Travaux Maritimes Ch1 Ajdor (1)

TRAVAUX MARITIMES Pr. Y. AJDOR

Principes d'Implantation d'un Port Maritime Introduction Un port maritime est un havre (abri) : Une petite baie ou étendue d’eau à l'abri, généralement bien protégée contre les houles et les courants forts, assez profonde pour assurer un ancrage pour les navires et autres embarcations. Le port est conçu pour que les navires puissent : • Stationner ;

• Effectuer des opérations de chargement, déchargement, d’embarquement, de débarquement, de soutage, d’avitaillement etc. ; • Etre construits, réparés et entretenus

D’une manière générale, les ports permettent d’assurer quatre fonctions importantes :

• Administrative (En veillant à ce que les intérêts juridiques, socio-économiques et politiques de l'État et des autorités internationales maritimes soient protégés), l • Développement (Ports principaux promoteurs et instigateurs d'un pays et de l'économie régionale), • Industrielle (Grandes industries traiter les marchandises importées ou exportées dans un port) • Commerciale (Les ports sont les points de jonction du commerce international où les différents modes de transport échangent; chargement, du déchargement, de transit des marchandises).

Les principaux ports au monde

Classification  La classification est faite en fonction des caractéristiques des ouvrages à réaliser pour la réception des navires.  Un port est en général conçu et exploité pour assurer une mission principale prédéfinie On distingue : 1. Les ports militaires : Rade de grandes dimensions accueillant des navires de guerre et peut inclure :    

Un arsenal ; Une école navale ; Des moyens de ravitaillement ; Des logements et entrainement pour les équipages.

Port de Brest

 Les ports de commerce : Un port de commerce est un port dont l'une des fonctions est le chargement et le déchargement de marchandises commerciales et le trafic des passagers 1. Certains ports de commerce sont spécialisés : Une catégorie de marchandises : • Ports destinés au trafic d'hydrocarbures liquides • Ports destinés au trafic d'hydrocarbures gazeux

• Ports destinés au trafic de minerais 2. Ports de commerce polyvalents : comportent de nombreuses installations différentes affectées à des trafics spécialisés : • Conteneurs • Pétroliers • Passagers

• Rouliers • Minéraliers

Port de Casablanca : Port de commerce

Port pour hydrocarbures de Mina El Ahmadi (Koweit)

 Les ports de pêche Ports de faible importance du point de vue trafic : offrent des facilités au niveau de la commercialisation du poisson (conserveries, gare d'expédition routière et ferroviaire, entrepôts réfrigérés).

Port de pêche de Jakarta

 Les ports de plaisance (Marina) Destinés aux activités des loisirs maritimes et principalement aménagés pour les navigations de plaisance (Les navires sont souvent de petites tailles [ longueur navire ≤ 20m]).

Port de plaisance de Rabat

Les différents types de navires La recherche d'une bonne adéquation technique des navires à leurs missions et d'une productivité accrue aussi bien à la mer qu'au port, se traduit par l'existence de nombreux types de bâtiments et par une évolution constante de ceux-ci.

Les principaux types sont : Les navires à passagers Si les grands paquebots trans-océaniques sont devenus très rares, il existe des navires de croisière, de dimensions plus modestes, et, surtout pour les distantes courtes, des carferries permettant, avec une manutention horizontale, le transport de voitures et de camions en même temps que celui des passagers.

Servant à traverser des mers ou estuaires, ils transportent souvent des voitures et camions en plus des passagers.

Le plus grand bateau passagers du monde The Ulysses (largest car ferry in the world)

Ces hôtels flottants proposent des croisières de une ou plusieurs semaine(s), souvent vers les Caraïbes ou autres destinations réputées « exotiques ». Les plus grands transportent plus de 4000 passagers.

Les navires â marchandises diverses traditionnels Les marchandises sont arrimées dans les différentes cales et manutentionnées verticalement soit par les mâts de charge, soit par les grues de quai de port. Ces navires peuvent disposer d'installations spécifiques pour certains produits (fruits, viandes, grumes, etc...).

Les navires pour unités de charge Ce sont essentiellement : • Des navires porte-conteneurs à manutention verticale ; • Des navires rouliers â manutention horizontale (roll on - roll off) pour le transport de camions, de semi-remorques ; • Des navires porte-barges, qui manutentionnent eux-mêmes, par portique ou ascenseur, les barges.

• Des navires mixtes, â la fois porte-conteneurs et rouliers.

Les navires pour vrac solide : Les vraquiers Navire transporteur de vrac : grain, charbon, minerai. Il existe des vraquiers autodéchargeurs qui permettent le déchargement de vrac de façon autonome. Ces navires possèdent une grande polyvalence pour la livraison de marchandises.

Ces navires transportent de marchandises solides en vrac comme des granulats, des céréales, du charbon, etc. Ils forment 33 % du tonnage de commerce mondial.

Les navires pour vrac liquide : Les vraquiers liquide Ces navires transportent du vrac liquide (hydrocarbures, huiles, produits chimiques, gaz naturel ou de pétrole) : Les navires pétroliers, qui constituent plus de la moitié de la flotte mondiale, puisque leur port en lourd varie entre quelques milliers de tonnes et plus de 600 000 T

Le Knock Nevis peut emporter 650 000 m³ de pétrole brut.

Son tirant d'eau est de 24,6 m ce qui restreint ses zones de navigation : il ne peut franchir les canaux de Panamá ou de Suez, ni même la Manche.

Le Knock Nevis : Un pétrolier géant

Les autres navires • Les navires spécialisés pour la pêche forment une gamme continue de la barque de pêche au navire usine accompagné de sa flottille de navires.

Petit bateau de pêche

Chalutier industriel

• Les navires de servitude et engins de travaux (approvisionnement, remorqueurs, dragues, cabliers, brise-glace...). • Les navires de plaisance, du canot au yacht. • Les navires militaires, de la vedette au porte-avions de près de 100 000 T.

Chimiquiers Pouvant transporter une grande variété de produits, ils disposent de nombreuses citernes et de tuyautages séparés, ainsi que de systèmes de chauffage. Ils sont soumis à des normes de sécurité drastiques.

Navires citernes Répartis entre méthaniers et butaniers, ils transportent du gaz naturel ou du gaz de pétrole liquéfié, à très basse température ; ils représentent le summum de la haute technologie sur mer

Navires citernes transportant du pétrole ; les transporteurs de pétrole brut sont les plus grands, dépassant 100 000 tonnes et atteignant de grandes proportions ; les transporteurs de produits raffinés sont plus petits.

Pétroliers

Porte-conteneurs Navires transportant exclusivement des conteneurs ; apparus récemment, ils prennent maintenant une place importante dans les ports de commerce, et font partie intégrante du commerce mondial. Puissants et rapides.

Rouliers

Ils embarquent des marchandises roulantes : camions, remorques, voitures... grâce à une rampe et de grands espaces de garage. Selon les lignes, ils peuvent aussi transporter des passagers.

Caractéristiques des navires

LOA : Longueur hors tout LPP : Longueur entre perpendiculaires

Pour mesurer un navire on utilise : les dimensions de la coque : une longueur hors-tout, mesurée de l'extrémité avant à l'extrémité arrière (Loa) ; une largeur hors membres ou largeur au fort qui est sa plus grande largeur (B) ; un creux, mesurée du pont principal à la ligne de quille (D) ; un franc-bord, entre le pont principal et la flottaison ; un tirant d'air, mesuré de la flottaison au point le plus élevé (donnée variable) ; les dimensions de la carène : une longueur entre perpendiculaires mesurée entre les perpendiculaires avant et arrière (Lpp) une longueur de carène qui est différente de la longueur entre perpendiculaires pour les navires à bulbe (L) une largeur de flottaison, largeur au niveau de la flottaison, inférieure à la largeur au fort, sauf si la coque est « frégatée » ; un tirant d'eau avant, un tirant d'eau arrière et un tirant d'eau milieu, ces dernières données sont variables (Tav, T, Tar) ; un tirant d'eau maximal (sécurité) ; les capacités : un tonnage brut (exprimé à l'aide d'un chiffre simplement, on ne mentionne pas l'unité actuellement) un tonnage net (exprimé à l'aide d'un chiffre simplement, on ne mentionne pas l'unité actuellement) un port en lourd.

3.2. - Distance d'arrêt et zone d'évitage - Arrêt L'arrêt est provoqué par une inversion du sens de rotation de l'hélice lorsqu'elle est à pales fixes. La distance d'arrêt est dans ces conditions moins de 3 fols la longueur du navire. En cas de panne du moteur, donc sous l'effet du seul ralentissement dû aux forces hydrodynamiques, la distance d'arrêt est de 11 à 14 fois la longueur du navire. Comme on a vu plus haut qu'il est souhaitable que le navire conserve une vitesse notable dans les chenaux, on doit leur ménager une zone abritée leur permettant de s’arrêter. On adopte généralement une longueur égale à 3 fols la longueur du navire. - Evitage La zone d’évitage est la zone où le navire change son cap de 180°, généralement pour se diriger vers un poste ou vers la sortie du port. La zone d'évitage est à l'intérieur du port donc en principe à l'abri des courants. Cependant elle doit être d'autant plus vaste que le navire est soumis â un vent violent. Sans l'aide de remorqueurs, avec des vents d'intensité Inférieure à 15 nœuds et des courants Inférieurs à 1 nœud, le diamètre d'évitage est de 3 fois la longueur du navire pour les navires à 2 hélices et 5 fols la longueur du navire pour les navires â une hélice. Avec l'assistance de remorqueurs, le diamètre d'évitage peut être réduit à 1,6 â 2 fois la longueur du navire.

Mouillage, accostage et amarrage - Le mouillage consiste à immobiliser le navire en le fixant sur une ou plusieurs ancres ou sur des coffres. - Dispositions de mouillage Les dispositions classiques de mouillage sont : • mouillage simple sur une ancre • mouillage sur deux ancres "en barbe" • mouillage embossé sur deux ancres et un coffre.

- Les amarres Définition Les amarres ont pour but d'immobiliser le navire au cours des opérations au poste. Les amarres sont des chaînes ou des câbles fixés d'une part, au navire, et d'autre part à des points fixes à terre ou dans le plan d'eau. On distingue (cf. figure 18) : • Les Pointes avant et arrière • Les traversiers avant et arrière • Les gardes montantes avant et arrière

LES DIFFERENTS TYPES DE DIGUES Les ouvrages extérieurs des ports peuvent être : • Une jetée : ouvrage touchant le rivage et s'avançant en mer (Mouillé de chaque côté) • Un mole ouvrage intérieur mais peut aussi désigner une jetée dans l'hypothèse où la partie arrière (côté port) de l'ouvrage est exploitée comme un quai • Un brise-lames : Ouvrage généralement parallèle à la côte (Défense de côte)

• Un tenon : branche d'un ouvrage principal ou dans son prolongement • Un épi : Ouvrage rigide pour freiner les courants d'eau et limiter les mouvements de sédiments

Jetée et protections brise-lames en tripodes de béton côté océan

Absence de vagues dans le port protégé par la jetée

Digue Epi

Engraissement

Erosion

Formation des tombolos

Plan de masse d’un port Mole

Jetée principale

Quai

appontement

• Pour entrer dans le port, ou en sortir, le navire emprunte un chenal balisé (A), aidé dans sa circulation par le radar du VTS (Visual Traffic System) et par les feux d'alignement. • L'avant-port (D) est protégé de la houle par des digues (C). Le navire peut y effectuer des manœuvres "d'évitage" (c'est à-dire tourner sur lui-même de 180°), de façon à pouvoir être amarré à son poste d'opérations cap vers la sortie

• Les postes d'accostage (conçus sous forme de quais, d'appontements ou de ducs d'Albe)

• Les postes sont desservis par des voies de transport intérieures (routes, rails, voies navigables (G, H, I) et équipés de terre-pleins permettant le stockage des cargaisons • Lorsque l'agitation due à la houle n'est pas trop forte, les navires transportant des cargaisons liquides ou en vrac peuvent être reçus à des postes non protégés (B). Ils chargent ou déchargent leur cargaison par des tuyaux flexibles reliés à un point d'ancrage (B) constitué d'une bouée ancrée sur le fond par des chaînes

Ouvrages d'accostage et d'amarrage  Les quais, : Leur rôle est de permettre l'amarrage et l'accostage des navires, assurer une liaison directe entre le navire et les infrastructures terrestres du port. • Les appontements : Ouvrages permettant l'accueil et le stationnement des navires mais n'assurent pas une liaison directe avec les parties terrestres (où se trouvent les installations de stockage des cargaisons). Ils peuvent cependant servir à l'approche ou au dépôt de la marchandise.

• Les ducs d'Albe : Ouvrages ponctuels permettant l'accostage et/ou l'amarrage des navires. Ils ne disposent pas de plate-forme sur laquelle peuvent être déposées les marchandises ou être installés des engins de manutention

Quai

L'ouvrage assure une liaison directe entre le navire et la terre. Il doit résister : 1. Aux efforts horizontaux d'accostage (1) et d'amarrage (2) et à la poussée des remblais (2') 2. Aux efforts verticaux • Son poids propre (3) • Poids des engins de manutention (4) • Charges sur le terre-plein (5)

Quai

Appontement

L'ouvrage n’assure pas une liaison directe entre le navire et la terre. Il doit résister : 1. Aux efforts horizontaux d'accostage (1) et d'amarrage (2) mais n’a pas à retenir des remblais 2. Aux efforts verticaux • Son poids propre (3) • Poids des engins de manutention (4) • Cargaisons éventuelles déposées

Appontement (Suite)

L'ouvrage ne sert qu’à l’accostage et/ou l’amarrage du navire Il doit résister : 1. Aux efforts horizontaux d'accostage (1) et d'amarrage (2) 2. Aux efforts verticaux dus à son seul poids propre (3)

Appontement flottant

Duc d’Albe (Dolphin)

Autrefois constitué par des faisceaux de pieux en bois, aujourd'hui ils réalisés au moyen de tubes métalliques ou de caissons en palplanches soudées entre elles, battus verticalement dans le sol.

• Résistent aux efforts d'accostage par leur flexion. Des défenses placées sur un bouclier sur lequel s'appuie la coque du navire contribuent également à l'absorption de l'énergie d'accostage. La butée du sol sur la partie enterrée des tubes métalliques équilibre l'effort horizontal imposé à leur tête. • Ouvrages indiqués quand le sol de fondation a des caractéristiques permettant le battage des tubes (sable ou argile). Si fonds rocheux, les ducs d'Albe sont alors réalisés sous forme d'ouvrage massif (caissons en béton armé).

Duc d’Albe (Dolphin)

Ouvrages d'accostage sur sol de bonne portance Lorsque le sol de fondation offre une bonne résistance (sols rocheux, galets, sable compact), les quais sont réalisés sous forme d'ouvrages massifs capables de résister aux efforts horizontaux (vers la terre, causés par l'accostage des navires et vers le bassin, provoqués par la poussée des remblais et l'amarrage des navires) et aux efforts verticaux dus à leur poids propre. OUVRAGES

Ouvrages d'accostage sur sol de bonne portance (suite)

Afin de réduire l'importance des poussées, les remblais mis en place contre la face arrière des ouvrages sont constitués par des enrochements (en général 2/50 kg). Pour réduire les efforts horizontaux causés par l'accostage du navire, les quais sont équipés de défenses. Un filtre en enrochements ou en géotextile est placé sur le remblai sableux pour empêcher l'entraînement des éléments fins vers le bassin sous l'effet des variations du niveau d'eau à l'intérieur du remblai. Un tapis en enrochement doit être réalisé au pied du quai, côté bassin, quand le sol de fondation (par exemple fond sableux) risque d'être affouillé par les mouvements de l'eau provoqués par les hélices du navire lors des manœuvres.

Ouvrages d'accostage sur sol de faible portance

Les quais constitués par une paroi moulée en béton ou par un rideau de palplanches métalliques ancré sur un rideau arrière, sont utilisés lorsque le terrain naturel offre une portance insuffisante pour supporter un ouvrage massif, mais possède des caractéristique géotechniques permettant d'offrir une butée au pied du rideau (côté bassin) capable d'équilibrer la poussée du remblai. C'est la cas des sols sableux, de marnes ou d'argiles suffisamment compactes.

Ouvrages sur piles ou sur pieux

Les quais constitués par une plate-forme en béton armé supportée par des pieux (ou piles) en béton ou en acier, sont utilisés quand le terrain naturel est constitué d'une couche de mauvaise qualité sous laquelle existe une couche de terrain de portance suffisante à une profondeur pas trop importante. Des pieux inclinés et la butée offerte par la partie supérieure du remblai permettent de mobiliser une force horizontale suffisante pour équilibrer l'effort engendré par l'accostage et l'amarrage des navires.

Ports maritimes : Généralités sur les digues

Les digues protègent les ports contre les assauts des houles du large et permettent (par réfraction / diffraction de la houle incidente) de réduire l'agitation intérieure à moins d'un mètre d'amplitude. Elles doivent être construites par des profondeurs plus importantes qu'autrefois (jusqu'à une cinquantaine de mètres) et doivent résister à des vagues dont l'amplitude peut dépasser la dizaine de mètres - d'autant plus grande que la profondeur au pied de l'ouvrage est plus importante

Ports maritimes : Généralités sur les digues Les grandes digues modernes sont, en général, du type "à talus", constituées par des couches d'enrochements de poids croissant depuis l'intérieur vers les faces externes, elles comportent une carapace contre laquelle vient se briser la houle et sont surmontées par un couronnement massif en béton de ciment.

Cette carapace est faite d'enrochements naturels de poids élevé (plus de 5 tonnes) et plus généralement, lorsque les ouvrages sont exposés à de fortes houles, de blocs artificiels de béton (cubiques ou de forme plus compliquée) pesant jusqu'à 25 et même parfois plus de 30 tonnes : les " tétrapodes" ou "acropodes" (brevet français Sogreah) offrent le double avantage d'accroître la rugosité de la face extérieure (ce qui permet d'absorber l'énergie libérée par le déferlement de la houle) et d'assurer un enchevêtrement des blocs qui assure leur bonne tenue.

Afin de réduire le volume des matériaux utilisés, la partie supérieure de certaines digues de type mixte est constituée de caissons en béton armé, dont la conception (avec orifices sur la face extérieure et compartimentage intérieur) permet une bonne absorption de l'énergie de la houle (par exemple brevet Jarlan).

Ports maritimes : digues à talus

Ce genre d'ouvrage peut être utilisé tant que la profondeur n'excède pas 50 m.. Au delà, les consommations en matériaux sont excessives sur un plan économique.

Carapace constituée par des enrochements naturels ou (le plus souvent) par des blocs artificiels en béton de poids très élevé (jusqu'à 50 tonnes). La hauteur de cette carapace doit être suffisante pour éviter le franchissement de l'ouvrage par les vagues déferlantes, ce qui réduirait l'efficacité de la protection des plans d'eau intérieurs. Les dimensions de la digue sont donc déterminées en fonction des caractéristiques (essentiellement l'amplitude de la houle) de la plus forte tempête se produisant en moyenne une fois tous les trente ans. Si une plus forte tempête se produit, l'ouvrage peut être plus ou moins endommagé mais ne serait pas entièrement détruit et pourrait être remis en état avant la tempête suivante.

Ports maritimes : digues verticales

La houle ne doit pas déferler contre la muraille, faute de quoi, l'effort à prendre en compte est nettement plus élevé : la condition de non-déferlement est que la profondeur au pied de la muraille soit 2 fois l'amplitude de cette vague centennale et la profondeur totale au pied de l'assise soit de 2,5 à 3 fois cette amplitude. (soit une hauteur d'au moins 25 mètres pour des vagues de 10 m.) La muraille est constituée par les blocs ou des caissons en béton armé qui résistent, par leur poids propre, aux efforts imposés par la houle : ils doivent donc être de grandes dimensions pour être suffisamment lourds. Lorsque la muraille est constituée par des blocs empilés les uns sur les autres, ces derniers ont un poids pouvant atteindre la centaine de tonnes, cette limite étant imposée par les performances des engins de manutention utilisés pour les mettre en place. La réflexion de la houle sur les parois verticales en double l'amplitude, imposant ainsi de porter, à un niveau suffisamment élevé la crête du couronnement afin d'empêcher son franchissement. Les digues verticales sont calculées pour la hauteur de la plus haute vague constatée au cours de 100 ans.

Ports maritimes : digues mixtes

Lorsque les profondeurs sont importantes, la digue est souvent de type mixte : la partie inférieure est constituée sous forme d'un ouvrage à talus, surmonté par un ouvrage de type vertical. Les dimensions et la structure de l'ouvrage vertical doivent être suffisantes pour résister aux efforts des vagues déferlantes. Des procédés utilisant des caissons en béton, dont la paroi extérieure est perforée, permettent une meilleure absorption du choc des lames qu'une paroi pleine (Brevet JARLAND). La consommation en enrochements naturels est moindre que pour un ouvrage à talus de même hauteur, la consommation de béton est également moindre que pour un ouvrage de type vertical de hauteur suffisante pour éviter le déferlement. Les houles retenues pour le dimensionnement du projet doivent cependant avoir une fréquence d'apparition cinquantenale (plutôt que trentennale).

Caisson du port de Tanger Med (Jetée pricipale)

Vue générale du port de Tanger Med

Vue générale du port

Phasage de réalisation d’un caisson

LES DIGUES VERTICALES

• Offrent aux navigants des passes et des contours bien délimités : Entrée du port réduite (par rapport aux digues à talus), une section plus faible pour l’entrée de la houle ; • Emprise limitée et peuvent constituer des zones d'accostage côté intérieur. • Les digues verticales pleines sont réfléchissantes : Agitation accrue devant l'ouvrage (Gêne à la navigation) et érosions importantes en pied des structures. • Ces ouvrages offrent peu de souplesse, qu'il s'agisse de l'érosion, du tassement ou des dommages. Une érosion sensible du soubassement ou des matériaux environnants entraînera rapidement une inclinaison notable vers le large du caisson intéressé si l'ouvrage est constitué, par exemple, d'éléments verticaux juxtaposés. • Les tassements différentiels se traduisent très vite par des défauts d'alignement des éléments ; • Les ruptures des grands ouvrages sont souvent totales ou presque et brutales dans bien des cas ; • Les réparations s'apparentent alors à une reconstruction ; • Critères de stabilité des ouvrages verticaux sont plus stricts que ceux prévalant pour les digues à talus (Période de retour plus élevée) ; • Mise en œuvre des structures verticales requiert des moyens très lourds.

Les digues verticales sont réservées aux grandes profondeurs et aux houles modérées : Deux critères conduisant à limiter la possibilité d'occurrence de vagues déferlantes

LES DIGUES A TALUS • Absorption importante de l'énergie de la houle par la carapace : Coefficients de réflexion plus faibles ; • En règle générale elles sont moins franchissables à cote de crête égale et les risques d'affouillement sont atténués ; • Ouvrages réparables par rapport aux autres structures ; • L'avènement des blocs artificiels hydrauliquement ne nécessite pas le recours à des moyens de manutention importants • La construction des digues à talus requiert la fourniture de matériaux naturels de type enrochements de qualité et de granulométrie données dans des volumes pouvant être importants. Ceci peut entraîner d'importantes sujétions qu'il convient de bien appréhender (ouverture de carrières spécifiques, modifications des caractéristiques du profil du fait de la limitation de la granulométrie, nuisances dues au transport, etc...).

LES DIGUES MIXTES sont le plus souvent implantées dans les mers à marnage. Le soubassement en enrochements monte généralement à une cote qui autorise la réalisation à sec de la partie verticale. Ce type d'ouvrage peut également constituer une alternative dans l'hypothèse où le sol support pourrait ne pas supporter le poids d'une digue à talus complète. En résumé, les critères techniques relatifs aux choix du type de digue à retenir sont liés : ■ aux conditions hydrauliques : • la profondeur de l’eau • l’intensité du marnage • la hauteur de la houle ■ aux conditions géotechniques ■ aux contraintes d’exploitation du port : l’agitation résiduelle maximale qui dépend notamment de l’ouverture de la passe et de la réflexion due aux ouvrages • les franchissements admissibles • les emprises souhaitables ■ aux conditions de construction • matériaux disponibles • engins, matériel et équipement requis • aires nécessaires (zone de préfabrication, aire de stockage,...) • contraintes d’approvisionnement.

LOGIGRAMME DE LA CONCEPTION DES DIGUES A TALUS

Phasage de réalisation d’une digue à talus

Phasage de réalisation d’une digue à talus

CONSTITUTION DES DIGUES A TALUS

CONSTITUTION DES DIGUES A TALUS Les dimensions principales d’une digue à talus se calculent en fonction des valeurs :  de la houle de projet  des niveaux atteints par la mer. Si on retrouve presque toujours un noyau, une carapace extérieure et des souscouches, des variations très importantes sont observées au niveau de la partie supérieure (présence ou non du mur de couronnement) et inférieure (type de pied de l’ouvrage) en fonction du type d’ouvrage et de sa profondeur d’implantation et des critères de projet. Les principales contraintes sont liées :  A la nature du sol ;  Aux disponibilités en matériaux de construction ;  Au mode d’exécution des ouvrages (à la fois dépendant de la disponibilité et de la puissance des moyens maritimes pour la construction)

CONSTITUTION DES DIGUES A TALUS

A partir de la houle de projet, le dimensionnement d’une digue à talus consiste à préciser :  La carapace externe,  Le noyau central,  Les sous-couches intermédiaires,  La butée (pied de l’ouvrage),  Le couronnement,  Le talus interne.

CARAPACE Formules pour le dimensionnement des blocs de la carapace La formule la plus utilisées est celle de Hudson (US Army Corps of Engineers

𝑯 = ∆. 𝑫𝒏 𝟓𝟎

𝟑

𝑲𝑫 . 𝒄𝒐𝒕𝒈 𝜶 = 𝑵𝒔

o D = Poids déjaugé du bloc o Ns = Nombre de stabilité o Dn 50 = Diamètre nominal médian

P = Poids moyen d’un bloc (tonnes) ρs = Poids spécifique du matériau ρe = Poids spécifique de l’eau de mer H = Hauteur de la houle de projet (m) (usuellement = Hs, houle significative) α = angle du talus avec l’horizontale KD = Coefficient adimensionnel qui tient compte de la nature et de l’arrangement des blocs . Ce coefficient correspond à un critère dit de « nondommage », dans lequel on accepte :  Jusqu’à 5 % de dommages pour les enrochements naturels et les blocs en deux couches,  L’absence de chute pour les blocs en monocouche (pour lesquels la perte d’un bloc peut engendrer rapidement des dégâts significatifs) o o o o o o

CARAPACE  Le coefficient KD dépend de la nature du bloc et du type de houle (déferlante ou non) (Première estimation : Houle déferlante si Hs > 0.6.h)

Cas du Musoir. Les valeurs de KD sont réduites à  85 % pour les rochers naturels  75 % pour les blocs artificiels,  50 % pour les tétrapodes, qui souffrent sensiblement de l’effet musoir

CARAPACE

CARAPACE Pentes adoptées pour les carapaces  En pratique la pente adoptée est très souvent celle qui correspond au talus naturel des matériaux déversés dans l’eau soit entre 4/3 et 3/2 (H/V).  Pour les enrochements naturels; des pentes à 2/1 et 3/1 sont utilisées soit pour réduire le poids unitaire des blocs soit pour diminuer la réflexion (ouvrages de haut de plage). Dans  ces cas la réalisation du talus nécessite de reprendre (à la grue) la pente naturelle d’éboulement Augmentation du coût.  Pour les blocs artificiels en revanche la réduction de pente entraîne une réduction des forces de frottement et d’enchevêtrement. Pour ces blocs il faut prendre des pentes 4/3 ou 3/2

Digue à talus : Les carapaces en blocs artificiels  Pour tous ces blocs, il est exigé un béton de bonne qualité (résistance à la compression > 30 MPa et à la traction > 3 MPa, rapport eau/ciment > 0,45)

o Son excellente capacité d’imbrication lui semblait réserver à la fin des années 70 un rôle dominant o Mais le désastre de Sines (Portugal) en 1981 a montré sa fragilité (plusieurs ruptures des « ailes ») o Arrivée de blocs en monocouche, ayant des coefficients de stabilité similaires mais plus robustes, a relégué le Dolos (sauf en Afrique du Sud) à un rôle marginal

Digue à talus ; Les carapaces en blocs artificiels

 Plus de 180 applications depuis 1981 démontrent sa fiabilité Coefficient de stabilité élevé, robustesse et facilité de fabrication (voir la photo) sont ses qualités les plus appréciées  La pose en une seule couche exige le respect de plans de pose précis (bien plus que pour les blocs en deux couches) et donc de moyens de contrôle adéquats pour l’entreprise (de plus en plus souvent le GPS),

 Parmi les points faibles, un franchissement relativement important (facilité aussi par l’existence d’une seule couche).

NOYAU

NOYAU

LES COUCHES INTERMEDIAIRES

LES COUCHES INTERMEDIAIRES

LES COUCHES INTERMEDIAIRES : REGLE DE FILTRE

LA BUTEE DE PIED

LA BUTEE DE PIED

LA BUTEE DE PIED

LE COURONNEMENT

LE COURONNEMENT

LE COURONNEMENT

LE TALUS INTERNE

LE TALUS INTERNE

Zc = niveau de la crête