Barrage en acier - Steel dam
Un barrage en acier est un type de barrage (une structure pour retenir ou retarder l'écoulement de l'eau) qui est fait d' acier , plutôt que les matériaux de construction plus courants en maçonnerie , en terrassement , en béton ou en bois .
Relativement peu d'exemples ont été construits. Des trois construits aux États-Unis, il en reste deux, le barrage d'acier Ashfork-Bainbridge , construit en 1898 dans le désert de l'Arizona pour alimenter en eau les locomotives du chemin de fer Atchison, Topeka et Santa Fe (ATSF), et le barrage en acier de Redridge , construit en 1901. , dans la péninsule supérieure du Michigan pour fournir de l'eau aux usines de tampons. Le troisième, le barrage du lac Hauser dans le Montana, a été achevé en 1907 mais a échoué en 1908.
Les barrages en acier ont été jugés non rentables après la Première Guerre mondiale, car les prix de l'acier ont augmenté plusieurs fois par rapport aux prix du ciment, bien qu'ils soient tout aussi solides que les autres matériaux de construction de barrages. Leur économie est très favorable au 21ème siècle en raison de la baisse des coûts de main-d'œuvre sur place, du coût inférieur du transport des matériaux en vrac, de la disponibilité de plus de temps de construction en un an et de la flexibilité du plan de construction conforme aux exigences statuaires, etc.
Principes de fonctionnement
Les barrages en acier utilisent une série de semelles ancrées dans la terre. Ces semelles contiennent des entretoises qui à leur tour soutiennent une série de poutres de pont qui à leur tour retiennent des plaques d'acier. Ce sont ces plaques avec lesquelles l'eau entre en contact. Les poutres et les plaques sont inclinées dans la direction aval de sorte qu'une partie du poids de l'eau agit avec une force descendante sur les entretoises et les semelles, les maintenant en place. Si les plaques étaient verticales, comme dans un batardeau en acier , toute la force serait horizontale et des entretoises et des ancrages beaucoup plus massifs seraient nécessaires pour contrecarrer la force horizontale et le moment de flexion.
Direct strutted
Dans la version à entretoises directes, illustrée à gauche, toutes les entretoises sont parallèles. Il n'y a donc pas d'effort de traction dans les poutres en plaques.
Cantilever à pavé
Dans la version à jambes de force en porte-à-faux, illustrée à gauche, la jambe de force supérieure (ou les jambes de force, selon la conception) peut être transformée en une poutre en porte-à - faux . En allant tous sur le même pied, la partie supérieure des poutres de tablier est ainsi en tension et le moment de la section en porte-à-faux est compensé par le moment de l'eau heurtant cette section.
Feston
Dans les deux types de construction, il est typique que les plaques aient une apparence festonnée, comme on peut le voir sur l' illustration du barrage d'acier Redridge ci-dessus. Il permet une libre expansion / contraction des plaques d'acier lorsque l'eau ou la température ambiante change.
Compromis de conception
Il existe deux compromis de conception, l'angle de la plaque de poutre et l'angle de la jambe de force. En augmentant l'angle poutre / plaque vers l'horizontale, la composante normale de la force augmentera vers la verticale; cela signifie que les semelles n'ont pas besoin de résister à autant de force horizontale, mais nécessitent plus d'acier pour une tête amont donnée. L'augmentation de l'angle de la jambe de force vers la verticale réduit le moment horizontal sur les semelles, réduisant le risque de glissement.
Déversoirs et tuyaux
Les barrages en acier peuvent ou non avoir un déversoir. L'Ashfork-Bainbridge n'en avait pas, mais était conçu pour permettre à l'eau de s'écouler directement sur la crête, tandis que le Redridge avait à la fois un déversoir et une conduite d'eau pour alimenter en eau les usines de timbres en aval.
Avantages et inconvénients
Les partisans de Steel Dam ont fait valoir certains avantages:
- Les techniques de fabrication de l'acier, même au tournant du 19e siècle, ont permis une construction plus rapide et moins chère que la maçonnerie
- La structure est statiquement déterminée permettant des calculs précis de la charge et de la résistance des membres nécessaires
- Étant donné que l'acier est plus flexible que le béton, ils sont plus résistants aux ruptures catastrophiques dues au tassement du sol
- Le gel ne les affecte pas comme il le fait pour le béton ou la maçonnerie
- Les fuites non catastrophiques peuvent être traitées par soudage
Il y avait également quelques inconvénients connus:
- Construire de bonnes bases est la clé d'un barrage réussi car ils doivent supporter du poids, ne pas trop se tasser et résister aux déplacements horizontaux.
- La résistance à long terme du barrage n'est pas connue. Les deux exemples aux États-Unis encore debout ne sont actuellement pas soumis à une charge d'eau significative
- La légèreté de la structure signifie qu'elle est plus vulnérable à l'usure due aux vibrations de l'eau que des barrages plus massifs
- Les besoins d'entretien sont plus élevés, la rouille et la corrosion doivent être traitées
- Les contraintes peuvent être assez concentrées, ce qui pourrait provoquer une fissuration sous contrainte en tant que mode de défaillance.
- Comme pour les autres barrages, la dégradation est un mode de défaillance possible (on pense que c'est la raison pour laquelle le barrage du lac Hauser a échoué.)
Lectures complémentaires
- Jackson, Donald C. Great American Bridges and Dams, John Wiley & Sons, New York (Etats-Unis), ISBN 0-471-14385-5 , 1984; 210-211.
- Irrigation and Water Power Engineering , un livre trouvé via Google Books. L'une des rares sources à mentionner les barrages en acier, indique qu'il en existe 3 aux États-Unis et donne quelques informations. Une partie de cet article utilise des éléments de ce texte.
- Université du Queensland Une brève histoire des barrages en acier par Hubert CHANSON (vous devrez appuyer sur le bouton PROCEED pour passer à l'article après avoir suivi le lien). Il indique que le barrage du lac Hauser a été construit entre 1905-1907 et a échoué en 1908, après SCHUYLER (1909).