Méthode calcul force agissant sur barrage + exercice
Pour concevoir un barrage, diverses forces doivent être prises en compte pour assurer la sécurité du barrage. Les forces les plus importantes sont:
- Poids du barrage
- Pression d'eau
- Pression de soulèvement
- Pression des vagues
- Forces sismiques
1-Poids du barrage :
Le poids du barrage par unité de longueur est égal à: W = γm * volume par unité de longueur Où γm est le poids spécifique du matériau du barrage .
2- Pression d'eau :
Pression horizontale de l'eau en amont et en aval (aval)., Qui est également influencée par la forme du barrage. Agit perpendiculairement à la surface du barrage et est calculé par unité de largeur comme suit:
Où γw est le poids spécifique de l'eau et h est la hauteur de l'eau.
3- Pression de soulèvement :
À mesure que la hauteur d'eau en amont augmente, l'infiltration d'eau à travers le sol sous-jacent ou à travers les fissures dans la structure de retenue et à travers la fondation augmente. Cette eau crée une pression ascendante qui réduit le poids propre du barrage qui est un facteur de stabilité majeur. les pressions de soulèvement sur les barrages agissent comme indiqué.
U = ½ * γw * h * B
Où B est la largeur de la base du barrage.
4- Pression des vagues :
La partie supérieure du barrage (au-dessus du niveau de l'eau) est soumise à l'impact des vagues. La pression maximale des vagues par unité de largeur est :
Pw = 2,4 * γ * hw
Où hw est la hauteur des vagues.
5- Forces sismiques :
Les barrages sont soumis à des vibrations lors des tremblements de terre. Les vibrations affectent à la fois le corps du barrage et l'eau du réservoir derrière le barrage. Les forces de vibration sont fonction à la fois de l'intensité (Rechter Scale) et de sa durée. L'effet le plus dangereux se produit lorsque la vibration est perpendiculaire à la face du barrage.
a- Forces corporelles :
La force corporelle agit horizontalement au centre de gravité et est calculée comme suit:
P em = α * W
Où α est le coefficient du séisme et W est le poids du barrage. α Est pris 0,1 pour des raisons pratiques.
b- Force de l'eau :
La vibration de l'eau produit une force sur le barrage agissant horizontalement
P ew = 2/3 * C e * α * h²
Où C e est un autre coefficient (0,82) et h est la hauteur de l'eau
Exercice :
Calculez les forces sur le barrage donné si ;
γm = 2,5 t / m3, γw = 1 t / m3, hw = 1,5 m
1- Poids de l'eau .
W1 = 2,5 * 6 * 40 = 600 t
W2 = 2,5 * 0,5 * 18 * 30
= 675 t
2- Pression d'eau :
Pw = 0,5 * 1,0 * (33) 2
= 544,5 t
3- Soulèvement :
U = 0,5 * 1,0 * 33 * 24
= 396 t
4- Pression des vagues :
Pw = 2,4 * 1,0 * 1,5
= 3,6 t
5- Forces sismiques :
P em = α * W
Pem1 = 0,1 * 600
= 60 t
Pem2 = 0,1 * 675
= 67,5 t
b- Force de l'eau :
P ew = 2/3 * C e * α * h²
Pew = (2/3) * 0,82 * 0,1 * (33) 2
= 59,55 t
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