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Thèse n° 2261 LES BARRAGES EN VOUTE MINCE Etude de l'action de coque et de Veff

Thèse n° 2261 LES BARRAGES EN VOUTE MINCE Etude de l'action de coque et de Veffet de torsion THÈSE PRÉSENTÉE A L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE, ZURICH, POUR L'OBTENTION DU GRADE DE DOCTEUR ES SCIENCES TECHNIQUES PAR JEAN LOMBARDI Ingénieur civil de Airolo, Suisse Rapporteur : M. le prof. D"- P. LARDY Corapporteur : M. le prof. G. SCHNITTER LAUSANNE F. ROUGE & CIE S. A., EDITEUR ET LIBRAIRE 1954 ERRATA Les erreurs figurant dans les pages désignées par un astérisque se sont produites en cours de tirage et ne se trouvent que dans un certain nombre d'exemplaires. Page 17. Formule (23), dernier terme, lire: + Tu,mt<f(x,y)- mtj(x,y) au lieu de + Tu, m„f(x, y) m,,f(x, y) Page 29*. Formule (40a), lire : n'x + nyx + X = 0 Formule (40b), lire : ny + n'xy — myjr— mxy/r + Y = 0 Page 37*. Formule (64c), lire : nxy—mxy/r = —2 Kw'-/r = — 2 Kw'^jr — 2 Kw'^/r = 0 Page 40*. Dernière formule, lire : qx ~ m'x, qy — my n n—i Page 61*. Formule 127, lire: P=P(x,y)= 2 S WijxtyJ i=0j=0 m m—i Q = Q(x,y)= S S Vijx'yJ /=0 y=0 Page 74*. Première formule, lire : [K(fPa)% = [Ki+Vl(fpaYi + K-Ki-K (/M'-yJ/A* Page 79. La figure 18 se subdivise en quatre parties qui devraient être numérotées, de gauche à droite: a. b. c. d. Page 83. Note 2, lire : ght „, au lieu de g1}, „ Page 103*. Fig. 30. La figure de droite est désignée dans le texte par la lettre c. Page 108*. Fig. 33. En haut, à gauche, lire : / = 1 x = 0 Page 136*. Formule (225), troisième équation, lire : ^0 ny0lr — Wyo — mxo — mxy0 — myx0 Lombardi, Jean. — Les barrages en voûte mince. — Lausanne, F. Rouge & Cle S. A., Librairie de l'Université, 1955. CURRICULUM VITAE Né le 28 mai 1926 à Lugano, je suis fils d'Aldo Lombardi, originaire d'Airolo (Tessin), et de Luigia Eugenia née Anastasi. J'ai fait mes écoles primaires de 1932 à 1937 en partie à Izeste (B.P.) France, et en partie à Lugano. Entré en octobre 1937 au Lycée Louis Barthou à Pau (B.P.), j'en ai suivi les cours jusqu'en juin 1940. En raison de la guerre, j'ai dû poursuivre mes études pendant deux ans sous la surveillance d'un précepteur. Rentré en Suisse en juillet 1942, je me suis préparé à l'examen de maturité fédérale à l'Institut Rosenberg à Saint-Gall. Le certificat de maturité m'a été délivré le 20 septembre 1944 à Bâle. Admis en octobre 1944 à l'Ecole Polytechnique Fédérale, j'ai obtenu le diplôme d'ingénieur civil le 20 décembre 1948. De janvier 1949 à mars 1950, j'ai été employé dans le bureau technique de M. H. Gicot, ingénieur-conseil, à Fribourg. Pendant le semestre d'été de cette même année, j'ai suivi, en qualité d'auditeur, des cours à la section de mathématiques de l'Ecole Polytechnique Fédérale. Pendant ce temps, j'ai entrepris, sous la direction de M. le professeur Dr P. Lardy, ma thèse sur les barrages en voûte mince. Retourné en France, j'ai poursuivi ce travail, particulièrement en ce qui a trait aux applications numériques. Parallèlement, j'ai établi le projet et surveillé l'exécution de deux ponts et de diverses autres constructions en béton armé et en bois. Depuis novembre 1952, je travaille dans le bureau technique de M. le Dr h. c. A. Kaech, ingénieur, à Berne. Qu'il soit permis à l'auteur d'exprimer ici sa reconnaissance à M. le professeur Dr P. Lardy rapporteur, et à M. le pro¬ fesseur G. Schnitter corapporteur, pour l'intérêt qu'ils ont porté à son étude, ainsi que pour leurs nombreux et précieux conseils qui ont grandement facilité sa tâche. AVANT-PROPOS L'importance croissante prise par les aménagements hydroélectriques dans l'éco¬ nomie de chaque pays, ainsi que l'ampleur du développement de l'industrie électrique sont connues de tous. Or, cette évolution implique une utilisation très poussée à des forces naturelles et, par conséquent, une exploitation fondée toujours plus sur l'accumu¬ lation des eaux. Parallèlement, la difficulté de trouver des sites susceptibles, à tout point de vue, d'être transformés en bassins d'accumulation croît sans cesse, de même, d'ailleurs, que l'obligation de tirer le meilleur parti des emplacements disponibles en construisant des barrages de plus en plus importants. C'est dans cette nécessité, jointe à l'exigence de solutions aussi économiques que possible, que réside la faveur grandissante dont jouit actuellement, en Europe et même en Amérique, le barrage en voûte. Qu'il nous suffise d'ailleurs, de souligner ici la pré¬ pondérance que tend à prendre ce type de barrage, sans entrer dans le détail des avantages qu'il offre sur les autres. Malgré la complexité des questions de statique soulevées par le calcul des barrages en voûte [27, 47], cette évolution se poursuit grâce aux progrès de la technique du béton. Et, bien que les problèmes posés ne puissent être considérés ni par le théoricien, ni par l'ingénieur, auteur de projets, comme résolus, le barrage en voûte inspire une confiance de plus en plus grande. De nombreuses études s'appuyant sur des méthodes de statique appliquée permettent de se faire actuellement une idée assez précise du comportement du barrage en voûte. Les méthodes mises en œuvre vont de la simple formule du tube jusqu'à celle du Trial Load qui est, sans doute, la plus perfectionnée, sinon la plus exacte. Elles ne donnent, néanmoins, pas entière satisfaction à plusieurs auteurs qui considèrent que la théorie des coques est la seule susceptible de convenir au calcul de ces barrages. Mais ces staticiens hésitent à croire que cette théorie puisse s'appliquer à des cas pratiques. 2 2 AVANT-PROPOS On ne saurait dès lors s'étonner qu'aucun moyen effectif n'ait été mis à la disposition de l'ingénieur pour lui permettre d'étudier le barrage en voûte en tant que structure bi ou tridimensionnelle. Les essais tentés jusqu'ici dans ce sens (cf., par exemple, [40]) n'ont eu qu'une portée très particulière. Seul, semble-t-il, Tôlke [30] s'est inspiré de cette théorie pour mettre au point, dès 1938, une méthode de calcul des barrages en arc. Il n'a, cependant, guère été suivi dans cette voie, en raison, probablement, de la disproportion entre l'appareil mathématique nécessaire et les résultats obtenus. D'un point de vue général, on ne saurait attribuer trop d'importance au choix de la méthode servant à contrôler la stabilité des barrages en voûte. Que l'on compare, en effet, les barrages de divers pays, on se trouvera en présence d'un certain nombre de « styles » bien définis. Cette ordonnance, surprenante, est l'expression d'une correspon¬ dance entre le style et la méthode de calcul. On peut alors se demander si la méthode de calcul a été déterminée par la forme de barrage adoptée ou si cette forme est fonction du modèle mathématique choisi. En réalité, méthode et forme réagissent simultanément l'une sur l'autre. Certes, l'idée que son constructeur s'est faite du comportement d'un ouvrage ne saurait échapper à un observateur attentif de l'œuvre; mais, pour les barrages en voûte, la conception théorique est parfois tellement apparente que l'on peut supposer que des exigences techniques et économiques lui ont été sacrifiées. Si, tentant de répondre à cette question, on passe en revue le développement des méthodes de calcul, on constate, d'une part, que leur progression n'a pas été la même dans tous les pays, d'autre part, que certains constructeurs se sont arrêtés à des phases intermédiaires ou se servent de méthodes personnelles. Pour l'histoire de ces méthodes, on se reportera aux ouvrages de Bazant [42] ou de Bosshard [57]. Ces auteurs nous apprennent que les premiers constructeurs de barrages en voûte prenaient exclusivement en considération l'action horizontale du barrage. Ils supposaient que celui-ci se composait d'anneaux horizontaux, indépendants, reportant la pression de l'eau aux flancs de la vallée. Pena Bœuf [39] proposait même de concrétiser cette hypothèse en prévoyant des joints glissants horizontaux; et les prescriptions ita¬ liennes n'exigent-elles pas aujourd'hui encore une vérification par arcs indépendants? Le calcul de l'arc lui-même présente toute une série de stades. Partant de la formule du tube, on s'est servi de la théorie de l'arc mince, d'abord en négligeant l'effort tranchant (Ruffieux, Môrsch), puis en tenant compte de cet effet (H. Ritter [50]). Dans l'étape suivante, on s'est efforcé de prendre en considération la déformation du terrain de fon¬ dation, tout d'abord à l'aide de simples coefficients de réaction du sol (H. Ritter), ensuite en recourant à la théorie élastique des demi-espaces (Boussinesq [1], Cerrutti [2], Vogt [60]). Toutefois, ce perfectionnement ne fut pas universellement admis; ainsi en France, ne tient-on généralement pas compte de la déformabilité du terrain [33]. Paral¬ lèlement à cette tentative s'en dessinait une autre visant à substituer les méthodes de l'élasticité à celles de la statique appliquée (Caquot [39], R. Chambaud [37, 38], K. Hofacker [43]). Cependant, de nombreux ingénieurs que l'hypothèse d'arcs indépendants ne satis¬ faisait pas essayaient de rétablir la continuité du barrage dans le sens vertical. S. H. Woodgard, H. Ritter [50], F. A. Noetzli, A. Rohn [53], A. Stucky [51], H. Juillard AVANT-PROPOS 3 [52], uploads/Ingenierie_Lourd/ eth-32756-02.pdf