Couronnement de Quai (1)

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A mes Parents A mon Frère A ma Sœur A toute ma famille A mes meilleurs amis

El Ouali.A

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Remerciements Au terme de ce travail, je tiens à remercier tous ceux qui ont contribué à la réussite de ce travail.

Je saisis alors l'occasion pour adresser mes remerciements à l'ensemble du corps professoral de l'Ecole Hassania des Travaux Publics pour les efforts qu'ils ont déployé pour nous assurer une formation de qualité Je remercie, mes encadrants Mr Najib Cherfaoui, Mr Cherrabi, Mr Sierge Paloumet, et Mr Housnni Elbakali, d’abord pour avoir proposé ce sujet et puis pour m’avoir permis de travailler dessus. Je les remercie encore pour leurs précieuse aide pendant la durée du travail ainsi que pour leurs conseils.

Je remercie aussi tous les gens de TECTONE et particulièrement Mr A. Moujane, qui m’ont aidé par des conseils et des informations précieuses.

Encore une fois, merci à tous.

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Résumé : Ce travail de fin d’étude traite du dimensionnement des poutres de couronnement de quai, situé dans le nouveau projet du terminal polyvalent de Jorf Lasfar de 310 ml. Ce type d’élément assure sa stabilité à l’aide de son poids et le remblai qu’il reçoit (sur semelle arrière) et grâce au frottement que mobilise chaque poutre au niveau de l’interface entre son appui et les blocs du mur de quai. D’où l’importance de vérifier les états-limites de rupture (glissement, renversement, et pivotement). Cette vérification se base sur une étude des différents cas de charges auxquelles sera soumise la poutre, dite aussi poutre d’accostage, dès sa mise en service. D’autre part, il s’agit d’évaluer le ferraillage à l’aide des règles de béton armé aux conditions limites (B.A.E.L.91) de la poutre d’accostage vis-à-vis de la totalité des efforts qu’elle reçoit. . Grâce au logiciel de calcul aux éléments finis Effel, on arrive à corréler les résultats manuels obtenus et à de visualiser le comportement de notre élément en tout point, et vérifier sa stabilité vis-à-vis des divers modes de ruptures par la détermination des différents facteurs de sécurité.

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Sommaire Remerciements………………………………………………………………………………2 Résumé………………………………………………………………………………………3 Sommaire……………………………………………………………………………………4 Introduction au PFE………………………………………………………………………..6 Index des notations…………………………………………………………………………8

Partie I : Port de jorf Lasfar…………………………………11 Port de Jorf Lasfar :…………………………………………………………………11 I I.1 Introduction :…………………………………………………………………………11 I.2 Topographie et Géotechnique de la région :………………………………………..12 I.3 Conditions nautiques :………………………………………………………………..13 I.4 Infrastructure du port de JORF LASFAR :………………………………………..13 I.5 Exploitation :………………………………………………………………………….16 I.6 Données sur le trafic :………………………………………………………………..17 II Terminal Polyvalent de Jorf Lasfar :……………………………………………….18 II.1 Dragage et Déroctage :……………………………………………………………….19 II.2 Construction du Quai à – 12,50 m / zh …………………………………………….20 II.3 Construction des cavaliers de fermeture du terre-plein :………………………….21 II.4 Remblais pour Terre-plein et protections des talus rescindés :…………………..23 Partie II : Hypothèses de calcul………………………………..24 II Intoduction :………………………………………………………………………..25 IIII La géométrie du quai :……………………………………………………………..26 IIIIII Equipements du quai :……………………………………………………………..27 IIIIII..11 Caractéristiques des matériaux utilisés :…………………………………………28 IIIIII..22 Bollards d’amarrage :……………………………………………………………..28 IIIIII..33 Efforts sur les rails de la voie de roulement des grues :…………………………29 Partie III : ETUDE DE STABILITE………………………………..31 II Intoduction :………………………………………………………………………….32 IIII Efforts agissant sur le quai :………………………………………………………..35 IIII..11 Poids propre des poutres de couronnement:………………………………………..35 IIII..22 Poussée du sol à l’arrière du couronnement :………………………………………36 IIII..33 Poids surfacique du remblais sur le rebords :………………………………………38 IIII..44 poussée due aux surcharges :………………………………………………………..38 IIII..55 Effort sur le bollard (ou effort d’amarrage):………………………………………40 IIII..66 Efforts sur rails du couronnement :…………………………………………………41 IIII..77 Efforts dûs au gradient gradient thermique :………………………………………42 IIII..88 Effort d’accostage……………………………………………………………………47 IIIIII Calcul aux éléments finis :………….……………….………………………………48 IIIIII..11Introduction au logiciel de calcul Effel :…………………………………………...48 IIIIII..22Modèle équivalent en éléments finis :………………………………………………49 IIIIII..33Cas de charges et combinaisons sur Effel……………………………………………56 IIIIII..44 Stabilité de la poutre de couronnement vis-à-vis de l’amarrage de 100t :………70 2009/2010

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IIIIII..44..aa IIIIII..44..bb IIIIII..55 IIV V V V Partie

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Stabilité au soulèvement………………………………………………………70 Stabilité au pivotement……………………………………………………….72 Coefficient de sécurité au renversement…………………………………….75 Conclusion……………………………………………………………………..76 Ferraillage sur Effel…………………………………………………………...78

IV : FERRAILLAGE …………………………………………93

II II..11

Introduction :……………………………………………………………………..94 L’inventaire des efforts transmis :……………………………………………....95 II..11..aa La flexion :………………………………………………………………………95 II..11..bb La torsion :……………………………………………………………………...98 II..11..cc L’effort dû au gradient thermique :…………………………………………..98 II..11..dd Le cisaillement :………………………………………………………………...99 II..22 Description générale du calcul :……………………………………………….…99 II..33 Caractéristiques géométriques des sections :…………………………….……..99 II..33..aa La flexion :……………..…………………………………………………..…..99 II..33..bb La torsion :……………………………………………………………………...100 IIII LE FERRAILLAGE :…………………………………………………………....102 IIII..11 Introduction :……………………………………………………………………..102 IIII..22 La flexion :………………………………………………………………………..103 IIII..22..aa La flexion longitudinale :………………………………………………….103 IIII..22..aa..ii Poutre reposant sur deux blocs extrémaux :…………………………….103 IIII..22..aa..iiii Poutre reposant sur deux blocs centraux :……………………………….103 IIII..22..aa..iiiiii Flexion de la poutre encastrée en ces extrémités………………………. .106 IIII..22..aa..iivv Flexion due au gradient thermique:……………………………………107 IIII..22..aa..vv La flexion transversale :…………………………………………………..110 IIII..22..bb Le Cisaillement de flexion…………..……………………………………..112 IIII..22..cc La torsion :………………………………………………………………..113 IIII..33 Sections adoptées :………………………………………………………..114 IIII..44 Etude du clavetage :………………………………………………………116

CONCLUSIONS ET RECOMANDATIONS………………….118 BIBLIOGRAPHIE……………………………………………………………………120

Annexes………………………………………..121

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Introduction : Le Maroc dispose d’une position géographique remarquable à son développement économique, aussi est-il que la longueur de ses côtes en fait un atout

maritime par

excellence. Le secteur portuaire constitue une composante fondamentale dans le commerce extérieur national notament grâce à l’importance de la part des échanges commerciaux du pays qui transitent par voie maritime (plus de 95%). De plus les pouvoirs publics accordent de plus en plus d’importance au développement, à la diversification et à l’extension des ports. Actuellement, le Maroc dispose de 29 ports dont 12 de commerce ,12 de pêche et 5 de plaisance, alors qu’en 1961 il ne disposait que de 9 ports, pour la plupart dans un état embryonnaire. C’esr dans cette envergure que le Gouvernement a pris des engagements pour mettre en œuvre les mesures en vigueur pour contribuer au renforcement et à la modernisation des infrastructures du pays. Ainsi on pourra doter l’économie marocaine d’un outil infrastructurel performant constituant un passage obligé à l’édification d’une économie moderne et attractive, à préparer le Maroc à intégrer les zones de libres échange et à gagner le pari de la mondialisation, de la globalisation et de la compétitivité. C’est dans ce cadre que s’inscrit le projet de construction du terminal polyvalent de Jorf Lasfar : Rrependre à un trafic en plein croissance -dont le port existant commence à en être saturé. Le projet lancé par l’ODEP consiste en la construction d’un linéaire de quai de 309,45 ml environ, avec un tirant d’eau d’au moins 12,5 m et retenant un terre-plein de 9 ha environ. ce quai doit permettre l’accostage des navires de capacité atteignant 60 000 T(tirant d’eau 12,5 m).sous divers efforts extérieurs, ce quai assure sa stabilité par son poids propre seulement. En outre la garantie de la bonne tenue et de la durabilité de cet ouvrage passe avant tout par une étude de stabilité tenant compte de la géométrie du quai et des diverses charges auxquelles il sera soumis pendant sa durée de vie.

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Le présent projet consiste en l’étude du couronnement du quai en tenant compte du gradient de température . Pour cela on a procédé dans un premier temps, à présenter le port existant de Jorf Lasfar, et le projet du terminal polyvalent de Jorf Lasfar. Puis, on a exposé les étapes qui ont mené aux calculs de feraillage des poutres de couronnement de l’extension du terminal. La première étape représente le calcul manuel des différentes charges auxquelles seront soumises les poutres de couronnement. La seconde étape est le calcul du feraillage conséquent aux charges ainsi que la stabilité de chaque élément poutre par la modélisation en élément finis avec le logiciel Effel.

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Index des Notations utilisées : • φ: Angle de frottement interne du sol = 35° • δ : Inclinaison de la poussée sur le parement en béton= 2/3φ = 23,33° • α: Inclinaison du paroi interne du mur de soutènement. • i : inclinaison du talus par rapport â l’horizontale. • Ka : coefficient de poussée • Pt(Z) : poussée du sol à l’arrière du couronnement en fonction de la profondeur Z • Pr : poids du remblais sur la semelle arrière du couronnement • Psurcharge : la poussée due aux surcharges • Cg : coefficient de sécurité au glissement • Cr : coefficient de sécurité au renversement • Ix : moment d’inertie par rapport à x • Iy : moment d’inertie par rapport à y • Iz : moment d’inertie par rapport à z • Ω : aire du contour de torsion intérieure à la ligne moyenne • p : périmètre délimitant Ω • Jtorsion : constante de torsion • fc28 = 35 MPa : Résistance caractéristique du béton à 28 jours • E= 3700*(fc28)^ (1/3) = 12100 MPa: Module de Young différé du béton • Ei=11000*(fc28)^ (1/3) = 36000 MPa: Module instantané du béton • G : charges permanentes • Q : charges d’exploitations de base • T : charge thermique (charge d’exploitation d’accompagnement) • Mu : moment ultime à l’ELU • Mels : moment à l’ELS

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• Ast, i: section d’armatures inférieure • Ast, s: section d’armature supérieure • Tx(x,t) : température à l’abscisse x et à l’instant t • jcd : vecteur densité thermique de conduction • e : la largeur utile du couronnement à calculer • dτ : élément de volume compris entre x et x+dx • dm : masse de l’élément dτ • δQ : chaleur absorbée par l’élément de volume dτ • Q(x) : densité de chaleur entrant dans x pendant dt • Q(x+dx) : densité de chaleur sortant de x+dx • ρ : masse volumique du béton prise égale à 2.45 t/m3 • Cb : capacité calorifique massique du béton prise égale à 880 J.kg-1. °C-1 • λb : conduction thermique du béton prise égale à 1.75 W.m-2. °C-1

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Partie I:

PORT DE JORF LASFAR

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I.Port de Jorf Lasfar : I.1. Introduction : Le port industriel de Jorf Jasfar est situé à dix-sept kilomètre au sud de la ville d’EL JADIDA

et de cent kilomètre de Casablanca, il

a été conçu pour l’exportation

des

phosphates et des engrais. Il a été construit entre 1974 et 1982, date de la mise en exploitation pour rependre à la politique de décentralisation de l’économie national et permettre le développement régionale.il est desservi par diverses liaisons routières et ferroviaires. Sont emplacement a été choisi afin de satisfaire des exigences imposées par son objectif ; Premièrement le port doit être situer entre trois gisements de phosphate à savoir le gisement de Benguerir, Youssoufia et de Khouribga, deuxièmement il doit avoir une large potentialité en terrains urbanisables et en ressources en eau, troisièmement le port doit accueillir une grande capacité de navires à grands tirants d’eau (supérieur à 11m) ce qui correspondait parfaitement au site de port Jorf Jasfar.

(fig.1) Photo aérienne du port

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En 1976 l’appel d’offre du projet a été lancé, après des études économiques et techniques qui ont duré 16 mois .le projet qui, a été attribué à l’adjudicataire pour un montant de 65 millions de dollars, n’a connu le démarrage officiel de ses travaux qu’en Mai 1978. Quatre ans plus tard, le port reçoit son premier navire pour un déchargement de 20 000 tonnes, c’est ainsi que le trafic se développe dans le port de Jorf Lasfar pour atteindre en fin décembre 2002 : 6.799.106 tonnes en impôt et 3.530.216 tonnes en export, soit un total de 10.329.322 tonnes.

I.2 .Topographie et Géotechnique de la région : La région comporte deux étages, un socle ancien constitué principalement de marnes calcaires tandis que la bas-plateau est formé de grés dunaires récents (substatum favorable aux fondations). Du côté terre, la topographie est caractérisée par une bande côtière basse, à la fois rocheuse et sableuse, de 300 m de largeur et un plateau uni très vaste à la côte +50 m, la transition se faisant par une falaise à pente adoucies. cette configuration du relief en deux plateaux a permis le zonage suivant : le haut plateau abritant les usines, la faisceau de voies ferrées ainsi que les aires de stockage de minerais ; le bas plateau, n’étant pas assez large pour accueillir des industries chimiques, a été alloué aux activités spécifiquement portuaires.

I.3 .Conditions nautiques :


Houles : atteignent un maximum de 10m




Vents dominants : nord/nord ouest




Marée

−

Pleine mer de vives-eaux exceptionnelles PMVEE :

+ 4,0 m

−

Pleine mer de vives-eaux moyennes PMVEM :

+ 3,5 m

−

Basse mer de vives-eaux moyennes BMVEM :

+ 0,8 m

−

Basse mer de vives-eaux exceptionnelles BMVEE :

+ 0,4 m




Tirant d’eau : de -5 m à -15,6 m

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Le zéro hydrographique est situé à 2,17 m au-dessous du zéro du Nivellement Général du Maroc (NMG).

I.4 .Infrastructure du port de JORF LASFAR : Le port est composé d’un plan d’eau de 200 hectares, protégé par une digue principale de 3100 m, et une digue transversale (contre digue)

perpendiculaire au littorale, sur une

longueur de 1.250 m. L’agencement des bassins est réalisé en appontements en “ dents de peigne “, pour minimiser la surface de terrassement et la longueur du brise-lames dont l’extrémité se trouve par des fonds naturels de -15m. Le profil type du brise-lames comporte une carapace principale en tétrapodes de 20m3 ,une autre intérieure en blocs cubiques de 2.75m3, et un mur de garde montant à la cote de +15m . le musoir quant à lui comporte, sur les secteurs sensibles, des tétrapodes alourdis par incorporation de barytine. La construction de la contre- digue suit le même principe avec une largueur maximale à la base par des fonds de -13m. Les éléments les plus lourds ne dépassant pas30 tonnes dans la zone la plus exposée. Prés de 8.800.000 tonnes d’enrochement et 750.000 m3 ont été utilisé pour la construction de la digue principale, contre digue et le port de service. Pour les ouvrages intérieurs, cent caissons circulaires de 10 m de diamètres ont été préfabriqués destiné à la confection des quais et à la réalisation des appontements et des ducs d’albe isolés. Le quai de commerce, quant à lui, se compose de caissons rectangulaires.

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(fig.2) Plan de masse

Le port comporte aussi :

•

Des terre-pleins d’une superficie de 110 ha ;

•

Un linéaire de quais extensible avec des postes d’accostage allant jusqu’à 420 ml

et des tirants d’eau atteignant les 16 m hydro, permettant de recevoir des navires de 120.000 tonnes ; •

Capacité de traitement du trafic : 25.000.000 tonnes ;

•

Magasins couverts : 6.600 m² ;

•

Entrepôts frigorifiques : 1.200 m² ;

•

Hangar de soufre : 5.760 ;

En ce qui concerne les équipements, Le tableau suivant donne les Détails d’informations relatives aux équipements utilisés dans le Port :

Equipements

Nombre Capacité

Portiques de phosphates et dérivés

4

1500 T/H/U

Portiques à soufre

2

1500 T/H/U

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Portiques à charbon

2

1200 T/H

Bras de déchargement acide

2

3600 T/H

Bras de déchargement ammoniac

6

7200 T/H

Bras de déchargement gaz

1

100 T/H

Convoyeurs pour phosphate, engrais, charbon et soufre

6

8200 ml

Grues sur rail 30 T à 30 m

2

300 T/H/U

Pipes pour acide phosphorique et hydrocarbures

3

2400 ml

Grues mobiles

6

6T

Equipements du port Jorf Lasfar Le port contient aussi des équipements de signalisation :

Désignation

Situation /ville d’EL Jadida observation

Phare de sidi bouafi

centre

Phare tour de sidi daoui

centre

Phare de sidi mesbah

3 km au nord

Phare de sidi boubker

25 km au nord

Phare de sidi cap blanc

17 km au nord

Non gardienné

Phare de type pylône de lala fatna 65 km au nord

Non gardienné

Equipements de signalisation du port Jorf Lasfar

I.5 .Exploitation En 1985, l’Etat confie à l’ODEP l’aconage, la manutention, le magasinage et en général tous les services accessoires rendus tant aux marchandises qu’aux navires. La station du port assure le service de pilotage. Deux sociétés partagent le remorquage : la SCRA et la société Off Shore-Maroc . Les quais font l’objet de concession : l’OCP pour les phosphates et ses dérivés, la JLEC pour le charbon, la SONASID pour les billettes et la ferrailles, et ce selon l’affectation des postes suivante :

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N° de poste

Tirant d’eau

Longueur

Affectation

1

-15,60

300

Phosphates

2

-12,50

180

Engrais

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3

-12,50

180

Charbon

4 /5

-12,50

180

Soufre

6/7

-11,50

45

Acides et Ammoniac

8

-15,60

60

Hydrocarbures

9

-12,50

60

Gaz

10

-9,50

235

Commerce (divers)

11

-5,00

100

Servitude

13

-5,00

85

Ro-Rive(Divers)

RO/RO

-5,00

130

Commerce (divers)

14

-13,25

256,7

Commerce (divers)

Affectation des postes au port de Jorf Lasfar

I.6 .Données sur le trafic : l’evolution du trafic au port de Jorf Lasfar depuis l’année 1990 jusqu’à l’année 2003 est resumée dans le tableau suivant :

Année

Importation

Exportation

Total

1990

2145

3501

5646

1994

2132

3435

5567

1998

4675

2720

7395

1999

5136

3149

8285

2000

5174

3142

8316

2001

6497

3447

9944

2002

6799

3530

10329

2003

7613

3539

11152

2004

7 935

4 256

12.191

2006

8 872

3 986

12.859

2007

9 951

4 232

14 184

2008

9 739

2 925

12 664

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Impot+expot

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12000 10000 8000 Importation

6000

Exportation 4000 2000 0 199019941998199920002001200220032004200620072008

(fig.3) Trafic portuaire de JORF LASFAR

D’après ce graphe on voit bien que le trafic portuaire au port de Jorf Lasfar est en évolution croissante, en plus une étude prévisionnelle réalisée par l’ODEP en 2004 de l’évolution du trafic des vingt années à venir, a montré que le port connaitra une saturation dans une dizaine d’année. En outre, ce nouveau terminal doit permettre la décongestion du grand trafic que connait le port de Casablanca. C’est ainsi qu’en septembre 2006, le groupement SGTM-DRAPORT est concessionnaire de ce marché dont le cout estimatif total s’élève à 400 MDH.

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II. Terminal Polyvalent de Jorf Lasfar : la mission du terminal polyvalent de Jorf Lasfar est de compléter la palette d’offre portuaire au port de Jorf Lasfar, et aussi de diversifier les activités de ce port (un port qui traitent différentes marchandises). Le projet consiste en la construction d’un linéaire de quai de 309,45 ml environ, avec un tirant d’eau d’au moins 12,5 m et retenant un terre-plein de 9 ha environ. ce quai doit permettre l’accostage des navires de capacité atteignant 60 000 T(tirant d’eau 12,5 m).

Les divers travaux menant à la réalisation de ce quai consiste en des travaux de :

II.1 .Dragage et Déroctage : le dragage c’est l’opération de prélèvement des matériaux du fond de la mer, pour éliminer les sols susceptibles de provoquer des tassements pour les remblais, et aussi pour atteindre la hauteur de navigation requise. les travaux de dragage et déroctage comprennent :

II.1.a .Dragage de la zone d’emprise du nouveau Terre-plein Sur une surface d’environ 8 ha pour enlever les matériaux vasards existants sur le fond marin, susceptibles de provoquer des tassements pour les remblais.

II.1.b .Dragage et déroctage du bassin d’accostage du chenal de raccordement à la zone d’évitage à la cote – 12,50 m/zh Sur une largeur de 120 m devant le quai à construire et une largeur de 120 à 135 m sur le chenal de raccordement à la zone d’évitage sur une longueur d’environ 600 ml à la côte – 12,50 m/zh. Les sols rencontrés lors des sondages carottés sont des sables lâches à grésifiés, des grès et des calcaires d’épaisseurs variables entre 0,50 et 2,90 m et des marnes verdâtres à grisâtres en dessous.

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II.1.c .Souille pour la fondation du mur de quai et des murs de retours : Les niveaux de fondation du mur de quai et des murs de retour sont arrêtés dans les fonds marneux à la cote 17,50 m/zh. Les blocs seront posés à – 12,50 m/zh sur une banquette de 3,0 m de hauteur réalisée dans une souille draguée dans les marnes et les grès. La largeur de la souille sera de 10,50 m à la base et d’environ 22,50 en tête avec talus à 2H/1V dans les marnes verdâtres.

II.2 . Construction du Quai à – 12,50 m / zh II.2.a .Le quai : Le quai à construire aura une longueur de 309,45 ml environ, avec deux murs de retours de 22,75 m de longueur chacun. Le quai et les retours sont posés sur une banquette en enrochements 1/50 kg de 2,40 m d’épaisseur surmontés d’une couche de réglage en ballast 40/70 de 0,30 m. Un géotextile de séparation de 1200 g/m² au minimum protégés par une couche de ballast 40/70 de 0,30 m d’épaisseur sera mis en place au préalable en fond de souille sur les marnes. Le mur est conçu en blocs alvéolaires préfabriqués en béton dosé à 300 kg de ciment par m3, suivant les dimensions des plans joints formant des piles de 3,60 m avec joints de 0,03 m environ. Un tapis anti-affouillement constitué de sacs de géotextile remplis de mortier à partir du quai, de dimensions 1,0 x 2,0 et 0,40 m d’épaisseur sera mis en place sur une largeur cumulée de 4,0 m devant le quai.

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Les alvéoles d’élargissement latérales du mur seront remplies de caillasses 40/70 mm, les alvéoles centrales jusqu’à la cote – 3,55 m/zh de gros béton dosé à 300 kg de ciment par mètre cube et de caillasses 40/70 au-dessus. Le quai est surmonté d’une poutre de couronnement en béton armé dosé à 400 kg de ciment par m3, avec des joints de dilatation de 3 cm ménagés tous les 21,78 m. La poutre de 3,00 m de hauteur entre les cotes + 3,45 et + 6,45 m/zh et de 3,50 m de largeur comporte également un talon à l’arrière de 1,0 m de largeur et de 1,25 m d’épaisseur et une retombée en recouvrement sur le bloc supérieur de 1,50 m de hauteur et de 1,0 m d’épaisseur maximale. Elle est équipée des accessoires d’équipement échelles, bollards, défenses et rail de voie de roulement, ainsi que diverses fosses pour avitaillage des bateaux (eau, électricité), bouches d’incendie et ancrages tempête des grues, suivant les dispositions des plans d’exécution.

II.2.b .Epaulement du quai : L’épaulement du quai est réalisé en enrochements 10/100 kg suivant une pente à 4H/3V, Il est arasé à la cote + 4,00 m/zh avec une berme en tête de 5,50 m. Il recevra une couche de transition en caillasses 80/200 mm (0,6 – 12 kg) sur une épaisseur minimale de 1,0 m, et un filtre géotextile non tissé de séparation des remblais hydrauliques de masse surfacique au moins égale à 1200 g /m².

II.3 . Construction des cavaliers de fermeture du terre-plein : Consiste en la construction de deux digues à talus : – Cavalier N-E Ce cavalier d’environ 334 m de longueur assure la fermeture du Terre-plein entre le quai et la jetée principale du Port. Il est fondé sur les sables en place à des cotes variables entre – 12,0 et – 10,0 m/zh et arasée à la cote + 7,00 m/zh. 2009/2010

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Il comprend : • un noyau en Tout-venant 0/500 kg taluté à 4 H/3V sur les 2 côtés, arasé à + 5,85 m/zh et de 4,30 m de largeur en tête. • Côté extérieur, une protection en enrochements 0,2 - 1T de 2,10 m d’épaisseur des fonds à la cote – 5,00 m/zh et en enrochements 0,5-2 T de 1,80 m d’épaisseur au-dessus, adossé au Tout-venant du noyau. Les enrochements seront retournés sur une longueur de 2,50 m en tête et séparés du corps de chaussée par une butée en béton Q300 de largeur variable comprise entre 0,40 et 0,70 m entre les cotes + 5,85 et + 7,00 m/zh. Une risberme en Tout-venant 0/500 kg de 1,0 m d’épaisseur minimale débordant de 2,0 m la protection, sera également mise en place sur les fonds sableux. Côté intérieur, une couche de transition en caillasses 80/200 mm de 1,0 m

•

d’épaisseur minimale pour le support du filtre géotextile de séparation des remblais hydrauliques du Terre-plein. - Cavalier S.E. Ce cavalier d’environ 80 m de longueur assure la fermeture du Terre-plein entre le quai et la traverse du port de pêche. Il est fondé sur les sables en place à des côtes variables entre – 9.50 et – 7.00 m/zh et arasée à la cote + 7,00 m/zh. Il comprend : Un noyau en Tout-venant 0/500 kg taluté à 4H/3V sur les 2 côtés, arasé à + 4,85

•

m/zh et de 5,0 m de largeur en tête. Les enrochements seront retournés sur une longueur de 2,50 m en tête et séparés du corps de chaussée par une butée en béton Q300 de largeur variable comprise entre 0,40 et 0,70 m entre les cotes + 5,85 et •

+ 7,00 m/zh.

Côté extérieur une protection en enrochements 0,5-2 T de 1,80 m d’épaisseur adossée au

Tout-venant. •

Côté intérieur, une couche de transition en caillasses 80/200 mm de 1,0 m d’épaisseur

minimale pour le support du filtre géotextile de séparation des remblais hydrauliques du Terre-plein. - Rescindement des talus existant :

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Les talus en enrochements 0,2 - 0,5T de la digue principale et de la traverse du Port de Pêche d’environ 480 m de longueur totale contre le Terre-plein à construire, seront rescindés jusqu’à la cote – 1,00 m/zh environ. La traverse du port de pêche recevra une protection, côté bassin port de pêche, en enrochement 0,2-1 T entre les cotes +5,85 et +7,00 m/zh, de 2,50 m de largeur en tête.

II.4 .Remblais pour Terre-plein et protections des talus rescindés II.4.a .Remblais hydrauliques : Le Terre-plein sera remblayé en sables hydrauliques jusqu’à la cote + 4,85 m/zh puis en Tout-venants terrestres compactés sur une hauteur minimale de 1,0 m jusqu’aux cotes des fonds de forme des chaussées entre 5,85 et 6,40 m/zh à – 0,60 m des revêtements finis.

II.4.b .Protection des talus rescindés : Les remblais hydrauliques seront séparés des talus rescindés de la digue principale et de la traverse du Port de pêche avec la mise en place : • D’une couche de transition en Tout-venant 0/500 kg sur toute la longueur du talus talutée à 4H/3V, de 1,20 m d’épaisseur entre les fonds et la cote – 5,0 m/zh et de 2,10 m d’épaisseur environ au-dessus jusqu’à la cote + 5,85 m/zh. • Surmontée d’une couche de transition en caillasses 80/200 mm de 1,0 m d’épaisseur minimale pour le support du filtre géotextile de séparation des remblais hydrauliques.

II.4.c .Fermeture du talus du Terre : il s’agit de la fermeture du talus du Terre-plein plein d’accès au Terminal situé au fond du Port de pêche contre la digue transversale de 45 m de longueur environ. Elle sera réalisée en : •

Un Tout-venant 0/500 kg d’engraissement taluté à 4H/3V arasé à la cote + 4,85 m/zh sur

épaisseur de 6,50 m environ. •

Et une protection en enrochements 0,2 – 1 T de 1,50 m d’épaisseur adossée au Tout-

venant, arasés à la cote + 6,00 m/zh.

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Les enrochements seront retournés sur une largeur de 2,50 m en tête et séparés du corps de chaussée par une butée béton identique à celle prévue sur les autres cavaliers.

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Partie II :

Hypothèses de calcul

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II Intoduction : L’ouvrage que fait objet de cette étude est un couronnement de quai : Une superstructure linéaire constituée de plusieurs poutres de forte section, massives, en béton fortement armé de géométrie simple, imbriquées entre-elles à l’aide d’un clavetage (qui sera étudié plus en détail pare la suite) :

(fig.4) clavetage des poutres de couronnement Le couronnement est directement posé sur le mur de quai, il est de type poids, et a plusieurs vocations : •Il intègre les équipements de front de quai : Bollards, dispositifs, d’accostage, rail de grue ou de portique ; les efforts ponctuels transmis à ces équipements sont alors répartis sur la structure par la poutre d’accostage. •Corriger les défauts d’alignement des blocs ou caissons. Pour des ouvrages constitués de blocs indépendants (caissons de béton armé, empilement de bloc), la poutre de couronnement permet d’associer les différents éléments. •En conséquent les poutres de couronnement doivent résister, en plus du gradient thermique, à des efforts localisés qui peuvent être considérables, et protéger la partie supérieure du mur de quai et donc le mur lui – même.

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(fig.5) coupe verticale : poutre appuyée sur bloc évidé E7 : •

appuis béton à gauche et à droite

•

appui béton de propreté sur caillasse au milieu

Cette partie détaillera les hypothèses nécessaires pour le calcul des efforts agissants sur le front de quai dans le cas statique afin de vérifier la stabilité du couronnement. Mais avant il faut se situer par rapport à la géométrie du quai.

IIII .La géométrie du quai : Il s’agit d’un quai de longueur 309 ,45 ml avec deux murs de retour de 22,75 m de longueur pour chacun, ce qui forme un ensemble de 354,95 ml (voir annexe). L’assise du quai et à 12,5 m/zh, et la plate forme à +6,45m/zh. Le quai est surmonté d’une poutre de couronnement en béton armé dosé à 400kg /m3 avec des joints de dilatations de 3 cm tous les 21,60 m (total de 6 piles de blocs). cette poutre est de 3,00 m de hauteur entre les cotes + 3,45 et + 6,45 m/zh et de 21,60 m de largeur comporte également un talon à l’arrière d’ 1,45 de largeur et d’1.00 m d’épaisseur.

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(fig.6) coupe verticale du mur de quai + poutre de couronnement

IIIIII .Equipements du quai : Les outillages et équipements du front de quai sont intégrés à la poutre de couronnement. Le quai est équipé des accessoires suivants: •Bollards en acier moulé de capacité 100 tonnes, espacés tous les 21,60m, chaque poutre de couronnement est équipé d’un seul bollard placé au milieu. •Une voie de roulement de 10 m de largeur avec des rails A75, le rail sur la poutre de couronnement à 2,45m de la magistrale , celui du terre plein sur des longrines en béton armé.

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•D’échelles de sauvetage en acier galvanisé dans des niches aménagées à cet effet tous les 65,35 m environ dans les blocs et la poutre de couronnement. •Défenses tronconiques chacune d’elles placées au milieu d’une poutre de couronnement.

IIIIII..11 .Caractéristiques des matériaux utilisés : •Béton armé B400 chaque pile de blocs repose sur deux dalles de répartition, et surmonter d’une poutre de couronnement en béton armé dosé à 400 kg / m3 avec :
Le poids volumique γ = 2.45T/m3

• E= 3700*(fc28)^ (1/3) = 12100 MPa: Module de Young différé du béton • Ei=11000*(fc28)^ (1/3) = 36000 MPa: Module instantané du béton
Acier Fe500 galvanisé •Remblais terrestres (0/100 mm) et corps de chaussée : Remblais à l’arrièrede la poutre ont les caractéristiques sont :
γ = 2,00 compacté
φ: Angle de frottement interne du sol = 35°
δ : Inclinaison de la poussée = 2 φ = 23,33° (hors séisme) 3

IIIIII..22 .Bollards d’amarrage : Bollards de 100 T tous les 21,60 m Aussières inclinées de 30° sur l’horizontale à 0, 35 m au-dessus du couronnement

30°

(fig.7) à droite : hauteur du bollard À gauche : bollard d’amarrage, inclinaison des aussières

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IIIIII..33 .Efforts sur les rails de la voie de roulement des grues Pour des grues de 38 à 42 T de 20 mètres de capacité et de 11,50 m d’empattement, équipées de 6 galets espacées de 0,70 m par jambe, les efforts à considérer en service, vent compris, sont représentés sur le tableau de la page suivante

(fig.8) différentes positions du bras de la grue portique A75 – schéma communiqué par le constructeur Reggiane -Fantuzzi

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position III III

position I v III

charge [kN] 380 0

charge [kN] 380 380 0

0

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Tableau des cas de charges de la grue portique sur coins A, B, C, D (Coin A, B intéressent la poutre de couronnement)

charge grue en service avec vent [23m/s] grue hors service, tempête [50m/s]

CHARGES HORIZONTALES FY

grue en service avec vent [23 m/s] grue hors service, tempête [50m/s]

charge

CHARGE HORIZONTALES FX

III

grue hors service, tempête [50m/s]

380

380

II IV

380

I

380

II 380

380

I

IV

charge [kN]

position

grue en service avec vent [23 m/s]

charge mobile (G+P)

charge

CHARGES VERTICALES

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portée Yr[m] 30 7

portée Yr[m] 30 30 7

7

30

30

30

30

30

30

portée Yr[m]

A 51,1 67,2

A 152.3 62.7 66.8

282.7 / 47.12

673.8 / 112.30

294.2 / 49.03

charges aux coins [kN] B C -124,4 -124,4 86 86

D 51.1 67.2

D -62,8 -131,5 57.5

873.8 / 145.63

902.2 / 150.37 125.7 / 20.95 1803.4 / 300.57 1023.7 / 170.62

1016.6 / 169.43

393.4 / 65.57

518 / 86.33

D

1500 / 250.00

893.4 / 148.90

564 / 94.00

charges aux coins [kN] B C 152.3 -62,8 62.7 -131,5 68.8 57.5

1920 / 320.00 1090.5 / 181.75 1022.6 / 170.43

1680 / 280.00 1069.8 / 178.30 1828.3 / 304.72

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1602.2 / 267.03

310.8 / 51.80

1212 / 202.00

1437.3 / 239.55

575.8 / 95.97

1192.9 / 198.82

1568 / 261.33

charges aux coins (resp. aux galets [kN]) B C

1522 / 253.67

A

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Partie III :

ETUDE DE STABILITE

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II.Intoduction : Au niveau des principes de conception des ouvrages poids portuaires, les méthodes de dimensionnement sont fondées sur la vérification de plusieurs modes de rupture. On peut ainsi distinguer trois types d’instabilité de l’ouvrage :

• Instabilité globale : il s’agit d’un phénomène d’ensemble de la fondation et du sol . • Instabilité externe : il affecte l’interaction de l’ouvrage et du sol, l’ouvrage se comportant généralement comme un solide • Instabilité interne : il concerne la résistance et la déformabilité propre des éléments de l’ouvrage. Ces trois phénomènes sont des états-limites ne devant pas apparaître au cours de la vie de l’ouvrage. On pourra classer chacune de ces instabilités dans la catégorie des états-limites ultimes (ELU) si l’enjeu est important (s’il y a risque de mort d’homme par exemple en cas d’apparition du phénomène) ou dans la catégorie des états-limites de service (ELS) si l’enjeu est modéré (si l’apparition du phénomène n’engendre « que » la perte momentanée de service de l’ouvrage par exemple). Dans toute étude de stabilité, La stabilité d’ensemble d'un couronnement de quai est considérée sous les aspects suivants : •Stabilité au renversement : C’est un déplacement de rotation, Pour vérifier la stabilité du mur au renversement, on localise arbitrairement l'axe de rotation du mur au droit de l'arête extérieure de la fondation et l'on compare les moments par rapport à cet axe; d'une part des forces stabilisantes et d'autre part des forces renversantes. Le rapport de ces moments est le coefficient de stabil1té au renversement qui ne doit pas descendre au dessous de 1,5 pour les cas statiques.

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•Stabilité au glissement : C’est un déplacement de translation du mur de quai ,Pour vérifier ce critère, il faut comparer la composante horizontale de la réaction résultante R, dans le plan de fondat1on, à la résistance que le terrain de fondation est capable d'opposer au glissement. Ce coefficient ne doit pas descendre au dessous de 1,5 pour les cas statiques. Ainsi, la présente étude concerne la vérification des stabilités au glissement et au renversement entre le bloc supérieur E7 et le couronnement juste en dessus ; La vérification de stabilité se fera sous l’hypothèse que le mur de quai est stable. Cette partie détaillera les calculs de stabilité du couronnement de quai. Le calcul manuel au préalable est réalisé : calcul des sollicitations auxquelles sont soumises les poutres d’accostage – vérifiée par la suite avec le logiciel de calcul de structure EFFEL : résultats du chargement en éléments finis. Les vérifications du renversement et glissement seront effectués dans les cas les plus défavorables dépendamment des résultats.

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•Notation et symboles : ϕ : Angle de frottement interne du sol. α : Inclinaison du paroi interne du mur de soutènement. δ : Angle de frottement mur / sol. I : inclinaison du talus par rapport â l’horizontale.

Poussée statique

•Conventions de signe Les profondeurs sont croissantes vers le bas, sur le graphique la profondeur (z) nulle est fixée à la cote du terre plein,(Z’) nulle est fixée à la cote de la nappe à basse marrée, et (Z’’) nulle est fixée à la cote de la nappe à haute marée. Les efforts horizontaux et pressions dirigés du terre-plein vers le bassin sont comptés positivement. Les moments entraînant un basculement du haut du quai du terre-plein vers le bassin sont comptés positivement. Les efforts verticaux dirigés vers le bas sont comptés positivement.

•Unités utilisées Les distances sont mesurées en mètre (m). Les efforts sont calculés en tonne (t). Les pressions sont exprimées en tonne/m. Les moments en t .m Les angles en degré (°) Le facteur de gravité = 9,81 m/s

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IIII .Efforts agissant sur le quai : IIII..11 .Poids propre des poutres de couronnement: Les poids propres des poutres de couronnement sont des forces verticales stabilisantes appliquées au centre de gravité de chaque poutre. Les poutres étant identiques, nous nous contenterons de donner le poids linéaire de la coupe verticale suivante :

(fig.9) coupe verticale de la poutre de couronnement, calcul du poids linéaire Pour le calcul des poids ,on a procédé par subdivision de la coupe en surfaces élémentaires. Les moments par rapport au point de basculement A sont stabilisants s’ils sont négatifs, renversants dans le cas contraire :

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EHTP - TECTONE POIDS

e/A

Moment renversant/A

Moment stabilisant/A

(T.m/ml) 2.78

(T.m/ml)

Rep

CALCUL

1

0.87*3*2.45

6.39

0.435

2

3.88*3*2.45

28.52

-1.94

-55.33

3

1.45*2.45

3.56

-4.61

-16.41

4

0.5*0.5*2.45

0.612

0.24

0.15

5

0.25*2.45

0.612

0.47

0.3

SOMME

39.7

1.8

3.23

(T/ml)

-71.74

IIII..22 .Poussée du sol à l’arrière du couronnement : La poussée du sol se résume uniquement à la poussée arrière derrière le talon (ou semelle) du couronnement :

•Coefficient de poussée des remblais : On applique la formule due à M.Havard (la théorie du coin de coulomb), pour la determination du coéfficient de poussée . La formule générale du coefficient de pousée est : cos ²(α + ϕ )

K as =

cos(α + δ ) x cos ²(α ) x(1 +

sin(ϕ + δ ) sin(ϕ − i ) )² cos(δ + α ) cos(α − i )

Avec : ϕ : Angle de frottement interne du sol = 35° α : Inclinaison du paroi interne du mur de soutènement ici nulle « =0 » δ : Angle de frottement mur / sol = 2/3ϕ ; soit

δ = 23,33°

I : inclinaison du talus par rapport à l’horizontale =0 On obtient la formule classique du coefficient de poussée :

Ka=[tan(45°-ϕ ϕ/2)]² 2009/2010

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d’où les composantes normale et tangencielle du vecteur coefficient de poussée :

Kan=Ka*cos (δ) et Kat=Ka*sin (δ)

Le tableau suivant résume le calcul des coefficients de poussée en fonction de la profondeur :

Z (m/zh)

φ

δ

Α

Kα

0