Modélisation probabiliste de la performance

Notre travail n’a pas apporté de connaissances nouvelles dans le domaine des calculs de fiabilité et nous avons utilisé les méthodes classiques disponibles (FORM et simulations de Monte Carlo).

La modélisation probabiliste des résistances et des sollicitations a alimenté des analyses de fiabilité sur deux applications de barrage-poids en BCR en service. Elles ont montré l’applicabilité de l’ensemble de la démarche : elles aboutissent à l’évaluation de la fiabilité des couches de ces ouvrages vis-à-vis de l’état-limite de résistance à l’effort tranchant en tenant compte de la variabilité des résistances et des sollicitations, et à la connaissance de la sensibilité de la sécurité structurale aux variables aléatoires.

La fiabilité structurale des barrages-poids a été traitée essentiellement au niveau des couches de reprise de bétonnage ; le passage à la fiabilité du système relative au corps du barrage doit intégrer l’ensemble des couches et n’a pas été traité complètement dans la thèse. Toutefois, nous avons remarqué qu’elle est essentiellement gouvernée par la fiabilité de la couche la plus fragile, pour laquelle nous avons proposé des méthodes pour son évaluation.

9 Valorisation

Ce travail de thèse a porté sur l’évaluation probabiliste de la sécurité structurale des barrages-poids. Dans ce cadre, les méthodes développées concernent principalement la modélisation probabiliste des propriétés des matériaux du corps du barrage et de l’action hydrostatique. La valorisation de ces méthodes est présentée dans ce chapitre sous deux angles :

- la proposition de recommandations pour la phase de réalisation d’un barrage en vue

d’engager une évaluation fiabiliste de la sécurité de l’ouvrage ;

- le développement de deux modules informatiques pour l’évaluation probabiliste de

l’action hydrostatique et de la sécurité structurale vis-à-vis des états-limites d’un barrage-poids. Ces modules, trouvent une application immédiate dans le cadre d’études de dangers et une application à court terme sur la calibration des coefficients partiels dans une démarche semi-probabiliste.

9.1

Proposition de recommandations

Le développement et la mise en œuvre des méthodes proposées sur des cas de barrages en service ont mis en évidence plusieurs aspects qui pourraient être adoptés (sous la forme de recommandations) par l’ingénierie traditionnelle en vue de s’engager vers une évaluation fiabiliste de la sécurité d’un barrage en service. Ces recommandations concernent principalement le contrôle des matériaux :

Faible intérêt d’augmenter la fréquence des essais de densité réalisés lors du contrôle du compactage :

La pratique traditionnelle considère une fréquence d’essais de densité lors du contrôle du compactage de l’ordre de 1 essai pour 200 m³ de BCR mis en place. Cela se traduit par un espacement entre les mesures de 25 m (par 25 m) environ pour une couche de 0,30 m d’épaisseur.

A partir de la prise en compte des différentes échelles spatiales de dispersion, le nombre de mesures de densité réalisées lors du contrôle du compactage s’avère suffisant pour l’estimation d’une valeur moyenne et pour la réduction de l’incertitude (écart-type) pesant sur l’estimation de cette valeur moyenne à l’échelle globale du barrage. Ceci a été constaté pour les deux barrages analysés : la dispersion des mesures à l’échelle locale (de l’ordre de

0,25 kN/m³) diminue considérablement à l’échelle globale du barrage (de l’ordre de

0,02 kN/m³). Compte tenu de cette très faible dispersion, une analyse plus approfondie de la forme de la distribution de probabilité ne présente pas un intérêt essentiel.

Ces éléments permettent donc d’affirmer le faible intérêt, pour une modélisation probabiliste, d’augmenter la fréquence des essais de densité réalisés lors du contrôle du compactage.

Repérer la position de chaque essai réalisé in situ : carottages et mesures du contrôle de compactage :

L’identification de la position de chaque essai réalisé in situ permet d’évaluer des corrélations entre les différentes propriétés du BCR. Nous avons constaté, à travers les études de cas, que ce repérage n’était pas réalisé nécessairement avec une grande précision.

En particulier, dans le cas où de nombreuses mesures de densité sont réalisées lors du contrôle du compactage, un schéma indiquant la position et la distance entre les différentes mesures réalisées au sein d’une couche permettrait d’alimenter une analyse géostatistique et, de ce fait, d’évaluer une éventuelle corrélation spatiale.

Effectuer des mesures de densité au gammadensimètre à proximité des zones qui feront l’objet de carottages :

Le gammadensimètre donne une mesure de la densité humide du béton mis en place, une mesure de teneur en eau et une valeur de la densité sèche calculée à partir de ces deux mesures. Le béton durci présente une densité intermédiaire entre la densité humide du béton frais et sa densité sèche, car une partie de l’eau intervient dans le phénomène de prise et une autre partie s’évapore.

Dans l’objectif d’améliorer la connaissance du poids propre du barrage, il est important d’évaluer la distribution des densités du béton durci au niveau global du barrage. Pour cela, il serait intéressant de pouvoir connaître l’écart entre la densité mesurée au gammadensimètre et la densité du béton durci (mesurée sur les carottes).

La mesure de l’écart entre les densités mesurées au gammadensimètre et celles du béton durci permettrait de renseigner a posteriori sur la qualité du curage de la surface d’une couche et de corriger les mesures provenant du gammadensimètre. Par ailleurs, si l’on disposait de plusieurs points de comparaison, cet écart pourrait être également traité comme une variable aléatoire.

Réaliser plusieurs carottages pour chaque composition ou configuration de BCR considéré dans les planches d’essais :

Pour l’évaluation de la variabilité des propriétés mécaniques du BCR au sein des différentes couches, il n’est pas raisonnable de prélever de nombreuses carottes dans toutes les couches du barrage. Par ailleurs, les éprouvettes confectionnées avec le béton prélevé à la centrale de fabrication peuvent difficilement reproduire les conditions de mise en place du béton. Des renseignements permettant de réduire les incertitudes liées à ces manques de données et de reproductibilité peuvent être obtenus lors des planches d’essais.

Les résultats d’essais effectués sur des carottes issues des planches d’essais permettent d’estimer l’écart entre les propriétés du béton prélevé à la centrale et celles mesurées sur les planches d’essais. L’évaluation de cet écart présente un intérêt particulièrement important lorsque l’on dispose uniquement des propriétés mécaniques du béton prélevé à la centrale. La disponibilité de plusieurs résultats d’essais réalisés dans une même couche de BCR permettrait également de tester ou de remplacer l’hypothèse relative à la conservation du rapport des dispersions à l’échelle locale et à l’échelle d’une couche (§ 6.2.4).

Réaliser quelques essais de résistance à la traction et au cisaillement dans la zone de reprise de bétonnage :

Ce sont les paramètres qui sont marqués des incertitudes les plus importantes, pour lesquels les essais présentent des difficultés d’exécution et une dispersion plus importante que lors d’essais réalisés sur le béton en masse.

Des essais de résistance à la traction et au cisaillement dans la zone de reprise de bétonnage (réalisés en laboratoire) permettraient de mieux estimer la valeur moyenne de ces propriétés.

9.2

Développement de modules informatiques

Ce paragraphe présente deux modules opérationnels développés au cours de notre travail de thèse : un module d’évaluation probabiliste de l’action hydrostatique et un module d’évaluation probabiliste des état-limites. Ces modules, développés sous tableur Excel, visent à réaliser des analyses rapides pour des cas simples.