Modélisation et analyse sismique des barrages-poids en béton et corrélation expérimentale : cas du barrage de Beauharnois

Abstract

Les principaux objectifs du projet sont : (i) d’effectuer des essais dynamiques sous vibrations forcées et sous vibrations ambiantes, permettant de déterminer les fréquences propres des premiers modes ainsi que l’amortissement modal correspondant de la prise d’eau et de la centrale de Beauhamois; ii) d’établir une base de données expérimentale pour le barrage qui permet de vérifier l’évolution du comportement dynamique suite à des travaux de réfection ou d’une sollicitation sismique; (iii) de développer, à partir des résultats expérimentaux, des modèles numériques bidimensionnels pouvant être utilisés pour différentes méthodes d’analyse sismique; (iv) de calibrer les paramètres utilisés dans ces modèles en employant les caractéristiques dynamiques de la structure testée comme référence; (v) de déterminer l’effet de chaque sous-système structural faisant partie de la prise d’eau et de la centrale dans le comportement du modèle complet; (vi) d’évaluer les effets de la compressibilité de l’eau sur le comportement du modèle utilisé dans l’analyse dynamique détaillée et de vérifier la validité des résultats obtenus en utilisant une représentation simplifiée de l’interaction barrage-réservoir; (vii) de comparer les résultats obtenus suite aux différentes méthodes d’analyse sismique (simplifiées et détaillées) proposées par Hydro-Québec pour l’évaluation de la sécurité des barrages; (viii) de déterminer des spectres de réponse moyens pour le déplacement, la vitesse et l’accélération pouvant être utilisés dans l’estimation des forces générées par un séisme sur une structure érigée sur la crête du barrage. La fréquence propre et l’amortissement du mode fondamental de la prise d’eau sont déterminés d’après les réponses en fréquence obtenues suite aux essais sous vibrations forcées. Les fréquences propres des modes fondamentaux de la centrale, dans les directions transversale, longitudinale et verticale, sont déterminées d’après le contenu fréquentiel des accélérations mesurées lors des essais sous vibrations ambiantes. Les modèles bidimensionnels utilisés dans différentes analyses sismiques sont présentés et sont calibrés d’après les résultats expérimentaux. L’effet de chaque sous-système structural et de la compressibilité de l’eau est étudié et il est clairement démontré que la compressibilité de l’eau peut être négligée dans l’analyse sismique du barrage de Beauhamois. Les résultats obtenus avec différentes méthodes d’analyse sismique sont comparés et la performance de chacune des méthodes est discutée.