Cette étude examine la stabilité structurelle des barrages-poids en béton à travers des analyses par la méthode de gravité et la méthode des éléments finis (MEF). Les principaux objectifs sont d’évaluer l’impact de la sous-pression, de la fissuration et des propriétés non linéaires du béton sur les mécanismes de rupture et les niveaux d’eau maximaux admissibles. Dans un premier temps, la méthode de gravité est appliquée en augmentant le niveau d’eau, en considérant ou en négligeant la sous-pression. Cette étude met en évidence l’importance de prendre en compte la sous-pression dans les évaluations de sécurité. Cependant, la méthode de gravit simplifie le comportement du barrage en supposant que les fissures restent confinées aux joints horizontaux de construction, ce qui peut limiter sa précision pour représenter les fissures plongeantes dans le corps du barrage en présence de contraintes de cisaillement.

La MEF est ensuite utilisée pour explorer plus en détail les mécanismes de fissuration et de rupture. Des analyses progressives ont été conduites, allant des modèles linéaires élastiques aux modèles non linéaires avec éléments de contact. Les fissures plongeantes, qui ne sont pas considérées par la méthode de gravité, sont particulièrement étudiées. Les résultats indiquent que lorsque la sous-pression est incluse dans l’analyse par éléments finis utilisant un modèle poro-fracture, la hauteur d’eau maximale admissible est légèrement supérieure à celle obtenue avec la méthode de gravité. En conclusion, cette étude démontre que la MEF offre une compréhension plus réaliste des mécanismes de rupture. Cependant, la méthode de gravité demeure une méthode efficace et utile pour des analyses rapides et conservatrices, bien que son application doive être limitée aux scénarios où ses hypothèses simplificatrices sont valides.

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This study examines the structural stability of concrete gravity dams through analyses combining the gravity method and the finite element method (FEM). The main objectives are to evaluate the impact of uplift pressure, cracking, and the nonlinear properties of concrete on failure mechanisms and the maximum allowable water levels. Initially, the gravity method is applied by increasing the water level, considering or neglecting uplift pressure. This study highlights the importance of accounting for uplift pressure in safety assessments. However, the gravity method simplifies the dam’s behaviour by assuming cracks remain confined to horizontal lift joints, which may limit its accuracy in capturing plunging cracks in the dam body in the presence of shear stresses.

The FEM is then employed to explore cracking and failure mechanisms in greater details. Progressive analyses, ranging from linear-elastic models to nonlinear models with contact elements, provide insights into the effects of material properties and interactions between mass concrete and lift joints. Plunging cracks, which are not considered by the gravity method, are particularly studied. Results indicate that when uplift pressure is included in finite element analysis using a poro-fracture model, the maximum allowable water height is slightly higher than that obtained using the gravity method. In conclusion, this study demonstrates that the FEM offers a more realistic understanding of failure mechanisms. However, the gravity method remains effective and useful method for quick and conservative analyses, though its application should be limited to scenarios where its simplifying assumptions are valid.

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