Pressions hydrodynamiques sur barrages rigides à fruits irreguliers sous excitations sismiques

Abstract

Les pressions hydrodynamiques générées par les excitations sismiques sur les parements amonts des barrages rigides, à fruits irréguliers, sont déterminantes pour leur conception. Cette étude présente, d’une part une solution semi-analytique du problème et d’autre part, une solution numérique basée sur la méthode des éléments finis. Un choix judicieux de la géométrie du parement amont permet de réduire substantiellement l’effet des pressions hydrodynamiques. L’analyse des résultats obtenus, permet, à priori, de mieux appréhender le comportement de ce type de barrages vis-à-vis des actions sismiques, et par suite, d’aboutir à la conception d’une structure optimale sur le double plan de la sécurité et de l’économie. Ce mémoire est structuré en plusieurs chapitres, le premier est consacré au développement du modèle mathématique du problème, l’écriture des équations gouvernantes régissant le phénomène à étudier et la fixation des conditions aux limites dans les deux cas de chargements sismiques, horizontal et vertical. Le deuxième chapitre est consacré à la formulation analytique de la solution du problème pour le cas typique d’un chargement sismique horizontal. Pour le cas d’un chargement sismique vertical, on se contentera uniquement de la résolution numérique par la M.E.F. Dans le troisième chapitre, on présentera le programme de calcul établi par nos soins sous langage MATLAB 7 nous permettant la programmation des formules analytiques présentées dans le deuxième chapitre. Ce programme est réalisé pour répondre aux besoins de calcul des coefficients des pressions hydrodynamiques Cp. Il tient compte des différentes variables telles que, le fruit du barrage, les conditions de chargements sismiques et la densité du fluide dans le réservoir. Le quatrième chapitre est consacré à la modélisation du réservoir par la méthode des éléments finis. L’élément de référence utilisé ainsi que le maillage adopté en plan pour le réservoir sont décrits en détail. Le calcul est effectué via le logiciel de calcul MATLAB 7, le processus ainsi que le modèle adopté pour le calcul des pressions hydrodynamiques sont aussi décrits à la fin du chapitre. Maintenant que les outils de calcul sont définis, le cinquième chapitre comporte plusieurs applications numériques. Les résultats obtenus pour chaque cas de figure, tenant compte, de la géométrie du parement amont du barrage ainsi que la direction du chargement sismique sont présentés et commentés à chaque fois. Enfin, des conclusions seront présentées, compte tenu, des résultats obtenus et dument interprétés.