Conception Et Dimensionnement Des Digues à Talus

Conception et dimensionnement des digues à talus. Vocabulaire : Ouvrages extérieurs des ports : Jetée, digue, mole ou brise lame Digue : C’est un terme général qui couvre toute une variété d’ouvrage maritime et fluvial Jetée : Un ouvrage touchant le rivage et avançant en mer en contact avec l’eau des deux côtés Un môle : Un ouvrage intérieur Brise lames : Son usage est utilisé pour les ouvrages qui se détachent du rivage. Défense de côte : Désigne des ouvrages sensiblement parallèle à la côte.

Classification : • Les digues verticales • Les digues à talus • Les digues mixtes

Les digues verticales ;

- Contours bien limités - Constituent des zones d’accostage côté intérieur - Réfléchissantes - Offrent peu de souplesse (érosion, tassement, ..) - Les ruptures sont totales - Mise en place complexe - Incertitudes aux calculs des efforts de la houle déferlante. - En générale réservé aux grandes profondeurs

Les digues à talus

• Coefficient de réflexion plus faible • Moins franchissables • Les risques d’affouillement sont atténués • Nécessité de matériaux naturels de type enrochement avec des volumes importants

Les digues mixtes

• Implantées dans les mers à marnage • Alternative à la digue à talus dans le cas où le sol ne peux le poids • Le soubassement autorise la partie verticale à sec

SOUBASSEMENT

Augmentation du niveau d’assise de la digue à talus FONDATION •

C’est un filtre entre le soubassement et la digue

•

Elle peut être partielle

NOYAU •

Le remblai intérieur de l’ouvrage

•

Matériaux tout-venant

•

Coût inférieur / aux autres matériaux

CARAPACE •

Dissipation de l’énergie

•

Protection de l’ensemble de l’ouvrage de la houle

•

Le poids des blocs doit résister aux efforts engendré par la houle

•

Ces blocs peuvent être en enrochement ou artificiels en béton

•

Béton non armé posés suivant les pentes variant de 3/1 à 4/3 généralement en 2 couches

•

Question ! Le choix des caractéristiques du bloc

BUTEE DE PIED

• Limite le risque de glissement • Sécurité supplémentaire / affouillement • Etablie à l’aide d’enrochement COURONNEMENT •

Structure en béton posée en partie supérieur de l’ouvrage .Composé d’une dalle horizontale et un mur vertical

•

Limite le franchissement

•

Protège le talus arrière de l’impact de franchissement

CRITERES DE DIMENSSIONNEMENT DES DIGUES A TALUS Le dimensionnement d'un ouvrage portuaire ou côtier de protection contre la houle nécessite la prise en compte des contraintes relevant de divers disciplines tel que : · Hydraulique maritime · Mécanique des sols (études géotechniques) · Résistance des matériaux · Procédés de construction (outillages disponibles) . · Les aspects technico - économiques Les aspects hydrauliques sont déterminants dans le dimensionnement d'un ouvrage maritime parmi les facteurs intervenant dans l'étude. En particulier, l'évaluation de la houle de projet et le calcul du poids des blocs de la carapace en fonction des conditions d'étude Il faut également penser aux problèmes liés de déferlement, le franchissement et à la durée de la tempête pour le dimensionnement (des études sur modèles réduits peuvent apporter des réponses à ces problèmes).

Dimensionnement des digues à talus : Méthodologie Pré dimensionnement de l’ouvrage à partir des formules déduites, pour une part très importante, de recherches de laboratoire. Vérification de la stabilité du moyen de modèles physiques des sections courantes et des points singuliers tels que le musoir./

Stabilité des digues à talus : Les formules de stabilité donnent le poids des blocs en fonction de : H : Hauteur de la houle de projet. T : la période de la houle de projet. L : la longueur d'onde. α Angle du talus de la digue par rapport à l'horizontale.

: La densité du béton ou d'enrochement utilisés. Formule de stabilité de Hudson

Analyse de la relation du Hudson Intérêt d'utiliser des bétons dense L'augmentation de la densité

fait diminuer le

poids W des blocs à paramètres constants

W diminue quand la pente du talus diminue. Importance du choix du site W est proportionnel à H3 (ainsi si H est multipliée par 2 le poids sera multiplié par 8)

Le problème du franchissement (Run - up et Overtopping) : Ce franchissement peut créer une agitation importante côté bassin (port) et une destruction du talus

Evacuation des eaux Carapace : • Le poids des blocs de la carapace est déterminé par la formule de Hudson (ou une autre formule de stabilité) • . Les éléments de la carapace sont habituellement disposés en deux couches • Les tétrapodes de la couche inférieure ont un pied vers le haut et ceux de la couche supérieure sur un pied vers le talus à fin d’obtenir une bonne imbrication.

Pour le calcul se l’épaisseur de cette carapace, Hudson propose la formule suivante:

e=n.k∆ w   γr 

1 3

o K∆ est un coefficient expérimental dont les valeurs, fonctions de la nature du bloc, sont données dans le tableau ci-dessous; o n désigne le nombre de couches. Le coefficient de couche (kD ) et la porosité (P) pour différents blocs sont donnés par le tableau suivant :

Nombre d'élément de la carapace : Par 1m2 le nombre de bloc Nr est donné par :

où P est la porosité moyenne donné dans le tableau au - dessus.

Sous - couches : Entre les blocs de la carapace et le noyau sont interposées une ou plusieurs couches intermédiaires d'enrochements leurs rôle est de créer un ou plusieurs filtres entre les matériaux fins du noyau et les blocs de la carapace de grande dimension.

Butée de pied : C'est l'un des éléments les plus importants pour la stabilité de la digue, on doit y apporter une attention minutieuse. Son rôle est double : • Servir à bloquer la carapace extérieure. • Résister à l'affouillement. Cette butée peut être construite par les mêmes blocs que la carapace. Mais en général on utilise des enrochements. Le niveau supérieur de cette butée sera à 1,2 à 1,3H sous le niveau des plus basses eaux observées.

Le poids unitaire des enrochements naturels de la butée de pied (qui sont souvent les plus utilisés) est prédéterminé par la formule aménagée de la relation de Hudson : Le poids unitaire des blocs de la butée de pied peut être calculé par une formule d’Hudson aménagée : Où h désigne la côte de la butée par rapport au niveau de repos

0,1.γ r .H 3

H w= . 3 γ r  h. cot g (α ) K D . − 1 γ e 

Couronnement : Il a une grande importance sur la stabilité de la digue. S'il est de faibles dimensions, son influence est négligeable. S'il est de dimensions grandes il apparaît les effets suivants : Une réflexion importante la houle qui a tendance à entraîner les blocs vers le large. Effet de choc (gifle) sur le mur qui est dû au déferlement. Une meilleure solution est de réaliser un mur de dimension raisonnable. Musoir : Les essais ont toujours montrés que le musoir d'une digue subissait des dommages plus fréquents et plus importants à hauteur de houle égale. Pour la carapace des musoirs, on utilise les mêmes types de blocs naturels ou artificiels, mais de dimensions appropriées ou mieux encore de densité plus élevée (voir tableau pour le calcule de musoir KD pour la formule de Hudson selon qu'il y a ou pas de déferlement).

La destruction des digue à talus se fait en premier au niveau de la carapace qui est soumise à l'action de la masse d'eau extérieure due à la vague et celle de l'eau interne qui se déplace dans la carapace mais déphasée par rapport à la première : c'est ce déphasage qui joue un rôle important dans la stabilité de la carapace.

Définition : Nous dirons qu’une digue est infranchissable par rapport à une houle de creux significatif H, si aucune vague ne la traverse par le haut. Le sommet des digues à talus infranchissables doit se situer à une hauteur équivalente à 1.25 fois le creux maximal de la houle décennale, audessus du niveau des plus hautes eaux, c’est ce que nous appelons la côte d’arase.

Profil type de la digue principale du port de Saîdia

Inconvénients des digues à talus : Le franchissement : Ce phénomène peut être évité par • Soit une superstructure résistant par son poids à la poussée du jet de lame • Soit en élargissant la berme B de la crête de l'ouvrage • Soit en élevant la côte z d'arase de l'ouvrage.

• Soit en déferlant la houle en avant de l'ouvrage sur un risberme de pré déferlement de longueur, en général, supérieure à 50 m.

• Soit par la disposition en haut de carapace, d’un bassin de déversement en forme de canal, d'évacuation soit latéralement, soit par des orifices ou des perméabilités dans les blocs de la carapace.

Le grand glissement : L'inconvénient des digues à talus est le risque de grand glissement qui caractérise la rupture d'équilibre de l'ensemble "ouvrage + terrain". La destruction des digues à talus : La carapace est soumise à la fois à l'action de la masse d'eau "extérieure"

due à la vague et celle de l'eau "interne" se

déplaçant dans la carapace mais déphasée par rapport à la première. C'est ce déphasage qui jouera donc un rôle important dans le processus de destruction de la carapace. Le déphasage dépend des caractéristiques géométriques, de la perméabilité de l'ouvrage, pour beaucoup de la période de la houle.