Manic 5
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Situé au Québec... loin dans le Nord, sur la rivière Manicouagan, qui se jette dans le Saint-Laurent en aval de Montréal, le barrage de Manic 5 retient un immense lac annulaire qui a envahi un très ancien cratère de météorite. Il a été construit entre 1961 et 1968 et mis en service en 1970. On trouve des détails techniques sur cette réalisation sur le site de Hydro-Québec. |
Il s'agit du plus haut barrage voute à arches multiples du monde (214 m). Du fait de sa position géographique, le barrage est soumis à de fortes différences de températures. Côté réservoir, l'eau reste pratiquement toujours à 3°C, alors que la température de l'air peut passer de 20°C en été à -30°C, voire -40°C en hiver. |
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Ces gradients thermiques peuvent alors produire des contraintes en traction qui fissurent le béton. Pour éviter l'amorçage et la propagation des fissures, Hydro Québec a installé des protections thermiques qui permettent de réguler la température en toutes saisons. |
Exercice :
L'exercice ci-dessous se propose de calculer les contraintes générées par les gradients de température dans un mur. Il ne représente bien entendu qu'un modèle (trop) simplifié du problème réel du barrage. On se contente d'étudier une section rectangulaire pleine, alors que le barrage est une structure creuse, qui, de plus, doit être simulée en tridimensionnel. On tire cependant de cette résolution des ordres de grandeur réalistes, et quelques enseignement typiques des problèmes de contraintes thermiques, notamment :
- une paroi mince résiste mieux aux contraintes thermomécaniques qu'une paroi épaisse;
- les contraintes qui se développent sont proportionnelles à la différence entre températures min et max;
- dans une structure sans forces extérieures soumises à un champ de température, les zones chaudes sont en compression, les zones froides en traction, générant un système d'efforts autoéquilibré;
- l'état de déformations planes généralisées, intermédiaire entre contraintes planes et déformations planes, est souvent celui qui doit être considéré comme représentatif dans les modèles simplifiés de structures allongées soumises à un champ de température.