Barrage-réservoir On sait que les barrages en béton connus sont de types très divers, mais que l'on peut pratiquement les ranger en trois catégories, à savoir : les barrages-poids, les barrages en voûte mince et les barrages mixtes ou en voûte épaisse.
On sait également qu'une théorie simpli fiée a longtemps voulu distinguer les deux premiers types par la direction de leurs pous sées sur le sol, les barrages-poids étant consi dérés comme ne comportant pratiquement que des forces situées dans des plans verticaux et les barrages en voûte mince que des forces situées dans des plans horizontaux.
En fait, cette ancienne théorie est périmée et l'on sait maintenant, pour ce qui concerne plus particulièrement les barrages en voûte mince, que les formes de la vallée et le poids propre de la maçonnerie font que les poussées élastiques de la voûte sont, à la base de celle- ci, nettement rabattues vers le bas et de façon plus ou moins accentuée suivant les cas d'es pèce. Aussi bien peut-on réaliser de substan tielles économies en tenant compte dans les projets de cet effet de rabattement des pous@ sées, tandis qu'en le négligeant, on est conduit à des exagérations de volume et de poids sans pour autant, voire au contraire, accroître le degré de sécurité de l'ouvrage.
L'effet du poids seul est assez facile à prendre approximativement en compte, sans toutefois qu'il s'agisse d'une opération rigou reuse. On conçoit d'ailleurs aisément que, plus la voûte est lourde, plus les poussées dues à la pression de l'eau sur l'extrados de la voûte sont rabattues vers le bas.
On arrive ainsi tout naturellement à la no tion de barrage en voûte épaisse, dont la déno mination indique déjà ce qui le caractérise. On le dit aussi barrage mixte parce que son mode de stabilité participe de celui du barrage- poids et de celui de la voûte mince. Ce type d'ouvrage connaît un succès certain et son degré de sécurité est élevé. Mais il a contre lui son volume, qui est toujours relativement fort et qui devient exagéré pour les très grands bar rages. Au surplus, ce type de barrage cesse d'être économique, voire même d'être utilisa ble, si la vallée est trop large, au moins au voisinage du niveau de la retenue.
La présente invention a pour objet un bar rage qui, possédant les avantages essentiels du barrage en voûte mince, utilise de plus, comme les barrages-poids ou les barrages mix tes, le poids propre pour la stabilité.
Selon l'invention, le barrage-réservoir comprend un mur amont contre lequel agit di rectement la poussée hydrostatique, mur qui, sur au moins une partie de sa longueur, prend appui sur la convexité d'au moins une voûte située en .aval par des éléments de liaison rigi des et rigidement liés audit mur et à ladite voûte, de manière que la résultante de ladite poussée et des poids de ce mur et de ces élé ments soit transmise à cette voûte.
Dans chacune des sections transversales du barrage, la résultante étant ainsi rabattue par les poids du mur et des éléments de liai son, on peut avantageusement incliner la voûte, c'est-à-dire lui donner une face supé rieure inclinée vers l'aval.
De préférence, cette face supérieure est inclinée suivant un plan passant par l'arête du couronnement du mur amont.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan de la pre mière forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe par<I>1I-11</I> de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue perspective de la deuxième forme d'exécution.
La fig. 4 est une coupe verticale de la troi sième forme d'exécution, suivant la ligne <I>IV-IV</I> de la fig. 5. La fig. 5 est une coupe par V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe par<I>VI-VI</I> de la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe par VII-VII de la fig. 4.
La fig. 8 est une vue en plan de la qua trième forme d'exécution.
La fig. 9 est une vue en élévation depuis l'aval de cette forme d'exécution. La fig. 10 représente en perspective un barrage à plusieurs voûtes.
Le barrage représenté sur les fig. 1 et 2 comprend un mur amont 1, plan et présentant du fruit, qui reçoit directement la poussée de l'eau et qui est soutenu, dans sa partie cen trale, par des contreforts massifs 2, verticaux et orientés vers l'aval ; ces contreforts sont perpendiculaires au mur amont et s'appuient sur la convexité d'une voûte 3 dont la face supérieure est inclinée vers l'aval suivant un plan<I>AB</I> passant par l'arête de couronnement du mur 1.
Le mur 1, les contreforts 2 et la voûte 3 ne font qu'un seul ouvrage et sont soladirisés rigidement pendant ou après la construction. Par exemple, si l'on construit le barrage par éléments verticaux, selon le mode ordinaire, un élément constituera finalement un mono lithe comprenant, de préférence, un claveau de la voûte, un contrefort et la portion de mur correspondante.
La voûte 3 repose sur le fond de la vallée dont la ligne de thalweg est indiquée par 6 et s'appuie latéralement sur les rives avec, éven tuellement et non nécessairement, interposi tion de culées ou de semelles de répartition là où la qualité du sol de fondation ou les formes topographiques en appelleraient.
De part et d'autre de sa partie centrale s'appuyant sur la voûte 3, le mur 1 peut être constitué par des ailes formées d'éléments de barrage d'un type quelconque et soutenues par des contreforts 2a appuyés directement sur le terrain.
Toutefois, pour des raisons diverses, telles que, par exemple, le souci esthétique ou le dé sir de faciliter le raccordement des ailes à la partie centrale du mur ou de simplifier le chantier de construction, les ailes en question auront, de préférence, le même profil général que la partie centrale du mur amont.
Comme on peut s'en rendre compte sur la fig. 2, grâce à la solidarisation du mur avec la voûte par l'intermédiaire des contreforts, la poussée hydrostatique P agissant sur le mur 1, le poids de la paroi, celui des contreforts et celui de la voûte donnent une résultante P' inclinée vers le bas avec une pente qui dépend de la grandeur respective des forces en jeu. Les poussées élastiques de la voûte sur le ter rain sont ainsi, dans tous les cas, obliques sur l'horizontale et il apparaît que l'on peut cal culer cette voûte, avec une assez bonne ap proximation, en la décomposant en anneaux superposés plongeant vers l'aval, sans toute- fois que ce mode de calcul soit nécessaire ment impliqué.
Le barrage décrit peut être considéré comme un barrage en voûte épaisse dont le. parement amont serait peu ou pas incurvé, mais dont le parement aval serait un berceau de voûte ayant une courbure au contraire ac centuée ; ce barrage supposé massif est tron qué par un plan incliné vers l'aval et passant par l'arête de couronnement du parement amont, et il est évidé par des puits situés à peu de distance du parement amont, de longueur, vers l'aval, croissant du centre vers les rives et qui sont séparés par des cloisons d'épais seur relativement faible.
On peut aussi le considérer comme un barrage-poids de profil triangulaire classique, à tracé rectiligne ou presque, ledit barrage- poids étant doublement évidé, d'une part vers l'amont, par les puits dont il est question plus haut, d'autre part à l'aval, par un onglet cylin drique vertical ou incliné dont l'arête est sur la ligne de pied dudit barrage-poids et qui ap proche du parement amont en clé sur toute la hauteur ou, du moins, dans la partie haute.
Le barrage décrit est donc très allégé par rapport aux barrages connus et il combine beaucoup mieux que les barrages mixtes con nus les avantages du barrage-poids et ceux du barrage en voûte.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, le mur amont 1 est distinct, sur toute sa longueur, de la voûte 3, mais on peut avoir intérêt, afin de réduire le volume total des matériaux du barrage, à utiliser une partie de la voûte, dans la région voisine de sa clef, comme paroi de fermeture de la vallée.
La fig. 3 représente une telle forme d'exé cution.
Dans sa partie centrale, au droit de sa clef, la voûte 3 est confondue avec le mur amont 1. De part et d'autre de cette partie, le mur 1 est distinct de la voûte et s'appuie en partie sur la voûte, par l'intermédiaire des con treforts 2 munis d'épanouissements amont 5, et en partie sur les contreforts 2a reposant directement sur le terrain.
La forme d'exécution représentée aux fig. 4 à 7 permet une réduction encore plus poussée du volume total de matériaux néces saires à la réalisation du barrage.
Comme dans le cas de la fig. 3, la voûte 3, au voisinage de sa clef, constitue une partie du mur amont. Dans la partie inférieure du barrage, c'est-à-dire dans la partie resserrée de la vallée, comme on peut le voir sur la fig. 7, cette voûte ferme, par elle-même, la vallée. Cette partie de la voûte est approxima tivement verticale et son épaisseur est, comme dans les barrages en voûte ordinaires, fonc tion du rayon de la voûte et de la pression supportée par celle-ci ; il n'est, en général, pas nécessaire de surépaissir, pour l'alourdir, cette partie de la voûte qui est chargée suffisam ment par le poids des tranches supérieures.
Dans leur partie haute, la voûte et le mur amont ont un profil incliné vers l'aval (fig. 4 et 6), comme il est de coutume dans les bar rages-poids évidés, afin que l'eau exerce une surcharge verticale favorable à la stabilité.
La forme d'exécution représentée aux fig. 8 et 9 est semblable à celle des fig. 4 à 7 et est particulièrement avantageuse dans les cas où il n'est pas possible de construire un barrage en voûte, faute d'appuis pour la voûte. Le barrage comprend une voûte dont la partie inférieure 7, qui est confondue avec la partie inférieure du mur amont, ferme le fond de la vallée jusqu'au niveau N. La partie supérieure 8 de la voûte est confondue, dans sa partie centrale, avec le mur amont qui pré-; sente, de chaque côté de cette partie, deux ailes 9 prenant appui, par des contreforts 2, sur la voûte et sur le terrain par des contre forts 2a.
La forme d'exécution représentée sur la fig. 10 s'applique au cas d'une vallée très large, par le travers de laquelle il ne serait pas économique de construire une voûte de soutien d'une seule portée. Dans ce cas, le barrage comprend une succession de voûtes de soutien 3, alignées perpendiculairement à la vallée à barrer, chacune d'elles étant con fondue, au droit de sa clef, avec le mur amont 1 qui s'appuie sur les dos des voûtes par les contreforts 2.
Les formes d'exécution décrites présentent, entre autres, les avantages suivants a) le poids de toutes les parties du bar rage, et non seulement de certaines d'entre elles, est utilisé pour la stabilité, d'où finale ment économie certaine de matériaux ; b) la crête du barrage peut être implan tée suivant une droite sans que l'on ait à re noncer, dans les parties basses qui supportent de fortes pressions d'eau, aux avantages de la courbure d'un barrage en voûte ;
c) par rapport à un barrage classique du type poids évidé, par exemple à contreforts, dont le profil serait le triangle CDE sur la fig. 2, les fondations de ces contreforts sont évitées précisément dans la région où, en rai son des fortes pentes transversales du terrain, de telles fondations sont difficiles et coûteu ses.
Ces fondations de contreforts d'emplace ment obligatoire sont remplacées par celles de la voûte plus faciles à exécuter et dont la posi tion peut être plus librement choisie ; d) la voûte des barrages décrits s'arrêtant en altitude plus bas que le niveau de la rete nue, c'est-à-dire à une cote où la vallée est encore étroite, est tracée avec des rayons plus courts qu'un barrage en voûte classique dont la courbure est généralement conditionnée par la largeur bien plus grande de la vallée en crête. A épaisseur égale, les contraintes dans le matériau sont donc moindres.
Au surplus, les forces provenant de la pression de l'eau sont appliquées à la voûte des barrages décrits par l'intermédiaire des contreforts et, dans certains cas, aussi directe ment à la clef de la voûte ; ces forces sont ainsi parallèles, tandis que sur un barrage en voûte ordinaire, elles sont normales à l'extra dos, c'est-à-dire convergent vers le centre des arcs. Le funiculaire des poussées élastiques est donc plus ouvert, ce qui permet, sans accroî tre la fatigue du matériau, soit, à épaisseur égale, d'augmenter le rayon et diminuer le dé veloppement, soit, à rayon égal, de réduire l'épaisseur. Les contraintes dans la partie haute res tent, de toutes façons, relativement faibles comme dans les barrages-poids ou poids évidés.