Genie Civil - Watermark [PDF]

Zitiervorschau

www.4geniecivil.com Le génie civil

Les ouvrages d’art ou constructions de génie civil se sont des structures assurant les fonctions suivantes :  ouvrages permettant un passage soit : • au dessus d’un obstacle cas des ponts , viaducs • au dessous d’un obstacle cas des tunnels ou passages souterrains trémie etc. …..  ouvrages assurant la protection contre : • les terres et remblais murs de soutènement • les eaux tels que les digues ,les quais , les jetés …  ouvrages assurant la retenue des eaux : les barrages , les réservoirs Ces ouvrages jouent un rôle très important dans le développement et d’aménagement du territoire tout en prévoyant un réseau de moyens de commination adéquat avec les besoins des citoyens, en désenclavant les régions mal desservies.

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L’étude d’un ouvrage d’art doit évidement commencer par la détermination des qualités de son sol de fondation ( étude géotechnique ) à savoir :  La force portante : vérification du tassement de sol vis-à-vis la composante verticale N (l’effort de compression ) de la résultante des forces F de l’ouvrage .  Résistance au glissement : vérification du coefficient de frottement des fondations sur le sol et s’assurer que la composante horizontale des forces F de l’ouvrage ne provoquera pas de glissement .  Perméabilité : vérification la perméabilité ou propriété de l’eau de circuler dans le sol , car la présence de l’eau modifié parfois profondément la résistance du sol à la compression . L’étude de conception et choix d’un projet d’ouvrage d’art sera traité plus loin .

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www.4geniecivil.com D’une façon générale, on appelle pont tout ouvrage permettant à une voie de circulation de franchir un obstacle naturel (cours d'eau, canal ) ou artificiel ( une voie de communication une route, une voie ferrée...) une autre voie de circulation. Les ponts se différencient par :  leur objet  leur forme  leur importance  leur objet : suivant la nature et l’utilisation de la voie de communication que porte l’ouvrage on distingue : Désignation du pont

objet

Pont-route

Une route

Passerelle

Une voie piétonne

Pont-rail

Une voie ferrée

Pont-canal

Un canal

Aqueduc

Eau d’addiction

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 leur forme : les ponts sont de formes suivantes :  ponts à poutres droites  ponts en arc  ponts suspendus leur importance : elle dépend des besoins de chaque région ,dont les caractéristiques géométriques en longueur varie de quelques mètres à une centaines de mètres et en largeur de 5 mètres à une quarantaines de mètres d’où on trouve :  les ponts de faible importance de 10 à 50 mètres  les ponts de moyenne importance de 50 à 80 mètres  les ponts de grande importance de 100 mètres et plus

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Les ponts suspendus peuvent enjamber des distances beaucoup plus grandes que tout autre type de pont. Avantages : Sa longueur est la plus importante de tous les autres types de ponts. C'est le moins cher à construire. Il peut être construit sur pratiquement n'importe quel type de terrain. Inconvénients : La présence de massifs d'ancrage est indispensable pour tenir les forces. L'entretien et le remplacement des câbles nécessitent beaucoup de temps et la fermeture du pont pendant les travaux. Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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www.4geniecivil.com Pont suspendu sur la route de Rabat- Casablanca

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Ces ponts exercent sur les culées des poussées horizontales tendent à écarter les appuis et s’ajoutent à l’action verticale due aux charges de l’ouvrage . Ils sont essentiellement réalisés avec des matériaux résistant en compression tels que : pierre, béton ,acier Avantages : •L'utilisation de l'acier dans la structure la rend plus légère. •La longueur du pont peut être très importante, car les arcs peuvent se suivre en continu. Inconvénients : •L'obligation d'avoir des appuis solides de part et d'autre pour s'opposer aux forces exercées par le pont. •La construction en maçonnerie nécessite la réalisation de coffrage. Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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www.4geniecivil.com Pont en arc à tablier supérieur

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www.4geniecivil.com Pont en arc à tablier intermédiaire

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www.4geniecivil.com Pont en arc à tablier inférieur

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www.4geniecivil.com Exemples de pont en arc :

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Avantages: • Il enjambe des distances plus importantes que celles des autres type de ponts. •C'est le moins cher à construire. •Il peut être construit sur pratiquement n'importe quel type de terrain. Inconvénients: •Les haubans sont plus fragiles et plus sensibles au vent et aux vibrations provoquées par la circulation.. Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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pont -rail

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Les ponts mobiles sont des ponts métalliques permettant de dégager une passe navale ( rivière ou port ) On distingue :  les ponts levants  les ponts tournants  les ponts basculants Pont levant

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www.4geniecivil.com Pont tournant

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www.4geniecivil.com Pont à poutres

Ces ponts sont constituées de poutres en Béton Armé ou Béton Précontraint ayant des sections soit rectangulaire , en T , en L .

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www.4geniecivil.com Poutres en Béton Précontrainte en forme de I

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www.4geniecivil.com Pont dalle à tablier continu

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www.4geniecivil.com Pont à voûte

Avantages •Pour permettre une bonne utilisation des performances (en compression) de la pierre, les ouvrages sont constitués en voûtes. Inconvénients •La pierre résiste mal à la traction. •La construction d'un pont à voûte limite la distance entre les piles (environ 50 mètre). •Coût de construction important, car nécessite beaucoup de temps et de main d'œuvre par rapport aux nouvelles techniques. Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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www.4geniecivil.com Pont à béquilles

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Le développement des chemins de fer qui nécessitent un tracé en profil en long ne comportant pas de pentes importantes ( inférieurs à 1%) , a conduit à l’exécution d’un grand nombre de viaducs , souvent de grande longueur , franchissant parfois à grande hauteur. Ce genre d’ouvrages est de nouveau d’actualité avec les tracés autoroutiers pour lesquels les pentes ne dépassent pas en général 4% .

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exécution du viaduc de franchissement de la vallée de Tahadart qui totalise 1.400 ml de portée,

Autoroute Asilah –Tanger Traversée de la grande vallée de Tahadart

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Autoroute Asilah –Tanger Traversée de l’oued 26 El Hachef

www.4geniecivil.com Viaduc d'accès au Pont MOULAY EL HASSAN (Maroc) Réalisation de ce viaduc formé de deux tabliers jumeaux parallèles portant les voies d'accès à l'ouvrage principal de franchissement du Bouregreg à Rabat au Maroc et d’une hauteur de 8.50m de Les deux tabliers de 8.28m de large chacun sont séparés par un vide central de 3m. Leur longueur est de 525m. La structure de l'ouvrage est constituée par une estacade multi portique. Les tabliers sont du type ponts à poutres en béton armé, l'ensemble de l'ossature porteuse est formée d'éléments préfabriqués assemblés et clavetés sur cintre avant réalisation des hourdis coulés en place sur pédalés participantes.

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www.4geniecivil.com Le tracé ou vue en plan d’un franchissement.

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www.4geniecivil.com Lors de l’établissement d’une voie nouvelle, les ponts courants à construire sont appelés passages supérieurs (PS) ou passages inférieurs (PI) suivant qu’ils supportent cette voie nouvelle. Les ponts peuvent être droits, biais ou courbes selon leur disposition en plan. Conventionnellement, l’angle de biais géométrique est l’angle, exprimé en grades, compris entre l’axe longitudinal de l’ouvrage et les lignes d’appui transversales (voir Fig.). Il ne doit pas être confondu avec le biais du franchissement qui mesure l’angle entre les axes des deux voies qui se croisent.

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www.4geniecivil.com Profil en long ou élévation d’un pont

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www.4geniecivil.com Le profil en travers ou coupe transversale.

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www.4geniecivil.com Le profil en travers d’un pont à poutres

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www.4geniecivil.com Le profil en travers d’un pont -rail Le pont-rail a les mêmes caractéristiques qu’un pont-route ; toute fois la construction de la voie ferrée sur le pont-rail occupe une hauteur minimale d’environ 0,56 m répartit comme suit :  rail unifié du réseau ferroviaire ……………………….. 0,15 m  traverse …………………………………………………..0,14 m  ballast …………………………………………………….0,25 m  chape étanche protégeant la maçonnerie et le béton..0,02 m

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www.4geniecivil.com Le détail d’un rail

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www.4geniecivil.com Composition d’un pont Un pont comprend trois parties distinctes :  Le tablier, structure sur laquelle se fait le déplacement à niveau ou avec une pente suffisamment faible pour être admissible par des piétons, des animaux ou des véhicules (automobiles, trains, avions, ...) entre ses deux extrémités,  Les appuis qui supportent le tablier : culées aux deux extrémités et piles intermédiaires ou piles-culées si le tablier n’est pas continu,  Les fondations qui permettent la transmission des efforts de l’ouvrage au terrain.

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www.4geniecivil.com Les appuis. Ils transmettent au sol les actions provenant du tablier. Ils sont généralement en béton armé. 1- Les piles. Elles comportent au minimum 2 parties : • La superstructure ou fût, reposant éventuellement sur une nervure. • La fondation Elle comporte des éléments verticaux qui peuvent être : • Des voiles -éléments longs, de section allongée-. Ils comportent au moins 2 points d’appui pour supporter le tablier. • Des colonnes (section circulaire) ou des poteaux (section rectangulaire) éléments courts, de faible section Chaque élément comporte un point d’appui ou bien les éléments sont reliés en tête par un chevêtre sur lequel repose les points d’appui du tablier.

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www.4geniecivil.com Appui constitué de colonnes

Pile à colonnes multiples

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www.4geniecivil.com Appui constitué de voiles

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Types de piles

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www.4geniecivil.com 2- Les culées. Appuis d’extrémité, elles assurent le soutènement du remblai d’accès à l’ouvrage. Les culées comportent 4 parties : • une fondation • un mur de front, sur lequel s’appui le tablier et qui assure la stabilité du remblai d’accès. • un mur de tête, qui assure le soutènement des remblais latéralement. • une partie supérieure (chevêtre) sur laquelle s’appuie le tablier.

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www.4geniecivil.com Culée enterrée

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3- Les piles-culées. Ce sont des appuis d’extrémité, enterrés dans le remblai d’accès (complètement ou partiellement). La pile culée n’assure pas la fonction de soutènement du remblai d’accès (sauf en tête de remblai dans certains cas). Les piles-culées comportent 3 parties : • une fondation • une partie intermédiaire constituée par des éléments verticaux (voiles, poteaux, colonne) • une partie supérieure (chevêtre) sur laquelle s’appuie le tablier.

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www.4geniecivil.com Culée à mur de front

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www.4geniecivil.com Transmission des charges Charges d’exploitation

Trafic (voitures, camions, trai ns,...) Chaussée

Charges permanentes (poids propre) Tablier Appareil d’appui Appuis (piles, culées) Superficielles (charges faibles et sol correct) Fondations

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Profondes (charges fortes ou sol correct) 46

www.4geniecivil.com Transmission des efforts horizontaux.

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www.4geniecivil.com Transmission des efforts longitudinaux.

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Appareil d'appui Un appareil d'appui de pont est un élément de l’ouvrage placé entre le tablier et les appuis, dont le rôle est de transmettre les actions verticales dues à la charge permanente et aux charges d'exploitation, routières ou ferroviaires, et de permettre des mouvements de rotation ou de translation. Appareils d'appui à pot

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Appareil d’appui Ouvrages d’art. Appareil chargé à la fois de transmettre aux appuis les réactions provenant du tablier et de permettre les mouvements de translation et de rotation du tablier par rapport aux appuis. Appareil d’appui fixe Ouvrages d’art. Appareil d’appui qui permet des rotations et destiné à supporter les efforts verticaux et à transmettre les efforts horizontaux. Appareil d’appui mobile Ouvrages d’art. Appareil d’appui qui permet des déplacements relatifs entre le tablier et l’appui.

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www.4geniecivil.com Pose de poutres préfabriquées Par poussage ( ou lançage )

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www.4geniecivil.com Lancement des poutres par monorail supérieur

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Vérin de poussage 54

www.4geniecivil.com Mise en place par levage

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www.4geniecivil.com Technique de pompage du béton

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www.4geniecivil.com Piédroits et de murs

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www.4geniecivil.com Corniche de pont

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www.4geniecivil.com Pont à caissons préfabriqués

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www.4geniecivil.com Dilatation du tablier

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www.4geniecivil.com A. Drainage des culées. Le remblai d’accès doit être drainé au niveau de la culée pour éviter que la pression supplémentaire apportée par l’eau ne crée des désordres (fissures, corrosion des armatures, coulures et dégradation d’aspect,..). Généralement, on dispose un feutre drainant sur la surface de culée en contact avec le remblai, associé à un drain tubulaire pour évacuation vers l’extérieur du remblai.

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www.4geniecivil.com B . Sécurité. Les dispositifs de sécurités des usagers comprennent : -les gardes corps : protection des piétons

-les glissières destinées à retenir les véhicules légers, généralement des profilés en acier montés sur poteaux qui absorbent les chocs en se déformant

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www.4geniecivil.com Définition: Un barrage est un ouvrage d’Art construit à travers un cours d'eau, pour retenir et stocker l'eau . Les premiers barrages ont surtout une fonction de dérivation d’une partie de l’eau vers une conduite forcée ou un canal d’irrigation. L’amélioration des techniques et le développement de nouvelles matières comme le béton dans le premier quart du XX e siècle ont permet à l'homme de construire un grand réservoir d'eau, qu'il peut utiliser pour :  contrôler le débit d'un fleuve ou d'une rivière et ainsi rendre le cours d'eau navigable (en diminuant la pente naturelle)  irriguer les cultures  alimenter la zone en eau potable  lutter contre les incendies  l'élevage des poissons  la création de lacs artificiels ou de réservoirs  maîtriser les crues pour prévenir les catastrophes naturelles (inondations)  créer de l'électricité (on appelle un tel barrage un barrage hydroélectrique)  l'utilisation touristique et sportive Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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Techniques de construction : Un barrage est soumis à plusieurs forces les plus significatives sont :  la poussée hydrostatique exercée par l'eau sur son parement exposé à la retenue d'eau,  les sous-pressions (Poussée d'Archimède), exercées par l'eau percolant dans le corps du barrage ou la fondation,  les éventuelles forces causées par l'accélération sismique. Pour résister à ces forces, deux stratégies sont utilisées : 1- construire un ouvrage suffisamment massif pour résister par son simple poids, qu'il soit rigide (barrage-poids en béton) ou souple (barrage en remblai), 2- construire un barrage capable de reporter ces efforts vers des rives ou une fondation rocheuse résistantes (barrage-voûte, barrage à voûtes multiples, ...). Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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Eléments de calcul : Un barrage est soumis à une force horizontale liée à la pression exercée par l'eau sur sa surface immergée. La pression hydrostatique p en chaque point est fonction de la hauteur d'eau audessus de ce point. p=ρxgxh avec : ρ : masse volumique de l'eau, environ 1000 kg.m-3 g : gravitation, environ 10 m.s-2 h : hauteur d'eau au-dessus du point considéré. La force F résultante est la somme des pressions hydrostatiques s'exerçant sur la surface immergée du barrage. F=

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www.4geniecivil.com Fonctions d'un barrage : Etanchéité: L'étanchéité des barrages de retenues est évidemment l'objectif prépondérant. On doit distinguer :  l'étanchéité propre du barrage qui est liée à sa constitution,  l'étanchéité du bassin de retenue qui dépend de la géologie du site (nature des terrains), elle est établie lors du choix du site et peut éventuellement être traitée sur des zones de faible étendue  l'étanchéité de la liaison barrage - sol de fondation; la zone de pied de barrage est celle des plus fortes pressions, et le terrain peut être en partie remanié lors de la construction de l'ouvrage, cette zone doit donc être contrôlée et traitée soigneusement

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Fonctions d'un barrage : Stabilité : Les barrages sont soumis aux efforts liés à l'action de l'eau :  la pression hydrostatique sur les parois en contact avec la retenue  la pression dynamique exercée par les courants d'eau  la pression interstitielle des eaux d'infiltration dans le sol de fondation (sous pression) qui non seulement réduisent les actions de contact du sol sur son support mais réduisent aussi la résistance de ces terrains. On doit prendre en compte le poids propre du barrage et les actions de liaison du sol de fondation. On doit vérifier :  la stabilité d'ensemble de l'aménagement (barrage et massif de fondation) qui dépend des qualités du massif de fondation  la stabilité propre du barrage sous l'ensemble des actions extérieures.  la stabilité interne du barrage sous les sollicitations Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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Les éléments de base propre au choix d'un barrage : Choix du site de retenue: Le choix du site de retenue s'effectue à partir :  des données hydrologiques (bassin versant de la retenue, pluviométrie, débits d'apport des cours d'eau,...)  des données géologiques (constitution des massifs, perméabilité, état de stabilité des massifs) des données topographiques (volumes des retenues en fonction des niveau des eaux.

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www.4geniecivil.com Les éléments de base propre au choix d'un barrage : Choix du site du barrage : Le choix de la position du barrage se fait essentiellement en fonction des données topographiques. On recherche un verrou, c'est à dire un rétrécissement de vallée qui permettra de minimiser de volume de l'ouvrage.

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Les éléments de base propre au choix d'un barrage : Choix du type de barrage: Le choix du type de barrage se fait à partir des critères suivants : :  des qualités géotechniques du support (les barrages bétons s'accommodent mal sur des supports déformables)  des ressources en matériaux de construction (en qualité et en quantité)  forme de la vallée  risque sismique

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www.4geniecivil.com Les éléments de base propre au choix d'un barrage : Choix du type de barrage: Qualités géotechniques du support: Travaux de reconnaissances géologique :  Géophysique  Couverture terrain meuble  Stratigraphie  Failles  Profils géologiques  Couverture par rocher altéré Travaux de reconnaissances géotechnique :    

Forages indice de fissuration Essais de perméabilité Résistance à la compression / traction / au cisaillement (échantillon en laboratoire) Prof Mr OUFKIR YAHYA INCENIEUR EN GENIE CIVIL E.H.T.P

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www.4geniecivil.com Les éléments de base propre au choix d'un barrage : Choix du type de barrage: Forme de la vallée :

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bassin de retenue

forme de la vallée étroite en V ou U 85

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Les différents types de barrages On distingue deux grandes catégories de barrages :  Les barrages en béton : Ces barrages s'opposent à la force créée par la pression de l'eau soit par leur propre poids (barrages poids), soit en reportant sur les rives par un effet de voûte la poussée hydraulique (barrages voûte), soit enfin en reportant sur les efforts sur le sol par l'intermédiaire de contreforts. (barrages contreforts).  Les barrages en remblai ou matériaux meubles : Il s'agit des barrages à faible hauteur en terre ou enrochement, avec un noyau central qui assure l’étanchéité il est particulièrement adapté dans des sites ayant une vallée est trop large .

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www.4geniecivil.com Les barrages en béton : Barrages poids : C'est un des types de barrage les plus anciens , utilisé dans les vallées larges. Les barrages poids classiques ont une section en triangle rectangle ,leurs stabilité provient du poids du barrage , par contre leur construction nécessite une grande quantité de béton, et une excellente qualité du sol d'assise.

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www.4geniecivil.com Les barrages en béton : Barrages voûte : Le barrage est constitué d’un mur en béton armé arqué. La courbure de la voûte permet de reporter les efforts de pression hydraulique sur les appuis de rive de la vallée. Le barrage a parfois une double courbure verticale et horizontale. Ce type de barrage est implanté dans une vallée présentant une zone relativement étroite (verrou)

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www.4geniecivil.com Les barrages en béton : Barrages contreforts : Les contreforts en béton de forme triangulaire supportent en principe des voûtes de faible portée ou des dalles planes qui transmettent la poussée de l'eau vers le sol . Ces barrages nécessitent moins de béton (20 à 25 % de moins) que les barrages poids et n'exigent pas de vallée étroite comme les barrages voûtes. Il est néanmoins nécessaire que le rocher soit de bonne qualité

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Les barrages en remblai Barrages avec noyau central:

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Les barrages en remblai Barrages à masque : Le barrage à masque, est un barrage constitué de matériaux meubles, qu’ils soient très fins ou très grossiers (enrochements), ce qui le différencie du barrage-poids. Remblai de matériaux recouvert en amont d’une couche imperméable. Le masque s’adapte bien aux déformations.

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