er siècle avant JC. Le barrage mesurait environ 12 mètres (39 pieds) de hauteur et 18 mètres (59 pieds) de longueur. Son rayon était d'environ 14 m (46 pi) et il se composait de deux murs de maçonnerie. Les Romains l'ont construit pour approvisionner en eau Glanum à proximité .

Le barrage de Monte Novo au Portugal était un autre ancien barrage- voûte construit par les Romains en 300 après JC. Il mesurait 5,7 mètres (19 pieds) de haut et 52 m de long (171 pieds), avec un rayon de 19 m (62 pieds). Les extrémités courbes du barrage ont rencontré deux murs ailés qui ont ensuite été soutenus par deux contreforts. Le barrage contenait également deux sorties d'eau pour entraîner les usines en aval.

Le barrage de Dara était un autre barrage-voûte construit par les Romains dans lequel l'historien Procope écrirait de sa conception: "Cette barrière n'a pas été construite en ligne droite, mais a été pliée en forme de croissant, de sorte que la courbe, en couchant contre le courant du fleuve, pourrait être en mesure d'offrir encore plus de résistance à la force du ruisseau. "

Les Mongols ont également construit des barrages voûtés dans l'Iran moderne. Leur premier était le barrage de Kebar construit vers 1300, qui mesurait 26 m (85 pi) de haut et 55 m (180 pi) de long, et avait un rayon de 35 m (115 pi). Leur deuxième barrage a été construit vers 1350 et s'appelle le barrage de Kurit . Après l'ajout de 4 m (13 pi) au barrage en 1850, il est devenu 64 m (210 pi) de hauteur et est resté le plus haut barrage du monde jusqu'au début du 20e siècle. Le barrage de Kurit était de conception en maçonnerie et construit dans un canyon très étroit. Le canyon était si étroit que sa longueur de crête ne représente que 44% de sa hauteur. Le barrage est toujours en érection, même si une partie de sa face aval inférieure est tombée.

Le barrage d' Elche à Elche , en Espagne, était un barrage en arc post-médiéval construit dans les années 1630 par Joanes del Temple et le premier en Europe depuis les Romains. Le barrage mesurait 26 mètres (85 pieds) de haut et 75 mètres (246 pieds) de long et avait un rayon de 62 mètres (203 pieds). Ce barrage-voûte repose également sur des murs ailés qui ont servi de culées.

Au début du 20e siècle, le premier barrage-voûte à rayon variable au monde a été construit sur le ruisseau Salmon près de Juneau , en Alaska . La face en amont du barrage de Salmon Creek était bombée en amont, ce qui a soulagé la pression sur les arcs inférieurs courbés plus solides près des culées. Le barrage avait également un orteil plus gros, qui compensait la pression sur le talon en amont du barrage, qui se courbait maintenant plus en aval. La technologie et les avantages économiques du barrage de Salmon Creek ont ​​permis des conceptions de barrages de plus en plus grands. Le barrage était donc révolutionnaire et des conceptions similaires furent bientôt adoptées dans le monde entier, en particulier par le Bureau of Reclamation des États-Unis .

En 1920, l'ingénieur et concepteur de barrages suisse Alfred Stucky a développé de nouvelles méthodes de calcul pour les barrages-voûte, introduisant le concept d' élasticité lors de la construction du barrage-voûte de Montsalvens en Suisse, améliorant ainsi le profil du barrage dans le sens vertical en utilisant une forme d'arc parabolique. au lieu d'une forme d'arc circulaire.

Le barrage d'Enguri dans le Caucase de la Géorgie .

Le barrage de Pensacola , achevé dans l'État de l' Oklahoma en 1940, était considéré comme le plus long barrage à voûte multiple des États-Unis. Conçu par WR Holway , il possède 51 arches. et une hauteur maximale de 150 pi (46 m) au-dessus du lit de la rivière. La longueur totale du barrage et de ses sections est de 6 565 pi (2 001 m) tandis que la section à arcs multiples mesure 4 284 pi (1 306 m) et sa combinaison avec les sections de déversoir mesure 5 145 pi (1 568 m). Chaque arche du barrage a une portée libre de 60 pi (18 m) et chaque contrefort a une largeur de 24 pi (7,3 m).

Les conceptions des barrages en arc continueraient de tester de nouvelles limites et conceptions telles que la courbe double et multiple. L'ingénieur suisse Alfred Stucky et le US Bureau of Reclamation développeraient une méthode de répartition du poids et des contraintes dans les années 1960, et la construction de barrages voûtés aux États-Unis verrait alors sa dernière montée en flèche avec des barrages comme le Morrow Point à double courbure de 143 mètres. Barrage du Colorado, achevé en 1968. À la fin du 20e siècle, la conception du barrage-voûte a atteint une relative uniformité dans la conception à travers le monde. Actuellement, le barrage à voûte le plus haut du monde est le barrage Jingpin-I de 305 mètres (1 001 pi) en Chine , qui a été achevé en 2013. Le plus long barrage à arc multiples avec contreforts au monde est le barrage Daniel-Johnson au Québec , Canada . Il mesure 214 mètres de haut et 1314 mètres de long sur sa crête. Il a été achevé en 1968 et mis en service en 1970.

Le barrage de Pensacola était l'un des derniers types d'arc multiples construits aux États-Unis. Son application NRHP indique que cela était dû à la défaillance de trois barrages de ce type: (1) barrage de Gem Lake, barrage de St. Francis (Californie), barrage de Lake Hodges (Californie). Aucun de ces échecs n'a été intrinsèquement causé par la conception à arc multiples.

Conception

La conception d'un barrage voûte est un processus très complexe. Cela commence par une disposition initiale du barrage, qui est continuellement améliorée jusqu'à ce que les objectifs de conception soient atteints dans les critères de conception.

Charges

Les principales charges pour lesquelles un barrage voûte est conçu sont:

  • Poids mort
  • Charge hydrostatique générée par le réservoir et l'eau de fuite
  • Charge de température
  • Charge sismique

Les autres charges diverses qui affectent un barrage comprennent: les charges de glace et de limon et la pression de soulèvement.

Le plus souvent, le barrage-voûte est en béton et placé dans une vallée en forme de «V». La fondation ou les culées d'un barrage voûte doivent être très stables et proportionnées au béton. Il existe deux conceptions de base pour un barrage voûte: les barrages à rayon constant , qui ont un rayon de courbure constant, et les barrages à rayon variable , qui ont des courbes en amont et en aval dont le rayon diminue systématiquement sous la crête. Un barrage à double courbure dans ses plans horizontal et vertical peut être appelé barrage en dôme . Les barrages voûtés avec plus d'une arche ou plan contigu sont décrits comme des barrages à voûtes multiples . Les premiers exemples incluent le barrage romain d' Esparragalejo avec des exemples ultérieurs tels que le barrage Daniel-Johnson (1968) et Itaipu Dam (1982). Cependant, à la suite de l'échec du barrage de Gleno peu de temps après sa construction en 1923, la construction de nouveaux barrages à voûte multiple est devenue moins populaire.

Les joints de contraction sont normalement placés tous les 20 m dans le barrage-voûte et sont ensuite remplis de coulis une fois le contrôle refroidi et durci.

Les types

Barrage en arc à rayons constants
la face amont du barrage a un rayon constant ce qui en fait une face de forme linéaire sur toute la hauteur du barrage. Mais les courbes intérieures, leur rayon diminue à mesure que nous nous déplaçons vers le bas de l'élévation supérieure vers le bas et donc en coupe transversale, cela donne la forme du triangle.
Barrage à voûte variable
le rayon des faces intérieure et extérieure de la voûte du barrage varie de bas en haut. Le rayon de l'arc est le plus grand en haut et le plus bas aux altitudes inférieures. L'angle central de l'arc est également élargi à mesure que nous nous déplaçons vers le haut.
Barrage en arc à angle constant
c'est la construction la plus économique. Cependant, pour le troisième type de barrage-voûte, une fondation plus solide est requise car elle implique des surplombs au niveau des sections de culée. Le barrage en arc à angle constant est celui dans lequel les angles centraux des anneaux horizontaux en arc sont de la même grandeur à toutes les élévations.

Exemples de barrages voûtés

Voir également

Les références

Liens externes