Méthodes probabilistes d'évaluation de la fragilité sismique des barrages et des évacuateurs de crues en béton

1. Résumé du projet

Les barrages revêtent une importance sociale et économique majeure au Québec. Ce sont des installations retenant une énergie potentielle considérable, pouvant avoir des conséquences massives sur les populations et l’environnement en cas de rupture. La plupart des grands barrages en béton de la province ont été construits à une époque où les connaissances en matière de comportement sismique des ouvrages étaient embryonnaires, et la définition du risque sismique à considérer a grandement évolué depuis. De plus, depuis 2002, les propriétaires de barrages sont responsables devant la Loi sur la Sécurité des Barrages de faire la preuve aux dix ans de la stabilité des ouvrages face aux séismes, alors qu’il y a encore beaucoup de carences scientifiques pour des évaluations fiables et objectives. Il y a donc aujourd’hui un besoin urgent de développement des connaissances en matière de sécurité sismique des barrages et des évacuateurs de crues, de vérification des ouvrages québécois et d’évaluation des conséquences des dommages résultant d’excitations sismiques conformes aux plus récentes estimations de la Commission géologique du Canada. Ces dernières années, l’équipe de la présente proposition de recherche a développé des méthodes probabilistes évoluées d’évaluation de la sécurité sismique des barrages en béton reposant sur la construction de courbes de fragilité, qui estiment la probabilité d’un niveau d’endommagement donné d’une structure en fonction d’une intensité sismique donnée. Ces outils d’une pertinence indiscutable ont cependant encore besoin d’être optimisés dans leur application aux barrages et aux évacuateurs de crues vannés pour que leur fiabilité et leur champ d’application répondent aux besoins des propriétaires d’ouvrages. Le projet se concentrera sur les barrages et les évacuateurs de crues en béton qui représentent 25% du parc d’ouvrages hydro-électriques du Québec. La recherche vise donc à apporter des développements additionnels essentiels pour garantir la fiabilité des outils qui ont été développés :

1. Adoption d’une représentation réaliste du risque sismique local utilisé dans les analyses par une méthode de sélection probabiliste des accélérogrammes basée sur une nouvelle mesure d’intensité sismique ;
2. Adaptation du calcul des courbes de fragilité pour les évacuateurs de crues en considérant également l’ensemble des mécanismes de défaillances pouvant affecter l’ouverture des vannes pour différentes intensités de sollicitations sismiques ;
3. Établissement des critères de rupture du béton en traction dynamique qui sont à la base des états limites par fissuration du béton utilisés pour le calcul des courbes de fragilité des ouvrages hydrauliques.

La recherche reposera sur des travaux numériques qui seront effectués sur le cas d’étude du barrage Outardes-3, plus grand barrage-poids du Québec, et sur le cas d’un évacuateur de crues de 90 ans situé dans l’Outaouais. Une vaste campagne d’essais de traction dynamique sous différentes conditions de chargement sera également menée sur des éprouvettes de béton.