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Introduction à l’ingénierie maritime et côtière Leçon N°04 : Les ouvrages inter

Introduction à l’ingénierie maritime et côtière Leçon N°04 : Les ouvrages interportuaires – Les quais 1 1- Définition 2 Ce sont des chaussées aménagées au bord de l’eau dans un port, le long des quels viennent accoster les navires pour procéder a des opérations de chargements et de déchargements des marchandises, embarquement et débarquement de voyageurs ou procéder aux opérations de réparations des navires. 2- Charges et efforts 3 • Aux efforts horizontaux : -D'accostage (1) : Un navire approche du quai à une certaine vitesse qui lui confère une énergie cinétique. L’accostage s’effectue donc avec un choc qui impose de violents efforts aux ouvrages. -D'amarrage (2) : Les amarres fixées sur le quai, imposent des efforts qui dépendent : i. Du vent sur le navire, effet de voile, ii. De l’action du courant sur les œuvres morts, iii. De l’agitation du plan d’eau (passage de navire…) -La poussée des remblais (2') : Les terres (ou remblai) retenues par les ouvrages d’accostage sont caractérisé par les grandeurs suivantes : i. Angle de frottement interne, ii. Cohésion du sol iii. Poids volumique du sol à différent niveau Les quais doivent résister : 4 • Aux efforts verticaux - De son poids propre (3) - Des engins de manutention (4) - Des charges sur le terre-plein (5) • Autre charges : - La surpression hydrostatique : Une force occasionnée par un niveau d’eau relativement différent du niveau d’eau moyen. - Les efforts sismiques : Les ouvrages construits dans des zones soumises à des séismes fréquents doivent être conçus pour résister aux effets des tremblements de terre. 3- Différents types de quais 5 3.1 - Quais à blocs en béton 6 3.1 - Quais à blocs en béton Les quais en blocs de béton sont des ouvrages massifs et lourds, qui exigent une fondation offrant une portance élevée sous la base même du mur, ils permettent par contre, d'assurer une assez bonne répartition des charges sur 1a fondation, et de ce fait, peuvent être utilisés en terrains de qualité médiocre, à la condition d'améliorer la portance du sol dans sa partie supérieure proche de la base. Ces quais peuvent être constitués par un mur en blocs de béton préfabriqués, empilés les uns sur les autres. Les blocs sont le plus souvent de forme parallélépipédique sauf ceux de certaines assises qui comportent des chanfreins du côté du remblai. Quelles que soient les caractéristiques du terrain de fondation, les ouvrages en béton sont toujours fondés sur une assise en enrochements tout-venant, ou en sacs de béton immergés. 7 3.1 - Quais à blocs en béton Cette assise a pour but d'offrir une surface régulière à la base du mur, elle permet de supporter au niveau même de la base des contraintes localement élevées. L’assise doit être prolongée sur quelques mètres en avant et en arrière du mur de façon à améliorer la répartition des contraintes sur le sol de fondation. En outre, cette disposition évite ou réduit le risque d’affouillement du mur par un dragage accidentellement bas ou par les remous dus aux hélices des navires. 8 3.1 - Quais à blocs en béton Le remblai immédiatement en arrière du mur est constitué par des matériaux ayant un angle de frottement élevé, en même temps qu’un pourcentage de vide donnant une bonne perméabilité. Pratiquement, le remblai est toujours constitué par des enrochements, au contraire, au-delà du filtre, le remblai est souvent constitué de matériaux de caractéristiques moindres, par exemple du sable ou de l’argile, mis en place par voie terrestre ou par refoulement hydraulique. 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. 9 3.1 - Quais à blocs en béton 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. 10 3.1 - Quais à blocs en béton Avantages : •Excellente durabilité due à la conception robuste des blocs ; •Simplicité de la construction ; •Utilisation des matériaux facilement disponible ; •Contrôle d’exécution relativement facile ; •Bonne réponse aux différents chocs de navire. Inconvénients : •Sensibles aux déformations de leur assise. 11 3.1 - Quais à blocs en béton Phasage d’exécution - Fabrication des blocs. - Dragage de la souille. - Remplissage de la souille par des enrochements 10/50 kg. - Réglage de la souille. - Pose des blocs par des engins de levage terrestres ou flottants. - Construction de la poutre de couronnement en BA qui doit être équipée par les défenses et les dispositifs d’amarrage. - Remblaiement en arrière des quais. - Construction de l’épaulement et du filtre (empêcher l'entraînement des éléments fins vers le bassin). - Remblayage du terre plein. 12 3.2 - Quais en caissons Les caissons sont utilisés pour constituer des quais continus ou des ouvrages à appuis discontinus et peuvent assurer le rôle de soutien des terres dans le cas des ouvrages continus. 13 3.2 - Quais en caissons Les caissons constituent des cellules de section circulaire ou rectangulaire, et sont remplis de remblais ou parfois, partiellement de béton. Ces caissons peuvent présenter un fond et reposer directement sur la fondation. La présence du fond permet de les faire flotter et donc de les pré-fabriquer à sec et de les transporter ensuite à pied par flottaison. Ils sont échoués sur le fond (fondation sur des enrochements ou sur des sacs de béton) par l’intermédiaire des vannes placées au fond des alvéoles. Ils peuvent être sans fond, ce qui permet de les ficher dans le terrain sur une certaine hauteur en procédant au havage à l’intérieur des alvéoles. 14 3.2 - Quais en caissons 15 3.2 - Quais en caissons Les caissons échoués directement sur le fond sont construits dans des cales sèches ou à terre et mis à l’eau par lancement. Ils doivent être les plus longs et les plus hauts possible pour réduire le nombre de manœuvres de pose. 16 3.2 - Quais en caissons Les caissons havés sont en général préfabriqués, en totalité ou par éléments qui se superposent, les éléments sont amenés par flottaison ou suspendus à un engin de levage flottant (dont la force de levage limite les dimensions et le poids des éléments transportés). 17 3.2 - Quais en caissons Avantages : •La technique d’exécution est rapide ; •Caissons avec fond : répartissent mieux la charge sous le fond ; •Caissons sans fond : exercent une contrainte plus forte sur le sol de fondation, •Assure une meilleure résistance au glissement. Inconvénients : •L’ouvrage est plus sensible aux tassements différentiels ; •La fuite des matériaux de remblai dans le cas d’éléments superposés; •Tendance au déplacement sous l’effet des poussées du remblai arrière. 18 3.2 - Quais en caissons Phasage d’exécution Pour les caissons avec fond : - Dragage de la souille - Construction de la souille - Préfabrication partielle ou totale du caisson dans une cale de travaux amené sur le site en flottaison puis échouée sur l’assise soigneusement préparée. Pour les caissons sans fond - Construction du caisson à sec, soit à l’abri d’un batardeau dans une souille asséchée, soit havée directement à partir de la plate-forme existante. - Construction de la poutre de couronnement en BA - Remblaiement en arrière des quais 19 3.3 – Autres types de quais Quai en palplanches Quai mixte (danois) 20 3.3 – Autres types de quais Quai en palplanches Quai mixte (danois) Avantages : •Meilleur comportement charge- déplacement et tassement réduit ; •Transmission optimale de la poussée des terres et de la pression hydrostatique •Une grande résistance à la flexion. Inconvénients : •Risque de fuite des matériaux fin du sol derrière la plate-forme ; •Sensibilité à la corrosion ; •Risque de flambement Avantages : •Supporte d’importants efforts horizontaux. Inconvénients : •Pieux en béton peuvent pas atteindre des grandes longueurs ; •Pieux en acier risquent la corrosion ; •Risque de flambement et de tassement ; 21 3.3 – Autres types de quais Quai en palplanches Quai mixte (danois) Avantages : •Meilleur comportement charge- déplacement et tassement réduit ; •Transmission optimale de la poussée des terres et de la pression hydrostatique •Une grande résistance à la flexion. Inconvénients : •Risque de fuite des matériaux fin du sol derrière la plate-forme ; •Sensibilité à la corrosion ; •Risque de flambement Avantages : •Supporte d’importants efforts horizontaux. Inconvénients : •Pieux en béton peuvent pas atteindre des grandes longueurs ; •Pieux en acier risquent la corrosion ; •Risque de flambement et de tassement ; 4- Etude de stabilité d’un mur de quai 22 Pour vérifier la stabilité de l’ouvrage, on considère différents modes de rupture qui sont relatifs à l’instabilité externe de l’ouvrage. Ces modes de rupture sont principalement : 4- Etude de stabilité d’un mur de quai 23 Rupture par glissement (A) La vérification de la stabilité du mur vis-à-vis du glissement consiste à comparer la composante uploads/Geographie/ introduction-a-l-x27-ingenierie-maritime-chapitre-4.pdf