Thème : Etat de la Pratique 3 Mesures sur ouvrages

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


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


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


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


Pile libre

Encastrement ponts / GC

Encastrement + contact avec le reste du barrage

Configurations possibles

Exemple d’influence de la méthode� Campagne EDF de Jousseau


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


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)


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


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.


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


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


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


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


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)

Documents

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