Barrage de Ponviel Utilisation des éléments- joints pour l’analyse du comportement Emmanuel ROBBE EDF-CIH Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Plan de l’exposé � Présentation de l’ouvrage / spécificité � Modélisation EF � Dispositif d’auscultation � Calage du modèle � Analyse du comportement � Conclusion Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Situation géographique Ponviel Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Vue d’ensemble Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Présentation du barrage Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Présentation du barrage - particularités Joints de plots Joint perimétral Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modélisation : maillage Utilisation d’éléments-joint (3D_JOINT) pour modéliser les interfaces de la structure Joint perimetral Joints de plot Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modélisation : lois de comportement Au niveau des joints de plots : Comportement unilatéral en traction/ compression : en traction les joints ‘s’ouvrent’ sans reprise d’effort de traction Comportement tangentiel élastique indépendant de l’ouverture (boîtes de cisaillement) Joint perimetral Joints de plot JOINT_MECA_RUPT Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modélisation : lois de comportement Au niveau du joint périmétral Loi élastoplastique type Mohr- Coulomb avec cohésion nulle � pas de reprise de traction Loi de Mohr-Coulomb Joint perimetral JOINT_MECA_FROT Joints de plot Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Etapes de la modélisation Construction de l’ouvrage Application du poids propre en 2 étapes Clavage des joints Mise en eau Chargement hydrostatique progressif sur le parement amont Cycle thermique annuel Calcul de l’état thermique du barrage (printemps, été, automne, hiver) Dilatation du béton Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Etapes de la modélisation Construction de l’ouvrage Application du poids propre en 2 étapes Clavage des joints Mise en eau Chargement hydrostatique progressif sur le parement amont Cycle thermique annuel Calcul de l’état thermique du barrage (printemps, été, automne, hiver) Dilatation du béton Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Etapes de la modélisation Construction de l’ouvrage Application du poids propre en 2 étapes Clavage des joints Mise en eau Chargement hydrostatique progressif sur le parement amont Cycle thermique annuel Calcul de l’état thermique du barrage (printemps, été, automne, hiver) Dilatation du béton Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Auscultation (dispositif) Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Auscultation - mesures Analyse HST Effet hydrostatique Analyse HST Effet thermique Mesures brutes Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modélisation : calage sur effets hydrostatiques SATISFAISANT NON Module voûte 25000 30000 35000 30000 30000 Module fondation 15000 15000 15000 12000 17000 Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Auscultation : vidange/remplissage en 1991 Mesures brutes – vidange/remplissage 1991 Mesures recalées – vidange/remplissage 1991 Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modélisation : influence du thermique sur le comportement Vidange aout 1991: Position du barrage vers l’amont en période chaude assure un maintien du clavage Maintien de l’effet d’arc Faible déplacement avec les variations hydrostatiques Remplissage octobre 1991 Position plus vers l’aval (températures modérées) Ouverture des joints à faible retenue Hausse des déplacements sous l’effet hydrostatique Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Etapes de la modélisation : vidange/remplissage 91 Construction de l’ouvrage Application du poids propre en 2 étapes Modélisation d’une légère ouverture des joints de plots (0.3 mm environ) Mise en eau Chargement hydrostatique progressif sur le parement amont Modification des conditions thermiques � été 1991 Vidange Modification des conditions thermiques � automne 1991 Remplissage Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modélisation : validation du calage du modèle Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modélisation : conclusion du calage Mise en évidence d’un comportement différent de l’ouvrage durant l’année Nécessité d’utiliser un modèle tenant compte des non- linéarités de la structure pour représenter convenablement le comportement de l’ouvrage dans l’ensemble des situations Justification du bon calage du modèle par rapport aux mesures Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Analyse du comportement : montée du plan d’eau Déplacement console centrale et voûte + ouverture des joints (rouge ouvert, bleu fermé) Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Analyse du comportement : thermique saisonnier Déplacement console centrale et voûte + ouverture des joints (rouge ouvert, bleu fermé) automne hiver printemps été automne Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Analyse du comportement : ouverture des joints ouverture normale à RN+hiver (zoom plots centraux) Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Analyse du comportement : contraintes aval Rosettes des contraintes sur le parement aval à RN+hiver (comp max : 3.84 MPa, tract max : 2.36 MPa) Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Analyse du comportement : contraintes amont Rosettes des contraintes sur le parement amont à RN+été (comp max : 2.86 MPa, tract max : 0.32 MPa) Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Analyse du comportement : bilan État de contrainte satisfaisant Au contact culée-fondation : efforts tangentiels > efforts normaux � risque de glissement compte tenu de la moindre qualité du rocher en rive Nécessité de modéliser le caractère élastoplastique du contact béton-rocher afin d’évaluer les conséquences d’un glissement potentiel de la culée sur le comportement du barrage Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modèle élastoplastique de la culée disposition des é l é ments-joint, en particulier pour la cul é e rive droite Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Modèle élastoplastique de la culée Léger déplacement plastique de la culée-poids, localement de l’ordre de 3mm � réorientation des contraintes dans la voute � diminution du report d’effort sur la culée Déplacement plastique cumulé au contact culée-fondation (RN + hiver) Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Conclusion Barrage de conception et de comportement très spécifique nécessitant une modélisation relativement complexe pour appréhender son mode de fonctionnement Le comportement est jugé satisfaisant: En hiver : le ferraillage aval de la voûte assure la reprise des efforts de traction calculés En été, le report d’effort sur la culée-poids en rive droite est important néanmoins la prise en compte d’un comportement élastoplastique du contact culée-fondation assure, via un léger glissement , une réorientation des contraintes diminuant l’appui � retour à l’équilibre. Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
Merci pour votre attention Merci à Jérome Laverne, Kyrylo Kazymyrenko et Vincent Guyonvarh pour le développement des outils qui marchent ! Barrage de Ponviel - Analyse du comportement
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