BARRAGES A PORTES SYSTÈME DIT AMÉRICAIN

Le barrage américain que je vais décrire est défectueux sous plus d’un rapport, il est cependant intéressant à connaître parce qu’il a probablement servi de point de départ dans la recherche de systèmes plus perfectionnés.

Il est mentionné pour la première fois dans un Ouvrage publié en 1828 par M. Cordier, inspecteur divisionnaire des ponts et chaussées ( Essai sur la construction des routes , des canaux , etc., tome II, page cxxj et planche 1). L’auteur l’indique comme étant la reproduction d’engins semblables exécutés en Amérique. Il ajoute que lui-même en a construit d’analogues dans le département du Nord, j’ignore à quel endroit.

Au barrage de la Neuville-au-Pont, construit sur la Marne, dans le département de la Haute-Marne, il existe un pertuis de 9 mètres d’ouverture muni de portes américaines. La description en est donnée dans le Portefeuille de l’école des ponts et chaussées. (1858, 2e livraison, page 214.)

Voici cette description :

Le système se compose de deux vantaux assez semblables à ceux dont on fait usage pour fermer les sas des écluses, si ce n’est que leurs poteaux tourillons sont horizontaux et placés transversalement au pertuis dans une enclave pratiquée dans le radier. (PL 35 et pL 36, fig. 1, 2.)

L’un de ces vantaux, celui qu’on désigne sous le nom de vantail, a son poteau tourillon situé vers l’amont, l’autre désigné sous le nom de contre- vantail, a le sien situé vers l’aval. La distance entre ces deux poteaux étant moindre que les largeurs réunies des vantaux, le vantail recouvre en partie le contre -vantail, lorsque tous deux sont couchés horizontalement dans leur enclave commune.

Le seuil du radier est à 0 m. 90 c. sous l’étiage et à 2 m. 90 c. sous la retenue d’amont.

La longueur des vantaux est de 9 m. 40 c. ; ils s’engagent donc de 0 m. 20 c. en arrière du parement de chaque pile, et effectuent leurs mouvements dans une enclave sur les bords de laquelle ils viennent s’appuyer à chaque extrémité, à la fin de leur course.

Les piles du pertuis sont traversées de l’amont à l’aval par des aqueducs dont les extré-

mités peuvent être fermées à volonté au moyen de vannes placées dans des puits. Au lieu d’être horizontaux, les aqueducs s’infléchissent dans leur milieu pour descendre à un niveau inférieur à celui des portes, et pouvoir ainsi communiquer par un aqueduc transversal avec une cavité ménagée dans le radier sous les vantaux couchés.

C’est dans les organes qui viennent d’être décrits que consiste l’invention américaine.

En amont des portes se trouvent placées des hausses mobiles qui peuvent momentanément fermer le pertuis. Ces hausses ont leur axe de rotation fixé sur le radier et elles se rabattent vers l’amont ; quand elles sont relevées elles sont maintenues dans une position à peu près verticale par deux chaînes de retenue attachées au radier ; quand elles sont couchées elles sont maintenues dans leur position horizontale par des loquets à bascule qu’elles portent à leur partie supérieure et qui viennent se prendre d’eux-mêmes dans une barre d’arrêt fixée transversalement sur le radier. Un léger mouvement de . rotation imprimé à cette barre suffit pour dégager les loquets et pour rendre la liberté aux hausses.

On reconnaît ici les contre-hausses du barrage Thénard, contre-hausses dont l'adjonction a été nécessaire pour produire la mise en mouvement de la fermeture américaine, ainsi que je l’expliquerai tout à l’heure.

Pour fermer le pertuis, l’éclusier commenee par baisser les vannes d’aval des aqueducs

des piles. Il vient ensuite ouvrir celles d’amont et dégager les loquets des hausses. Celles-ci , # »

sont aussitôt redressées par le courant ; elles ferment le pertuis et y suspendent l’écoule-

. ment de l’eau. Le bief d’aval baisse et celui d’amont monte ; cette différence de niveau produit sous les portes une pression qui finit par soulever les vantaux jusqu’à ce qu’ils viennent rencontrer les heurtoirs en bois placés dans les enclaves des piles.

L’eau continuant à s’élever à l’amont surmonte les hausses et remplit l’intervalle compris entre elles et les portes ; soulagées alors de la pression qui les maintenait verticales, les hausses cèdent tant à leur poids qu’à celui de leurs chaînes de retenue, et s’abattent sur le radier en engageant leurs loquets sous la barre d’arrêt.

La manœuvre d’ouverture est encore plus simple ; elle se borne à fermer les vannes d’amont des piles et à ouvrir les vannes d’aval. L’eau qui se trouve sous les portes perd la pression d’amont, une partie s’écoule dans le bief d’aval et les portes se couchent dans leur chambre.

L’expérience a fait connaître que les portes commencent à se soulever quand la chute de l’amont à l’aval du pertuis est d’au moins 0 m. 60 c. La durée de la fermeture dépend donc du temps nécessaire pour que la rivière produise cette chute.

La manœuvre d’ouverture ne dure que trois minutes et les portes s’affaissent aussitôt.

Le système américain qui vient d’être décrit, donne lieu aux observations.suivantes :

En premier lieu, les portes ne sont pas équilibrées autour de leur axe de rotation comme les hausses Desfontaines, ou soulagées par un vide intérieur étanche, elles conservent même après l’immersion un poids notable produisant un moment résistant assez élevé. -

On s’en rend compte comme il suit : (PL 35 et 36.)

Observations sur le système.

Le vantail comprend :

Bois, 6mt97, densité, 1 ,150 kilogrammes, poids hors de l’eau , . . 8,015 kilog. 5

Fers . • • 1,432 »

Poids total du vantail . 9,447 kilog. 5

Son volume est : 6,97 7 m,f‘ 154.

Son poids dans l’eau est donc : 9,447 kilog. 50 — 7,154 = 2,293 kilog. 5.

Soit par mètre courant = 244 kilogrammes, produisant au départ un moment

égal à 244 x •-y~== 488k,m.

Le contre-vantail comprend :

Bois, 17m,c76, densité, 1,150 kilogrammes, poids . 20,424 kilog.

Fers . 2,131

Poids total hors de l’eau . ■ 22,555 kilog.

Son volume est: 1 7,76 +T8üo ^ 1 8m c033.

Son poids dans l’eau est donc : 22,555 — 18,033 = 4,522 kilogrammes.

Soit par mètre courant : -~-= 481 kilogrammes.

Si F représente la force de soulèvement exercée au départ sous le contre-vantail par mètre courant, une partie de cette force sera annulée par le poids qui vient d’être calculé et l’effort

appliqué à l’extrémité du contre-vantail pour relever le vantail sera — (F — 481), dont le

moment par rapport à l’axe de rotation du vantail est : — (F — 481) x 1 ,70.

La force F nécessaire pour vaincre au départ le poids des portes, est donc donnée par l’équation :

d’où F = 1,055 kilogrammes par mètre courant ou -77^= 173 kilogrammes par mètre carré.

Ainsi le seul poids de l’appareil exige déjà une dénivellation d’un peu plus de 0 m. 17 c. pour la mise en mouvement.

Le système présente d’autres causes de résistance au relèvement.

Le vantail et, le contre-vantail tournent chacun sur un poteau tourillon en bois de 9 m. 40 c. de longueur, maintenu par onze colliers de 0 m. 30 c. de diamètre intérieur; ce grand diamètre cause des frottements considérables. En outre, entre les colliers, chaque poteau tourillon tourne dans un Chardonnet en pierre de taille; or, on se trouve ici en présence d’une double difficulté; en effet, si on laisse un jeu assez fort entre le poteau et le Chardonnet en imitant ce qui se fait, par exemple, pour les portes d’écluses, on donne lieu à des fuites

considérables et la perte de charge de l’eau motrice peut prendre trop d’importance; si, au contraire, on réduit ce jeu à quelques millimètres, le moindre apport de sable ou de vase produira des frottements qui ne pourront pas toujours être surmontés.

Chaque poteau tourillon, parfaitement rectiligne au moment de la construction, peut se déformer au bout de quelque temps et produire par sa flexion des pressions anormales sur quelques-uns des colliers.

Le frottement des tourillons n’est pas le seul à combattre, il y a encore celui des sept galets placés à l’extrémité du contre-vantail.

Le bras de levier de la force de soulèvement exercée par le contre-vanlail sous le vantail est très-faible au début du mouvement.

Enfin les fuites sur chacun des quatre côtés du vantail et du contre-vantail doivent être importantes, et la perte de charge dans la conduite de l’eau motrice doit être considérable. Toutefois, je n’ai pas de renseignements assez précis sur la section d’écoulement de ces fuites pour appliquer ici aux moments moteurs et aux moments résistants la méthode de calcul que j’ai indiquée dans les chapitres qui précèdent et dans la note annexe n° 2 à la fin de ce volume.

Je remarque encore que l’abattage des portes ne se fait bien que si l’angle au sommet formé par le vantail et le contre-vantail, quand ils sont dressés, est très-obtus, ce qui conduit à donner une grande longueur à ces engins. Cette grande longueur augmente les moments résistants de l’appareil ainsi que les pertes de charge de l’eau motrice.

Ces observations expliquent pourquoi on a jugé nécessaire de compléter le système américain en lui ajoutant une fermeture provisoire au moyen de hausses placées en amont. Ces hausses préservent le vantail de la pression dynamique due au courant, elles produisent en outre la chute nécessaire pour le relèvement des portes, et on a vu précédemment que cette chute est d’au moins 0 m. 60 c. On aurait atteint le même but avec un rang de fermettes qui auraient rendu encore d’autres services, ainsi que je l’ai expliqué dans le chapitre précédent.

Le pertuis américain de la Neuville, considéré isolément et composé de ses deux piles, de son radier, de son double système de fermeture et de son arrière radier en pierres sèches a coûté, ci : . 7 1,595 fr. »

Le barrage américain est aujourd’hui complètement abandonné et même à peu près oublié en Amérique. (Malézieux, Travaux publics des États-Unis, page 280.)

Dépenses de construction