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© Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. Il est permis de copier sous format électronique ou d'imprimer ce document pour un usage interne à Hydro-Québec seulement. Ce document ou toute partie de celui-ci ne peut être reproduit, transmis ou utilisé, sous quelque forme ou par quelque moyen que ce soit, à l'externe de l'entreprise. Seule la version disponible sur le site Livelink constitue la version officielle et à jour de ce document. Aucune modification n'est autorisée. Guide technique de conception des ouvrages hydroélectriques 6200 1 3 06 Conduites forcées Système 13 06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 01–2010-10-20 Direction Principale Expertise Direction Ingénierie de production Unité - Conception mécanique, structures et architecture A Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 ii DIP – Unité Structures © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. Historique des révisions Numéro Responsable Description Date No de révision Prénom Nom Principaux changements apportés… aaaa-mm-jj 01 Frédéric Perreault, ing. Ajout de la portion non blindée des conduites forcées. 2010-09-xx Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 DIP – Unité Structures v © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. Table des matières 1. Généralités............................................................................................................................ 7 2. Contexte de l'étude .............................................................................................................. 7 3. Intrants – extrants ................................................................................................................ 8 4. Conception ........................................................................................................................... 9 4.1 Généralités ................................................................................................................... 9 4.2 Exigences légales et environnementales.....................................................................10 4.3 Codes et normes .........................................................................................................10 4.4 Propriétés des matériaux.............................................................................................12 4.5 Charges.......................................................................................................................13 4.6 Conception structurale du blindage..............................................................................14 5. Bordereau des quantités ....................................................................................................17 Annexe 1 Bordereaux des quantités Annexe 2 Croquis Liste des tableaux 3-1 Intrants de conception 7 3-2 Extrants de conception 8 4-1 Propriétés des matériaux 11 Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 vi DIP – Unité Structures © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 DIP – Unité Structures 7 © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. 1. Généralités Pour parvenir à la mise en service des ouvrages de production d’un aménagement hydroélectrique, plusieurs étapes d'études et de construction doivent être franchies. On réfère généralement aux étapes suivantes : a) études - étude sommaire; - étude préliminaire; - avant-projet. b) projet - ingénierie 1ère phase; - ingénierie finale; - appel d’offres; - analyse de propositions; - conception détaillée; - construction; - mise en eau. Le présent guide s’applique à toutes les phases de la conception, de l’étude sommaire à l’ingénierie détaillée. 2. Contexte de l'étude Les conduites forcées sont la dernière partie du système d’amenée d’eau de l’aménagement et les blindages sont le revêtement intérieur de la dernière section, juste à l’amont la centrale et des groupes turbines-alternateurs. Les blindages sont composés de viroles d’acier constituées de plaques roulées et soudées en usine. Une fois mis en place dans la galerie, les blindages sont enrobés de béton de façon à faire participer le rocher à la résistance aux efforts dus à la pression interne, et à assurer l’étanchéité à l’amont de la centrale. Dans le cas d’un aménagement avec conduites d’amenée individuelles, les blindages font la liaison entre les conduites forcées bétonnées non-blindées et la bâche spirale. Dans le cas d’un aménagement avec galerie d’amenée, les blindages font la liaison entre le répartiteur bétonné et les vannes de garde situées à l’amont des groupes. La partie la plus amont des blindages peut être à section variable, convergent de l’amont vers l’aval. Les blindages ont un double rôle : - un rôle structural, pour résister aux charges induites par les pressions hydrostatiques et hydrodynamiques internes dans les zones où la couverture rocheuse est insuffisante; - un rôle d’étanchéité, pour minimiser les infiltrations dans le massif rocheux situé juste à l’amont de la centrale. Le diamètre intérieur des conduites est dicté par le débit des groupes et la vitesse d’écoulement et est fixé par l’unité Hydraulique. Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 8 DIP – Unité Structures © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. 3. Intrants – extrants L'activité de conception débute par l'acquisition des intrants et se termine par l'émission d'un rapport colligeant les extrants. Les tableaux suivants listent les intrants et extrants, indiquent la provenance des informations et la destination des extrants dans le cycle de conception des blindages des conduites forcées. Les tableaux indiquent aussi quels éléments sont usuellement disponibles ou fournis selon le niveau d'étude. Il est à noter que les quantités de boulons de consolidation et de soutènement et de treillis de protection, permanents ou temporaires ne sont pas fournies par l’unité Structures. Ces quantités doivent être fournies par l’unité Géologie. Tableau 3-1 INTRANTS DE CONCEPTION Disponibilité de l'information No Description Origine Étude Sommaire Étude Préliminaire Avant- projet Ingénierie 1ère phase Ingénierie finale 1 Niveaux du réservoir (maximal normal et maximal extrême) Hydraulique et Hydrologie maximal normal maximal normal maximal normal maximal normal et maximal extrême maximal normal et maximal extrême 2 Surpression due à la fermeture des directrices Appareillage et Hydraulique X X X X X 3 Calcul transitoire : diagramme de pression Hydraulique X X 4 Dimensions - Passages hydrauliques Hydraulique X X X X X 5 Implantation Hydraulique et Géologie X X X X X 6 Profil du roc Géologie X X X X X 7 Caractéristiques du rocher (résistances, modules d’élasticité) Géologie X X X X X 8 Critères d’excavation de roc Géologie X X X X X 9 Critères d’injection Géologie X X Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 DIP – Unité Structures 9 © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. Tableau 3-2 EXTRANTS DE CONCEPTION Disponibilité de l'information No Description Destination Étude Sommaire Étude Préliminaire Avant- projet Ingénierie 1ère phase Ingénierie finale 1 Maquette 3D des conduites forcées Mécanique, estimation et client X X X X X 2 Dessins 2D des conduites forcées Mécanique, estimation et client X X X X X 3 Bordereau des quantités des conduites forcées (excavation et béton) Estimation et client X X X X X 4 Rapport de conception Client X X X X 5 Plans et devis pour appel d’offres Client et approvision- nement X 6 Plans et devis pour construction Client et chantier X 7 Dessins tels que construit Client X 4. Conception 4.1 Généralités Dans le cas d’un aménagement avec conduite forcée individuelle, la partie inclinée, le coude ainsi qu’une section de partie horizontale sont recouverts d’un anneau de béton tandis que la portion aval de la section horizontale est constituée d’un blindage en acier encastré dans du béton. Dans le cas d’un aménagement avec galerie d’amenée unique, la conduite forcée blindée fait la liaison entre le répartiteur et le robinet papillon du groupe. Les blindages doivent résister, aux pressions hydrostatiques et hydrodynamiques que l’on retrouve à l’intérieur de la conduite Les blindages doivent également résister à la pression externe résultant de la nappe phréatique, de la pression du réservoir transmise à travers les fissures du rocher ou de la pression d’injection. Ils Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 10 DIP – Unité Structures © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. doivent éventuellement résister à la pression négative qui pourrait se développer à l’intérieur de la conduite lors d’une fermeture d’urgence des vannes de prise d’eau; cette pression négative est habituellement évitée par un dimensionnement adéquat des reniflards de la prise d’eau. Le calcul de la résistance à la pression externe doit être fait selon les formules développées par Jacobsen. Les paragraphes ci-dessous regroupent l’ensemble des données de génie civil ainsi que les critères à utiliser pour la conception des conduites forcées. Ils réfèrent aux codes, normes, devis normalisés et guides utilisés pour la conception des conduites forcées. Il fournit les caractéristiques des principaux matériaux, les charges à utiliser pour les calculs structuraux et leurs coefficients de majoration. 4.2 Exigences légales et environnementales Les blindages des conduites forcées ne sont soumis à aucune exigence légale ou environnementale particulière; leur conception découle des recommandations de guides de différents organismes indiqués ci-après. 4.3 Codes et normes Les dernières éditions des codes, normes, spécifications techniques et diverses publications des organismes suivants servent de référence à la conception et à l’exécution des ouvrages. ACI American Concrete Institute ASCE American Society of Civil Engineers ASME American Society of Mechanical Engineering ASTM American Society for Testing and Materials CISC-ICCA Institut canadien de la construction en acier CSA Canadian Standard Association EPRI Electric Power Research Institute ONGC Office des normes générales du Canada SEBJ Société d’énergie de la Baie James SSPC Steel Structures Painting Council USACE US Army Corps of Engineers USBR United States Department of the Interior - Bureau of Reclamation 4.3.1 Codes Code pratique normalisé pour l’acier de charpente pour bâtiment de l’ICCA; Système 13.06.1 Conception des conduites forcées : portions bétonnée et blindée Révision 0A – 2010-10-20 DIP – Unité Structures 11 © Hydro-Québec Équipement, 2007 Tous droits réservés. 4.3.2 Normes Béton Béton uploads/Ingenierie_Lourd/ gtc-6200-1306-conception-des-conduites-forcees-portion-betonnee-et-blindee-revoa.pdf