Post on 06-Nov-2021
Nicolas Humbert et Abdoul Diallo
(EDF-Hydo)
Journée AFPS Caractérisation dynamique in situ
Mercredi 12 décembre 2018
Thème : Etat de la Pratique 3
Mesures sur ouvrages hydrauliques
Barrage de la Girotte
Contexte
� Auscultation vibratoire à partir du bruit de fond.
• Système simple – capteur passif basé sur les vibration naturelles
• Complément des pendules et des relevés topographiques classiques sur
les barrages
• Rendu plus simple par les progrès des capteurs et la possibilité accrue
de traitement des données.
� Permet la mesure des propriétés dynamiques d’une structure GC telles
que
• les fréquences propres,
• les formes des modes,
• (les amortissements).
2Mesure sur ouvrages hydrauliques| 11/2018
Quelques mises en œuvre par EDF
3Mesure sur ouvrages hydrauliques| 11/2018
� Auscultations vibratoires ponctuelles
• 2012 -2013 : Jousseau et Cize Bolozon
(Geoter)
• 2016 : Girotte (Geoter)
• 2015-2016 : usine hydraulique (R&D)
� Auscultations vibratoires installées à long
terme
• 2012 – Voûte de Laparan (R&D)
• 2015-2016: Barrage de Saint Guérin (Isterre)
Barrage de la Girotte
Barrage de Laparan
Barrage de Jousseau
Tour d’horizon d’applications à des barrages
� Barrage voûte de Cabril
• mis en eau en 1954 au Portugal. Haut de 132 m.
• sujet à des phénomènes de gonflement du béton
• fissuration est observée au niveau de la crête.
4Mesure sur ouvrages hydrauliques | 11/2018
Tour d’horizon d’applications à des barrages� Barrage voûte de Cabril
• Système
� 19 accéléromètres / traitement en continu les enregistrements
• Objectifs
� suivre d’éventuels phénomènes de vieillissement
� observer la réponse de l’ouvrage en cas de séisme
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Tour d’horizon d’applications à des barrages� Barrage voûte de Roode Elsberg
• Système
� instrumenté de 2008 à 2013 à l’aide d’accéléromètres
� donnée traitée en continu (données modales) afin de conserver un volume de
données minimal
• Objectifs
� Effectuer une analyse type HST
� Déterminer les influences du niveau de remplissage et de l’état thermique
6Mesure sur ouvrages hydrauliques | 11/2018
Tour d’horizon d’applications à des barrages� Barrage voûte de Mauvoisin (250m) en Suisse
� instrumenté de 1998 à 2000
� Barrage voûte multiples de Ohkura (Japon)
� instrumenté de 1998 à 2000
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Exemple d’influence de la méthode� Campagne EDF de Jousseau
� Incertitudes sur les condition d’encastrement entre les ponts et les piles
� Existence d’un contact mécanique entre les piles et le reste du barrage
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Pile libre
Encastrement ponts / GC
Encastrement + contact avec le reste du barrage
Configurations possibles
Exemple d’influence de la méthode� Campagne EDF de Jousseau
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f1= 3.3 Hz
f1= 4.2 Hz
f1= 5.8 Hz
Modèle
Impact potentiel d’un facteur 2 sur les efforts
f1
f2
f3
Spectre sismique du site
Eléments de mise en œuvre
� Campagne de mesures
• Effectuée par Fugro/GEOTER
• 39 points de mesure
• Déformées modales identifiées sur 3 piles
� Durée et coût de des opérations
• 30 minutes par mesure
• Campagne complétée en 2 jours
• Budget total de 20 k€
� Livrables :
• Fréquences et déformées
• >10 modes identifiés entre 5Hz et 20Hz
10Mesure sur ouvrages hydrauliques | 11/2018
Question des faibles et des fortes déformations
� Les non linéarités comme la fissuration sont appréhendées par une
diminution des fréquences propres
� L’extrapolation des mesures à plus forte déformations est soumise à avis de
l’ingénieur, à l’instar de l’utilisation d’autres essais géotechniques comme le cross
hole
� Exemple de comparaison (Japon)
• Barrage Poids (Masafumi Kondo 2015)
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Campagne de mesure sur le
Barrage de saint Guérin� Réseau de 19 capteurs vélocimétriques large bande
• Barrage sans problématique sismique (afin de découpler R&D et affaires
du parc)
• 1 an d’enregistrement (installation et gestion ISTERRE)
• 1 thèse avec L3SR associée
12Mesure sur ouvrages hydrauliques | 11/2018
Campagne de mesure sur le Barrage de
Saint Guérin
� Objectif: Enregistrer la réponse d’une voûte béton et de sa fondation lors
de micro séismes
• Permet de conforter nos méthodes de calcul dynamique
� Permet de comprendre comment l’onde sismique se propage dans le rocher sous
l’ouvrage.
� Validation/vérification de nos méthodes sur un cas réel.
• 40 k€, 20 stations installées pendant 1an, plus de 60 séismes ressentis.
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Barrage à la construction Implantation des stations Séismes enregistrés
Exploitation des mesures de bruit ambiant
� Utilisation des séismes et du bruit ambiant pour conforter le modèle
dynamique
� Analyse modale
� Incidence de l’onde
� Variabilité spatiale
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Mode 1 Mode 2 Mode 3
enregistrement
Modèle numérique
Exploitation des mesures de bruit ambiant� Evolution annuelle des deux premiers modes
• Sensibilité à la cote
• Sensibilité à la température
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Remarque sur la limite des outils pour les
modes proches
� Les méthodes de tracé des modes font l’hypothèse de modes
indépendants:
• Hypothèse « implicite » : pour un pic, le mouvement est gouverné par
un seul mode (Andersen et al., 2000)
� Erreur potentielle importante
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Remarque sur la limite des outils pour les
modes proches
� Les méthodes de tracé des modes font l’hypothèse de modes
indépendants:
• Hypothèse « implicite » : pour un pic, le mouvement est gouverné par
un seul mode (Andersen et al., 2000)
� Erreur potentielle importante
� + modes Invisible lorsqu
un lissage est appliqué
17Mesure sur ouvrages hydrauliques | 11/2018
Synthèse
� Méthode non intrusive / demande peu de travaux
� Deux applications principales pour EDF Hydro:
• Les réseaux ponctuels,
� dont l’objectif est principalement de mieux caler un modèle numérique
• Les réseaux installés à long terme,
� dont l’objectif est soit d’ausculter l’ouvrage et d’éventuelles dégradation,
� soit de détecter des changements de réponse après sollicitation inhabituelle.
� Comporte des « limitations »
• Valeurs influencées par la cote de retenue et les conditions thermiques:
� couplage nécessaire avec une analyse des effets Hydraulique / Saisonnier et
Temporel (HST)
• Nécessaire de coupler l’analyse avec un modèle numérique et une
discussion des hypothèses
� Particulièrement en cas d’extrapolation à des conditions de contraintes différentes
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MERCIMesure sur ouvrages hydrauliques | 11/2018
Barrage du Chambon (Photothèque EDF)