SEUIL

Niveau d’aval

Fig. 11.

Charge d’une aiguille :

P = l ,000 x 0,08 x 3,15 x 1 ,575 = 396 kilog. 9. Moment par rapport au pied de l’aiguille :

1VP =396,9 x-^-= 41 6km745.

L’effort de l’éclusier s’exerce vers le sommet de l’aiguille, soit à 0,80 au dessus de la passerelle ; cet effort sera donc donné par l’équation :

= 105 kilog.

La pression de l’aiguille sur la barre d’appui en tête de la fermette est :

1 32 kilog. 3.

Effort nécessaire pour

ôter une aiguille..

Je suppose maintenant qu’à l’aval du barrage l’eau se trouve au niveau de l’étiage et E,10,k g qu’ainsi la chute est réduite à 2 m. 20 c. (Fig. 12), la pres-

Niveau (le retenue K

sion d’aval sur une aiguille a pour valeur :

'.-Sc -

Fig. 12.

1 ,000 x 0,08 X 0,95 x 0,475 = 36 kilog. I , son moment par rapport au pied de l’aiguille est : Niveau d’aval (étiage) 36,1 X 0,316 = 1 lk,rn408,

la charge de l’aiguille est donc :

P' - 396,9 — 36,1 = 360 kilog. 8,

et son moment par rapport au pied de l’aiguille est :

W = 4 16,745 — 1 1,408 = 405km337,

l’effort nécessaire pour repousser vers l’amont la tête de l’aiguille sera donc :

E = — 3^95 — = l02ktl°g-

et la pression de l’aiguille sur la barre d’appui sera :

F' = ÜMÜ= 128 kilog. 6.

Je suppose enfin que par un moyen quelconque on a fait une làchure qui a produit un

E"=53k,o abaissement de 0 m. 60 c. à l’amont du barrage et je suppose que le niveau d’aval est encore celui de l’étiage, à 0 m. 89 c. au dessus du seuil, de sorte que la chute est réduite à 1 m. 60 c. (Fig. 13.)

La pression à l’amont de l’aiguille est :

1,000 x 0,08 x 2,55 x 1 ,275= 260 kilog. 1,

la pression à l’aval de l’aiguille est :

Niveau d’amont

iNiveau d’aval (étiage)

Fig. 13.

1 ,000 x 0,08 x 0,95 x 0,475 == 36 kilog. 1 , la charge de l’aiguille est donc :

P"— 260,10 — 36,1 — 224 kilogrammes,

et son moment est :

IVP" = 260,10 x 0,85 - 36,10 x 0,31 6 = 209km677, l’effort nécessaire pour repousser la tête de l’aiguille est donc :

E" = - = 53 kilogrammes,

el la pression sur la barre d’appui est :

= 66 kilog.

Je ne pense pas qu’on puisse demander à l’éclusier de produire habituellement à la main un effort, plusieurs fois répété, supérieur à environ 50 kilogrammes. Ce ne serait donc, suivant les calculs qui précèdent, qu’après un abaissement d’environ 0 m. 60 c. de la retenue, qu’on pourrait admettre la manœuvre à la main des aiguilles de 4 mètres de longueur et de 0 m. 08 c. d’équarrissage.

Heureusement on n’a pas généralement à retirer les aiguilles de la passe navigable , quand la retenue est pleine, attendu que les manœuvres de réglement d’eau et de premier abaissement de la retenue peuvent se faire au moyen des engins mobiles'placés sur le déversoir ou dans la passe surélevée. Si ces engins sont des fermettes, leurs aiguilles sont plus courtes eL leurs dimensions doivent être calculées de telle sorte que leur enlèvement, quand la retenue est pleine et quand l’eau est au plus bas à l’aval, n’exige pas un effort de plus de 50 kilogrammes de la part de l’éclusier, tout en admettant qu’une fois, par hasard, il peut produire un effort exceptionnel d’environ 100 kilogrammes, s’il est très-vigoureux.

Cependant, parmi les barrages récemment construits, il en est pour lesquels la limite que je viens d’indiquer a été dépassée.

Ainsi, par exemple, au barrage de Bezons dont j’ai déjà parlé, on évite de laisser fonctionner le déversoir fixe afin de le ménager, et le réglement de la retenue se fait au moyen de manœuvres continuelles de jour et de nuit, sur la passe surélevée. Or cette passe surélevée a son seuil à 0 m. 40 c. sous l’étiage, et ses aiguilles ont 3 m. 60 c. de longueur. Il en résulte que pour une retenue pleine, c’est-à-dire à 2 m. 20 c. sur l’étiage conventionnel, la charge d’une aiguille est :

P = 1,000 x 0,08 x 2,75 x 1,375 = 308 kilog. 5,

son moment est :

W = 302,5 x 0,916 = 277km9, et l’effort de l’éclusier est : *

E = - -’■■■ = 78 kilogrammes.

Le réglement de la retenue se fait ainsi sans accident depuis 1866.

L’effort réel est à la vérité nn peu inférieur à 78 kilogrammes puisqu’il y a une certaine hauteur d’eau à l’aval des aiguilles, mais il en diffère peu. C’est donc un précédent que l’on peut invoquer en faveur d’un effort limite de 78 kilogrammes, quoi qu’il me paraisse trop élevé.

Si l’on n’a pas la ressource d’un déversoir mobile ou d’une passe suffisamment surélevée, et si l’on veut absolument manœuvrer sous la retenue pleine, les aiguilles de 4 mètres et de 0 m. 08 c. d’épaisseur, il faut avoir recours à un mécanisme quelconque. Au barrage de Suresnes on se sert, à cet effet, d’un treuil porté sur un bateau de manœuvre amarré sur un

Bateau

de manœuvre.

Echappements.

câble tendu à une certaine distance en amont de la passe. Au moyen de ce treuil on tire chaque aiguille par la tête et on l’amène sur le bateau qu’on change de place le long du câble de manière à ne pas avoir une traction trop oblique. ( Annales 1868,2e semestre, page 56.)

Pour enlever toutes les aiguilles on opère de la manière suivante :

Toutes sont enfilées par leur tête sur une corde qui va ainsi d’une rive à l’autre de la passe. On attache l’une des extrémités de cette corde au treuil du bateau dont la manœuvre abat les aiguilles successivement et amène jusqu’au bateau leur chapelet flottant. La corde a assez de mou entre deux aiguilles consécutives, quand elles sont encore dressées, pour que l’une ne soit attirée qu’après que la précédente a quitté son point d’appui inférieur, de sorte que l’effort du treuil ne s’exerce que sur une aiguille à la fois.

L’usage du bateau n’a pas seulement pour effet de rendre possible le désaiguillage d’une passe navigable sous une charge de 3 m. 15 c. de hauteur ; il favorise aussi la conservation des aiguilles. En effet, en supposant que l’enlèvement d’une aiguille puisse être fait à la main, ce n’est qu’au moyen d’un choc exercé par l’éclusier sur la tête de l’aiguille, c’est-àdire en augmentant d’environ 0,80 l’écart de ses deux points d’appui. Si donc l’aiguille était déjà dans un état voisin de la rupture, le choc et l’augmentation de portée occasionneront cette rupture, tandis qu’avec le bateau de manœuvre la traction peut s’opérer sans choc et le point d’attache peut être très-voisin de la barre d’appui, c’est-à-dire que la portée reste ce qu’elle était avant la manœuvre ; toutefois si l’usage du bateau de manœuvre est bon pour une ouverture en grand, il ne paraît guère applicable pour retirer les aiguilles isolément; il ne peut donc servir habituellement aux opérations de réglement d’une retenue.

On a appliqué à diverses reprises, surtout au début des barrages à fermettes, un autre système qui évite l’enlèvement des aiguilles à la main. Ce système consiste à faire échapper, par un moyen quelconque, la barre d’appui d’une ou de plusieurs travées et à laisser emporter par le courant les aiguilles qui ont ainsi perdu leur appui et qu’on peut repêcher à l’aval.

L’enlèvement des aiguilles une à une, à la main ou au treuil, a l’avantage de pouvoir répartir les ouvertures sur une grande longueur et par conséquent de n’avoir que des courants ayant peu de puissance. On perd cet avantage en se servant des échappements, puisque chaque ouverture a une largeur au moins égale à l’écartement de deux fermettes, et qu’il se produit ainsi à chaque entredeux ouvert un courant ayant une grande masse et une grande puissance d’affouillement.

Si on se reporte aux Mémoires de MM. Poirée et Chanoine qui, les premiers, ont imaginé et appliqué en 1841 les échappements des barres d’appui, on reconnaîtra qu’ils avaient principalement en vue la navigation par éclusées; navigation qui exige une ouverture rapide dès que le flot arrive, la nuit aussi bien que le jour. C’est sur des fermettes de 2 m. 25 c. de hauteur, au barrage de Saint-Martin-sur-Yonne, que les premiers échappements ont été appliqués (. Annales 1843, 1er semestre, page 249). La difficulté ne consistait donc pas dans l’effort à exercer pour repousser la tête d’une aiguille, mais dans la nécessité d’une manœuvre rapide, exécutée à heure fixe, malgré la nuit et malgré les intempéries de l’atmosphère.

Le passage de l’éclusée exigeant l’ouverture d’une passe d’une certaine longueur, les échappements exécutés sur l’Yonne et sur la Seine, en 1841, procuraient l’abattage des fermettes successives en permettant d’arrêter cet abattage quand on jugeait l’ouverture suffisante ; le surplus du barrage fonctionnait alors en épi.

Les ingénieurs belges ont aussi appliqué des échappements aux fermettes des barrages de la Meuse ; mais au lieu de chercher, comme les ingénieurs français, à favoriser une navigation par éclusée inusitée sur la Meuse, ils ont eu pour but unique la plus grande facilité des manœuvres de réglement de la retenue. Il en est résulté un système d’échappement qui, tout en laissant, comme les précédents, emporter les aiguilles par le courant, conserve en

place les fermettes dressées et leur pont de service, sur toute la longueur. Les aiguilles

échappées passent sous le pont de service ; enfin les travées ouvertes sont indépendantes les unes des autres et peuvent être distancées à volonté suivant la longueur de la passe, au lieu d’être successives comme sur l’Yonne.

Si, adoptant ce mode d’échappement, on renonce tout-à-fait à enlever les aiguilles à la main, rien n’empêche de dépasser l’équarrissage deO m. 08 c. sur 0 m. 08 c., et les ingénieurs belges sont arrivés à employer couramment des aiguilles qui présentent jusqu’à 0,12 et 0,13 d’équarrissage; dès lors, il devient possible d’avoir des chutes de plus de 3 mètres sans autres difficultés que celles qui résultent toujours d’une manœuvre qui doit être faite la nuit aussi bien que le jour, quelque temps qu’il fasse et sur une passerelle assez étroite.

L’échappement belge à l’inconvénient d’exiger une passerelle assez élevée au dessus de la retenue pour que les aiguilles lâchées puissent passer librement sous le plancher. En outre, l’ouverture par travées de 1 m. 10 c. de largeur, doit produire des affouillements à l’aval et exiger, par conséquent, un arrière radier très-solide ou tout au moîris un entretien très-soigné des enrochements. Enfin la pose des aiguilles est peut-être moins facile qu’avec une passerelle placée au niveau de la barre d’appui. Néanmoins, il y a là une solution intéressante des manœuvres des barrages à grandes chutes.

Il me parait inutile de reproduire une description détaillée des anciens échappements de l’Yonne qui ne pourraient convenir qu’à une navigation par éclusée. On trouvera au besoin celte description dans les Annales des ponts et chaussées. ( Mémoires de MM. Chanoine et Ch. Poirée, année 1843, 1er semestre, pages 241 et 264.) On trouvera également dans les Annales quelques indications sur l’échappement' des fermettes de la Meuse belge. (Année 1870, 2e semestre, page 434.)

J’ai expliqué précédemment que l’une des difficultés des barrages à grandes chutes consiste à repousser la tête de l’aiguilie puis à l’enlever ; j’ai indiqué deux solutions : l’une au moyen du bateau de manœuvre, l’autre au moyen des échappements employés sur la Meuse belge. Je vais indiquer une troisième solution qui me paraît préférable aux deux précédentes : elle consiste à ne pas enlever l’aiguille. On se borne à repousser sa tète au moyen d’un mécanisme simple et portatif, puis on fixe l’aiguille dans cette position en introduisant entre elle et les deux voisines, qui portent sur la barre d’appui, une cale plus ou moins épaisse suivant l’ouverture que l’on veut donner pour débiter le trop plein.

On peut imaginer un petit cric formé simplement d’une crémaillère qui engrène avec une

Repousseur mécanique des aiguilles.

Réglement d’une retenue

sans enlèvement d’aiguilles.

Aiguilleur

mécanique.

roue dont un rayon prolongé sert de bras de levier. C’est à peu près la reproduction du mécanisme qui sert à lever les ventelles à jalousies des portes d’écluses de la Haute-Seine. Ce cric ou tout autre analogue est porté à la main ou monté sur un chariot qui roule sur deux rails faisant corps avec le plancher de la passerelle ; on le présente devant l’aiguille que l’on veut repousser, on l’agraffe convenablement sur le plancher et sur la griffe d’aval qui va lui servir de point d’appui, et il suffit de faire décrire au levier un angle calculé d’avance pour que l’aiguille soit repoussée sans choc et sans augmentation de portée, puisque le cric agita peu près au niveau du plancher; on cale l’aiguille repoussée, on manœuvre le levier du cric en sens contraire, puis on le transporte au droit d’une autre aiguille. On peut ainsi écarter les aiguilles de deux en deux.

Une opération inverse ramène contre la barre d’appui les aiguilles précédemment repoussées.

Il me semble que l’on obtient ainsi une solution très-pratique des manœuvres nécessaires pour régler une retenue, même avec des aiguilles de 4 mètres et plus, et sous des chutes mêmes supérieures à 3 mètres pour lesquelles un équarrissage supérieur à 0 m. 08 c. sur 0 m. 08 c. serait nécessaire. Cette augmentation de section ne serait plus un obstacle puisqu’on n’enlèverait les aiguilles que pour l’ouverture complète, en se servant au besoin du bateau de manœuvre. On a d’ailleurs constaté par expérience, au barrage de Suresnes, qu’un homme peut mettre en place des aiguilles de 0 m. 10 c. sur 0 m. 10 c. d’équarrissage et de 4 mètres de longueur; mais il reste encore les difficultés dues à la flexion et au défaut d’étanchéité dont je parlerai plus loin.

Dans le paragraphe qui précède, j’ai proposé de faire mécaniquement le repoussage des grandes aiguilles et j’ai expliqué qu’en bornant à cela l’intervention d’une machine, le réglement d’une retenue et les autres manœuvres me paraissent faciles, tout en n’exigeant qu’un engin auxiliaire, simple et portatif.

Je crois que si cela était utile, on pourrait aller plus loin et faire mécaniquement la pose, le repoussage et l’enlèvement des aiguilles, quelques ingénieurs ont déjà dirigé leurs recherches dans ce sens.

L’avantage espéré serait d’employer des aiguilles plus larges et plus épaisses, donnant des joints moins nombreux et plus réguliers; la limite d’application du système Poirée se trouverait ainsi. reculée, sans crainte de fuite, de flexions ou de manœuvres difficiles.

On pourrait probablement effectuer toutes les manœuvres des aiguilles au moyen d’une petite grue analogue à une balance à fléau, ainsi que je vais l’indiquer :

En haut d’un montant vertical convenablement contreventé, on place un fléau qui peut se mouvoir autour d’un axe horizontal, dans un plan perpendiculaire à la direction du barrage.

L’une des extrémités du fléau est reliée à un petit treuil porté comme le montant par une plateforme qui roule sur la passerelle de service.

L’autre extrémité du fléau porte un bout de chaîne d’accrochage et est dirigée vers l’amont.

Cet engin étant amené au droit de la travée que l’on veut fermer, voici comment se ferait la pose d’une aiguille.

L’aiguille porte vers son tiers inférieur un anneau, on la dépose horizontalement sur la passerelle, parallèlement au fil de l’eau, on passe le crochet du bout de chaîne du fléau dans l’anneau de l’aiguille, puis on pousse l’aiguille vers l’amont jusqu’à ce que son point de contact avec la barre d’appui soit celui qu’elle doit conserver une fois dressée.

L’aiguille est maintenue à peu près horizontalement, grâce à la chaîne du fléau, pendant ce premier mouvement ; il n’y a plus ensuite qu’à laisser dérouler le treuil pour que le fléau, en baissant, amène doucement le pied de l’aiguille contre le seuil pendant que son collet pivote sur la barre d’appui. Le mode de suspension s’oppose aux mouvements de torsion que pourraient produire les courants latéraux, et il permet de diriger à la main la tète de l’aiguille de manière à avoir une pose régulière et jointive.

On dégage ensuite la chaîne et on passe à une autre aiguille en déplaçant convenablement le petit chariot qui porte l’engin.

Pour enlever une aiguille on pourrait faire la manœuvre inverse, c’est-à-dire accrocher la chaîne du-fléau à l’anneau de l’aiguille et ramener celle-ci à la position horizontale en agissant sur le treuil.

Il serait peut-être plus expéditif de mettre d’abord le fléau dans une position voisine de la verticale, la tête en bas, de relier son bout de chaîne à la poignée de l’aiguille, puis de relever le fléau. Celui-ci, dans son mouvement de rotation, commencera par écarter l’aiguille par la tête, vers l’amont, puis ensuite il l’enlèvera et la déposera sur la passerelle de service.

Comme intermédiaire pour accrocher et décrocher facilement le bout de chaîne du fléau d’une part, et l’anneau inférieur de l’aiguille d’autre part, on pourrait se servir de la gaffe à crochet et à chaîne déjà employée pour le relèvement des hausses Chanoine.

Je me hâte d’ajouter que ce qui précède n’est. qu’une indication qui aurait besoin d’être étudiée et expérimentée.

J’ai dit précédemment que quand on fait à la main les manœuvres des aiguilles pour régler la retenue, on est conduit par l’expérience à admettre comme équarrissage maximum celui de 0 m. 08 c. sur 0 m. 08 c. pour les aiguilles de 4 mètres, et j’ai ajouté que même sous des chutes qui ne dépassent pas 2 m. 15 c. on en casse un grand nombre, soit pendant les manœuvres, soit sous charge tranquille sans cause apparente.

On a vu à certains barrages de la Basse-Seine, les aiguilles casser par centaines; et si, par un malheureux hasard, un exhaussement d’amont avait coïncidé avec un abaissement d’aval, la totalité des aiguilles eut cassé en même temps et c’eût été sur la Seine un véritable désastre, sans parler de la dépense de renouvellement des aiguilles cassées.

On a donc cherché le moyen de faire cesser cette situation précaire. La solution à laquelle on s’est arrêté, consiste à donner à chaque aiguille un troisième point d’appui situé vers le tiers inférieur de la longueur chargée, ainsi que je l’expliquerai un peu plus loin.

La barre de soulagement (PL 19, fig. I, T), consiste en un madrier de 2 m. 20 c. de longueur, suspendu à deux chaînes et portant deux taquets qui vont buter chacun contre une fermette et l’embrassent latéralement entre les têtes des deux boulons des taquets, ainsi que le montre la figure.

Chaque barre se place immédiatement avant les aiguilles des deux travées auxquelles

Rupture des aiguilles

Barre

de soulagement

Fermettes à deux étages d’aiguilles.

Barrage deux rangs de fermettes.

elle correspond. Les chaînes de suspension portent un point de repère indiquant la profondeur exacte à laquelle la barre doit être descendue. On la guide au besoin avec un croc pour l’empêcher de faire quartier pendant qu’on la descend, puis aussitôt mise en place, on la couvre d’aiguilles. Deux barres de soulagement consécutives se trouvent simplement bout à bout.

Depuis l’adoption des barres de soulagement, en 1868, les fractures d’aiguilles ont cessé presque complètement sur la Basse-Seine. Ces barres sont d’une manoeuvre très-simple et rendent de très-bons services; grâce à leur présence, les aiguilles ne prennent plus de flèche, et j’expliquerai un peu plus loin combien cela est nécessaire pour que le barrage soit étanche.

On peut imaginer diverses dispositions de barres de soulagement ; celles qui sont employées sur quelques-uns des barrages d’aval de la Basse-Seine diffèrent un peu des précédentes, mais me paraissent moins simples. ( Annales 1870, 2e semestre, page 440.)

Aux barrages projetés pour la Moskowa, en 1872, chaque fermette porte à l’amont une

petite console, sur laquelle on n’a qu’à déposer les barres de soulagement ; la forme particulière du radier, qui est en charpente, permet aux fermettes de se coucher sans que cette console rencontre le seuil. Au barrage de Port-Villez (Basse-Seine), l’écartement du seuil permettrait également d’ajouter un appendice en amont des fermettes.

M. l’ingénieur Cadot, lorsqu’il était attaché au service de la Saône, a proposé de faire des fermettes à deux étages d’aiguilles, pour remédier à l’inconvénient des trop grandes dimensions de celles-ci. La fig. 9, pl.s 22, donne une idée de ce système dont je ne connais pas d’application, mais qui pourrait cependant, je crois, être mis en pratique.

Un peu au dessous du niveau de la tête des aiguilles inférieures, chaque fermette porte sur sa face d’amont un goujon sur lequel on accroche le seuil des aiguilles supérieures. Ce seuil, en fer cornière, a une certaine analogie avec les griffes de liaison des fermettes successives. Il ne se met en place qu’après la pose des aiguilles inférieures.

Toutes les manœuvres de réglement de la retenue se font sans difficultés sur les aiguilles supérieures qui ont peu de hauteur. Malheureusement, on n’est pas sûr qu’après avoir ôté toutes les aiguilles supérieures, le débouché sera suffisant pour que la passerelle de l’étage inférieur soit à découvert, mais cet inconvénient serait sans importance si la partie à double étage ne régnait que sur une certaine longueur de barrage. En effet, l’enlèvement de l’étage supérieur pourrait produire un abaissement suffisant pour ouvrir sans difficulté une autre partie du barrage composé de fermettes à un seul étage et cette dernière ouverture produirait un nouvel abaissement qui découvrirait la passerelle inférieure de la partie à deux étages; à moins cependant que l’eau d’aval ne monte très-vite pendant ces deux manœuvres et n’arrive jusqu’au niveau de la passerelle inférieure. 11 faudrait alors avoir recours au bateau de manœuvre pour enlever les aiguilles du rez-de-chaussée, ou faire partir ces aiguilles au moyen d’échappements manœuvres du haut des fermettes.

Je me borne à indiquer cette solution qui est beaucoup moins simple que celles exposées précédemment.

Enfin, j’indique encore la possibilité de mettre en amont du rang de fermettes destinées à supporter les aiguilles, un autre rang de fermettes destinées à supporter un pont de service portant un treuil au moyen duquel les manœuvres des aiguilles seraient faciles.

On verra plus tard que c’est également au moyen d’un pont de service et d’un treuil placés à l’amont, que se font les manœuvres des hausses mobiles, et la même idée paraît applicable aux barrages à aiguilles.

Je considère une aiguille verticale ayant deux points d’appui dont l’écartement est h ; je Calculs de résistance suppose que la retenue s’élève au niveau du point d’appui supérieur et qu’il n’y a pas d’eau 0 uneaigmlle.

à l’aval ; je désigne par X la largeur de l’aiguille dans le sens perpendii1 culaire au courant. (Fig. 14.)

l,000XIia

La pression supportée par l’aiguille est

LOOQlhs

Fig. 14.

Son moment par rapport au point d’appui inférieur est

La reaction t sur 1 appui supérieur est donc - g - .

Le moment fléchissant suivant une section quelconque m, située à une profondeur z au dessous de la retenue, aura pour expression :

l,00(hz2 z 1 ,000Xz n s

2 xr ë

le maximum de ce moment est donné par l’équation :

h2 — 3z2 — 0 d’où z = — — .

L’expression du moment de flexion maximum est donc :

1 ,00(Mi3

9 \/lô

Le moment d’élasticité est représenté suivant l’usage par l’expression

La section de l’aiguille est carrée, parce que si elle était plus large dans un sens que dans l’autre, elle serait exposée à faire quartier et à présenter au courant la face suivant laquelle elle a la moindre résistance, on aura donc :

I =-nr et — 12 n

l’équation de résistance M = --- donne donc :

Si on suppose X — 0 m. 08 c. comme sur la Basse- Seine et une charge de 3 mètres, on aura :

= 162 kilogrammes par centimètre carré.

'osidon de la barre de soulagement.

Cet effort est plus que double de celui qui doit être admis en pratique. En outre, le calcul précédent ne tient pas compte de la vitesse de l’eau ni des chocs que subit une aiguille en manœuvre.

Quand un barrage est simplement grillé, les aiguilles ont à supporter une pression dynamique qui, comme je l’explique dans la note annexe n° 2, peut s’élever au double de la pression statique. On voit donc que les aiguilles de la Basse-Seine se trouvaient, comme je l’ai déjà dit, dans de très-mauvaises conditions de résistance avant l’adoption des barres de soulagement.

On a fait diverses expériences pour déterminer la charge de rupture d’une aiguille. Une aiguille de 0 m. 08 c. sur 0 m. 08 c. d’équarrissage, posée sur deux appuis horizontaux espacés de 3 m. 40 c., était chargée en son milieu d’un poids croissant jusqu’à la rupture ; ce poids s’est élevé à 1 ,000 kilogrammes pour le sapin rouge du Nord, ce qui représente un effort de 996 kilogrammes par centimètre carré de section, tandis qne le sapin du pays se rompt sous un elfort d’environ 350 kilogrammes par centimètre carré.

Ces constantes spécifiques ont été déterminées sur du sapin sec, et il semble résulter d’autres expériences que le sapin mouillé résiste beaucoup moins bien que le sapin sec.

L’équation

— Rr2 montre que si l’effort d’une aiguille de 0 m. 08c. sur 0 m. 08 c.

ne doit pas dépasser 80 kilogrammes par centimètre carré de section, la chute h ne doit pas être supérieure à 2 m. 37 c.

Cette équation montre aussi que, pour conserver l’effort limite de 80 kilogrammes avec une charge de 3 mètres, ‘l’équarrissage d’une aiguille devrait atteindre 0 m. 114 sur 0 m . 114.

L’adoption des barres de soulagement n’a remédié qu’en partie au défaut de résistance des aiguilles de 0 m. 08 c. Ces aiguilles ne sont plus, il est vrai, exposées à se briser quand

on les pose ou quand elles sont en charge; mais dès qu’on les repousse pour donner passage à l’eau elles perdent leur point d’appui intermédiaire et le défaut de solidité reparaît si la hauteur de la fermette dépasse 2 m. 37 c. (espacement entre le fond du heurtoir et la barre d’appui supérieure) — 0 m. 15 c. (hauteur du heurtoir) + 0 m. 30 c. (profondeur de la chambre) — 2 m . 52 c.

Les ruptures isolées ne peuvent plus prendre la proportion d’un désastre, mais elles n’en sont pas moins un obstacle aux manœuvres de réglement de retenue. Ces manœuvres, à défaut de passe suffisamment surélevée ou munie d’un autre système mobile, ne peuvent se faire qu’avec des aiguilles de plus fort équarrissage, pour lesquelles un repousseur mécanique est absolument indispensable.

On a vu précédemment que le maximum du moment fléchissant est réalisé à la profondeur

z 0,577 h, c’est-à-dire un peu au dessus du point d’application de la résultante de

la charge qui passe à la profondeur z = 0^666 h.

La position de la barre de soulagement se trouve indiquée naturellement au droit du maximum de la flexion : la petite quantité dont elle se trouve ainsi au dessus du point de passage de la résultante ne présente pas d’inconvénient. Il n’en serait pas de même si cet

écart était notable parce qu’alors, au moment de la pose, une aiguille qui échapperait le seuil pivoterait sur la barre de soulagement et pourrait entraîner l’éclusier.

Gomme d’un autre côté il est bon que la barre de soulagement se trouve au droit d’une entretoise de la fermette, on est conduit à faire l’étude de cette dernière, de telle sorte qu’il y ait une entretoise à une profondeur z = 0,577b, au dessous de la barre supérieure. Si cette condition ne peut s’accorder avec les autres données de la question, il n y, a pas grand inconvénient à abaisser un peu la barre de soulagement jusqu’au niveau de l’entretoise inférieure la plus voisine.

La paroi composée d’une série d’aiguilles juxtaposées n’est pas complètement étanche; chaque entredeux laisse échapper plus ou moins d’eau suivant le serrage des aiguilles, et il est nécessaire de se rendre compte d’avance des difficultés qui peuvent en résulter pour tenir la retenue pleine en temps d’étiage.

Etanchéité d’un barrage à aiguilles.

Je désigne par : (Fig. 15.)

1 la largeur d’un vide entre deux aiguilles que je suppose verticales, h la hauteur du niveau d’aval au dessus du seuil,

H la chute de l’amont à l’aval, q le débit par le joint considéré,

m un coefficient de contraction pour orifice en mince paroi, avec ajutage.

Un élément dx du vide placé à une profondeur x au dessous de la retenue et au dessus

Niveau d’amont

| Niveau d’aval

JvZ.

'Pv

Fig. 15.

du niveau d’aval donnera un débit égal à mldx \/2gx.

La partie de l’ouverture située au dessous du niveau d’aval

donnera un débit égal à mlh \/2gH.

On aura donc :

q = ml

\J 2gx dx 4- mlh \/2gH

q = ml \/2gH H + h J .

Désignant par X la largeur d’une aiguille, le nombre d’aiguilles ou d’entredeux par

mètre courant sera et le débit des entredeux par mètre courant de passe sera :

q.=T+rV/2sH(TH + h)-

Pour de faibles valeurs de H et de h, c’est-à-dire pour des fermettes de peu de hauteur ne rachetant que de petites chutes, le débit des divers joints d’un barrage pourrait rester inférieur à celui des plus basses eaux de la rivière. Mais quand on a augmenté la hauteur des fermettes et des retenues, ce débit a dépassé celui de l’étiage et on s’est trouvé quélquefois dans l’impossibilité de tenir la retenue pleine, alors que cela était le plus nécessaire, puisque l’élévation du remous diminue avec le débit du cours d’eau.

Flèches des aiguilles.

Couvre joints de divers systèmes.

Une application numérique fera mieux ressortir l’importance des pertes par les joints.

Je prends pour exemple le barrage de Bezons. Je suppose que le bief d’Andrésy, situé immédiatement à l’aval, se trouve plein, mais qu’il n’y a aucune pente à sa surface ; condition

qui est bien près de se réaliser à certains moments.

L’altitude de la retenue de Bezons, est de . 23 m. 90 c.

L’altitude de la retenue d’Andrésy, est de . 20 m. 70 c.

Cette dernière retenue, supposée horizontale, n’atteindra donc pas le seuil

de Bezons, qui est à l’altitude . 20 m. 90 c.

11 faudra donc faire dans la formule précédente h = 0 et H = 3 mètres. On a X-= 0 m. 08 c., m = 0 m. 60 c., et l’expérience montre que, malgré une pose soignée, on peut compter sur un écart moyen de 1 = 0 m. 003 entre les aiguilles.

Dans ces conditions, le débit par mètre courant de la passe de Bezons, sera :

0mc332

Ainsi, une passe de 100 mètres de longueur laisserait échapper par les entredeux 33m c2, c’est-à-dire environ moitié du débit de la Seine à Bezons en temps des plus basses eaux.

Si les aiguilles restaient en repos, les joints des aiguilles pourraient être bouchés, plus ou moins, par l’application des herbes que charrie la rivière ou au moyen de foin qu’on glisserait à l’amont ; mais à chaque manœuvre d’aiguilles, les joints des aiguilles repoussées se dégarnissent.

Enfin, si les aiguilles ont pris de la flèche, comme cette flèche est très-variable d’une aiguille à une autre, il en résulte une nouvelle difficulté pour aveugler les entredeux. J’ai vu, à l’écluse deMartot, des aiguilles de 0 m. 08 e. sur 0 m. 08 c. d’équarrissage et de 3 mètres de portée, dont la flèche atteignait 0 m. 10 c. Une pareille aiguille, mise à côté d’une neuve, qui n’a pas encore pris de flèche, forme un joint dont le débit est considérable et qu’il est très-difficile d’aveugler.

Les barres de soulagement ont, comme je l’ai déjà dit, l’avantage de s’opposer à la flexion des aiguilles et rendent ainsi l’étanchement moins difficile. On va voir, d’ailleurs, que ces barres sont indispensables pour que les expédients auxquels on a recours aient quelqu’efficacité.

On a essayé divers moyens de remédier au défaut d’étanchéité des grands barrages à fermettes.

On a employé des lattes minces placées en couvre joints et on a obtenu une paroi assez étanche, mais ces lattes compliquent le matériel et les manœuvres, et, suivant l’un des ingénieurs de la Basse-Seine, le résultat obtenu n’a jamais été satisfaisant (Annales 1870, novembre, page 428). 11 est possible cependant qu’avec des barres de soulagement les couvre joints puissent donner une certaine amélioration.

Sur l’Yonne, M. Poirée a employé des lames de tôle de un demi millimètre d’épaisseur, recouvrant plusieurs joints à la fois, et se recouvrant elles-mêmes successivement sur leurs bords; il a obtenu ainsi d’assez bons résultats ( Conférence faite en 1844, à l’école des ponts

et chaussées), mais ce procédé parait incompatible avec des manœuvres habituelles de réglement, faites au moyen des aiguilles recouvertes par les plaques de tôle. La pose à fond de ces plaques doit en outre présenter des difficultés pour les grandes chutes, leur enlèvement peut également créer des embarras.

Les toiles goudronnées ou créosotées se crèvent quand une aiguille manque; leur pose et leur enlèvement sont difficiles.

Au barrage de Martot, le dernier de la Basse-Seine, on a essayé de modifier la forme Aiguille hexagonale des aiguilles sans changer leur poids. Ainsi, en prenant pour point de départ la section semi réguhère. carrée de 0,08x0,08 = 0 m. 0064, on a cherchéune forme présentant une section équivalente à celle du carré, mais permettant des joints serrés et recouverts. La forme hexagonale semi régulière satisfait assez bien théoriquement à ces conditions. (Fig. I 6.)

Cette section s’obtient en enlevant à chaque angle d’un triangle équilatéral ayant 0 m. 140 — -, de côté, un petit triangle équilatéral de 0 m. 040 de côté.

L’hexagone ainsi obtenu présente une épaisseur de 0 m. 087 et R une largeur de fermeture dçO m.10 c., quelle que soit celle de ses ^ J bases sur laquelle il repose. Ses côtés ont alternativement 0 m. 06 c.

U j et 0 m. 04 c.

vj ^

On voit qu’en juxtaposant une suite d’aiguilles ayant cette forme, et en ayant soin de les appuyer alternativement sur la grande base et sur la petite base de l’hexagone, les joints pourront se recou-' vrir et se serrér, l’aiguille supérieure faisant coin en s’appuyant sur les deux voisines.

Le problème de paroi étanche semble donc être ainsi résolu d’une manière simple et sans augmenter le poids des aiguilles, mais j’expliquerai tout à l’heure que cette solution n’est pas pratique.

Les barres d’appui sont ici indispensables, d’abord parce que la moindre flèche empêcherait le contact des faces de joint ; ensuite parce que si les aiguilles sont un peu trop rapprochées, celle qui forme coin peut ne pas atteindre la barre supérieure d’appui; elle reporte alors sa pression sur les deux voisines qui, déjà fort chargées directement, sont Irès-menacées de rupture si elles n’ont trois points d'appui.

Quand l’aiguille-coin atteint la barre supérieure d’appui, les faces de joint sont en contact sur 0 m. 02 c. de largeur chacune. ( Mémoire de M. Saint-Yves, Annales 1870, page 425.)

C’est sur la passe de Martot, de 61 m. 50 c. de longueur, qu’a été fait l’essai des aiguilles hexagonales. Une visite du 5 juin 1 872, m’a permis de constater que l’emploi de ces aiguilles ne donne actuellement aucune amélioration de la paroi à étancher.

L’éclusier ne peut pas à volonté'poser une aiguille sur une face ou sur l’autre ; il en résulte ■que rarement les faces d’appui sont alternées comme elles devraient l’être, et dès-lors nonseulement les joints ne se recouvrent pas, mais les aiguilles consécutives ne peuvent se toucher que par une arête au lieu de se toucher suivant une face, le résultat obtenu est donc moins bon qu’avec la section carrée, au point de vue de l’étanchéité ; il est également moins bon au point de vue de la résistance : en effet, la transformation de la figure de l’aiguille a l’inconvénient de diminuer son moment d’inertie à égalité de section.

Si je représente par S la section commune des aiguilles de diverses formes, on a les résultats suivants :

Pour la section carrée dont le côté est e .

Pour la section hexagonale régulière dont je représente encore par e

la hauteur formant l’épaisseur de l’aiguille dans le sens de la flexion .

Pour la section hexagonale semi régulière dont j’ai donné la définition numérique précédemment, et dont je représente encore la hauteur par la

lettre e qui a une valeur différente dans chacune de ces expressions, on a :

Pour la section circulaire dont le diamètre est e .

Enfin pour la section en triangle équilatéral dont la hauteur est e.

-Sx

8xf

—-Sx

Si dans ces diverses expressions on fait S = 0,0064 et si on donne à e la valeur correspondante pour chaque figure, on a :

Pour le carré . —=0,000085,

Pour l’hexagone régulier . -== 0,000076,

Pour l’hexagone semi régulier défini ci-dessus. 0,000072,

Pour le cercle . —=0,000072,

Pour le triangle . -^-=0,000056,

En outre la largeur de l’aiguille hexagonale semi régulière est égale àO m. 10c., par conséquent, bien qu’elle doive reporter une partie de sa charge sur les deux aiguilles voisines, elle est exposée à porter toute la pression correspondant à cette largeur si les aiguilles ne sont pas bien posées en recouvrement, et c’est ce qui arrive neuf fois sur dix en application.

En résumé, si on compare les conditions de résistance d’une part de l’aiguille carrée, et d’autre part de l’aiguille hexagonale semi régulière de même section, on voit que cette dernière a le double désavantage d’avoir un moment d’élasticité moindre et d’ètre exposée à supporter une charge plus considérable. On doit donc s’attendre à des ruptures fréquentes pendant les manœuvres, c’est-à-dire si on voulait régler une retenue de 3 mètres avec ces aiguilles. On remédie à leur insuffisance en faisant le réglement sur une passe surélevée ou sur un déversoir mobile, et en ne manœuvrant les aiguilles hexagonales de 4 mètres de longueur que sous une faible charge. La barre de soulagement peut en outre les empêcher de se briser quand elles restent en place. En adoptant la section hexagonale on n’a eu d’autre but que de rendre la paroi plus étanche, même au détriment de sa solidité, et je viens d’expliquer que ce résultat n’a pas été atteint à Martot où on abandonne peu à peu la section hexagonale pour reprendre la section carrée.

Le même insuccès a élc constaté aux barrages de la Moselle où l’on a essayé aussi l’emploi des aiguilles hexagonales.

Pour terminer ce que j’ai à dire sur ces aiguilles, j’observerai que la seule condition d’avoir une section donnée ne détermine pas l’hexagone semi régulier. En effet si B est le côté du grand triangle équilatéral circonscrit dont la hauteur. est B cos 30°, si en outre b est le côté du petit triangle équilatéral retranché du grand triangle, la surface de l’hexagone semi régulier sera :

S = B^c°s 3Q°- - 31)8 - 4- cos 30° (B* - 3b*) .

On n’a donc qu’une seule équation pour déterminer B et b.

Comme c’est surtout l’étanchéité que l’on a en vue, on peut se donner une seconde condition qui fixe la largeur de recouvrement des joints; cette largeur de recouvrement est égale à B — b. Dans le modèle adopté à Martot, on a admis B — b — 0,02. On ne peut d’ailleurs adopter un chiffre un peu élevé pour B — b parce que les aiguilles doivent s’appuyer alternativement sur la grande base B et sur la petite base b, or si celle-ci était trop étroite, l’aiguille n’aurait plus une stabilité suffisante. Les dimensions des aiguilles hexagonales de Martot paraissent donc bonnes pour la section S = 0mq0064, mais on aurait peut-être pu adopter une valeur un peu plus élevée pour cette section; car, ainsi que je l’ai déjà dit, quand il ne s’agit que de mettre en place des aiguilles de 4 mètres et non de les retirer à la main, l’expérience prouve qu’on peut aller jusqu’à S = 0,10 x 0,10. J’ai même vu au pertuis de Poses (Basse-Seine), des •aiguilles de 0 m. 12 c. sur 0 m. 12 c. et d’environ 6 mètres de longueur ; l’éclusier dit qu’il vient encore à bout de les mettre en place ; mais on ne peut les mouvoir ensuite qu’en les tirant de la rive avec une corde.

J’ai cherché si on ne pourrait pas mettre de deux en deux une aiguille en fer en U, dont Aiguille en fer en U. les deux rebords extérieurs viendraient s’appliquer sur les deux aiguilles voisines qui

seraient en bois carré, mais j’ai trouvé que, même en ne donnant que 0 m. 06 c. de largeur à cette aiguille et 0 m. 003 d’épaisseur, conformément aux détails de la figure ci-contre, son poids hors de l’eau serait de 7 kilog. 34 ~ par mètre courant, soit 29 kilog. 36 pour une longueur de 4 mètres. Enfin, sous une charge de 3 mètres, l’effort du fer serait de 6 kilog. 49 par millimètre carré. Le poids de 29 kilog. 36 m’a paru inadmissible, surtout en observant qu’au moment où l’on met en place une aiguille en bois, la partie immergée perd complètement son poids, tandis que pour une aiguille en fer, la perte n’est que

d’environ — -, de sorte qu’avec cette dernière, l’éclusier ne serait que peu soulagé pendant la durée de la pose.

La forme du T, donnée à l’aiguille en bois, me paraît au contraire très-convenable. Aiguille en bois à T. (PL 22, fig. 13, et fig. 18, page 200.)

Une aiguille carrée de 0 m. 08 c. de côté, par exemple, serait alternée avec une aiguille à T ayant 0 m. 06 c. d’épaisseur du petit côté et 0 m. 10 c. du grand côté, les saillies du T seraient de 0 m. 02 c. et la hauteur totale de l’aiguille serait de 0 m. 10 c.