Comité Français des Barrages et Réservoirs

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Apports de la prise en compte des interactions dynamiques avancées dans la justification au séisme des barrages rigides


Jean-Rémi LHERBIER, Frédéric ANDRIAN, Pierre AGRESTI (ARTELIA)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR - ISBN 979-10-96371-09-9

Colloque : Justification des barrages : état de l’art et perspectives - Chambéry, France
Année d’édition 2019

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Title : Effects of advanced dynamic interactions on seismic analyses of rigid dams

Résumé
La pratique actuelle de justification au séisme des barrages intègre la mise en œuvre de méthodes de calculs de niveaux de complexité croissants. Pour les barrages qui présentent un risque social significatif à l’aval, un calcul dynamique temporel est souvent recommandé. Le présent article se concentre sur cette dernière approche et son application pour les barrages rigides.
Le calcul des contraintes et des déplacements dans un barrage rigide en situation sismique nécessite la modélisation du barrage et de son interaction avec la fondation et le réservoir. Cette interaction peut être prise en compte avec des degrés de complexité variables.
D’un point de vue de l’interaction entre le barrage et la fondation, l’état de l’art considérait jusqu’à très récemment une fondation non-pesante. Seule la raideur du rocher était alors prise en compte dans les calculs. La mise en œuvre d’une fondation pesante avec des frontières radiatives est aujourd’hui de plus en plus utilisée par la profession.
Par ailleurs, la modélisation de l’interaction avec le réservoir se limitait assez fréquemment à la mise en œuvre de masses ajoutées sur le parement amont du barrage. Les approches de calculs ont néanmoins connu quelques évolutions utilisant la formulation intégrale. Ces dernières années, la modélisation de l’eau du réservoir en tant qu’éléments compressibles devient réalisable.
L’article rappelle les conditions qui ont permis de démontrer que seule l’utilisation des méthodes les plus avancées permet de retrouver l’amplitude du comportement sismique mesuré dans le cas du barrage-poids japonais de Tagokura.
Ensuite, l’analyse de la réponse des modèles numériques du barrage de Janneh et de Sainte-Engrâce est effectuée afin de mettre en lumière les apports de la prise en compte avancée de ces interactions dynamiques. Dans ce sens, la différence entre les réponses des modèles simplifiés et avancés est mise en évidence. L’utilité des modèles simplifiés est discutée, l’apport des modèles plus complexes mais également leurs limites sont analysés.

Abstract
It is state-of-the-art to carry out several calculation approaches with increasing level of complexity when assessing the seismic stability of dams. If there is a significant risk downstream in case of failure during a seismic event, time history analyses are generally required. The current paper focuses on this type of analysis and on its application to rigid dams.
The stress-strain analysis of dams under seismic loads requires a numerical model of the dam, but also to consider its interaction with the foundation and the reservoir. This interaction may be taken into account by means of various levels of complexity.
Regarding the dam / foundation interaction, it was common practice until recently to consider a massless foundation. The foundation stiffness only was considered. However, foundation with mass and free-field boundary conditions tend to be more and more used.
On the other hand, the dam / reservoir interaction was frequently modeled by means of added masses applied on the dam upstream face. Some intermediate evolution in numerical approach has shown the boundary element method put into use. Nowadays, it is possible to directly model the reservoir as elements which take into account its compressibility.
This paper reminds the conditions and the assumptions, which have allowed the dynamic behavior of the Tagokura dam to be replicated with a high accuracy. More specifically, only the most complex numerical approach was able to simulate without a high value of artificial damping the monitored accelerations of the dam.
Then, the numerical models of Janneh and Sainte-Engrâce dams are described and analyzed in order to highlight the effects of advanced dynamic interactions. For this purpose, comparisons between simplified and advanced modelling approaches are carried out. The practicality of the simplified modelling approach is discussed, and the benefits owing to the advanced modelling approach as well as its limits are detailed.

Citation
LHERBIER, ANDRIAN, AGRESTI. Apports de la prise en compte des interactions dynamiques avancées dans la justification au séisme des barrages rigides. In Colloque Justification des barrages : Etat de l’art et Perspectives. Chambéry : CFBR - 27,28 novembre 2019. ISBN 979-10-96371-09-9. doi : 10.24346/cfbr_colloque2019_d15


Voir aussi : Colloque Justification des barrages : état de l’art et perspectives

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