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Conception et dimensionnement des digues talus.
Vocabulaire :
Ouvrages extrieurs des ports : Jete, digue, mole ou brise
lame
Digue : Cest un terme gnral qui couvre toute une varit
douvrage
maritime et fluvial
Jete : Un ouvrage touchant le rivage et avanant en mer en
contact avec
leau des deux cts
Un mle : Un ouvrage intrieur
Brise lames : Son usage est utilis pour les ouvrages qui se
dtachent du
rivage.
Dfense de cte : Dsigne des ouvrages sensiblement parallle la
cte.
Classification :
Les digues verticales
Les digues talus
Les digues mixtes
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Les digues verticales ;
- Contours bien limits
- Constituent des zones daccostage ct intrieur
- Rflchissantes
- Offrent peu de souplesse (rosion, tassement, ..) - Les
ruptures sont totales
- Mise en place complexe
- Incertitudes aux calculs des efforts de la houle
dferlante.
- En gnrale rserv aux grandes profondeurs
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Les digues talus
Coefficient de rflexion plus faible
Moins franchissables
Les risques daffouillement sont attnus
Ncessit de matriaux naturels de type enrochement avec des
volumes importants
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Les digues mixtes
Implantes dans les mers marnage
Alternative la digue talus dans le cas o le sol ne peux le
poids
Le soubassement autorise la partie verticale sec
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SOUBASSEMENT
Augmentation du niveau dassise de la digue talus FONDATION
Cest un filtre entre le soubassement et la digue Elle peut tre
partielle
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NOYAU Le remblai intrieur de louvrage Matriaux tout-venant Cot
infrieur / aux autres matriaux
CARAPACE Dissipation de lnergie Protection de lensemble de
louvrage de la houle Le poids des blocs doit rsister aux efforts
engendr par la houle Ces blocs peuvent tre en enrochement ou
artificiels en bton Bton non arm poss suivant les pentes variant de
3/1 4/3 gnralement en 2
couches
Question ! Le choix des caractristiques du bloc
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BUTEE DE PIED
Limite le risque de glissement
Scurit supplmentaire / affouillement
Etablie laide denrochement
COURONNEMENT Structure en bton pose en partie suprieur de
louvrage .Compos dune dalle
horizontale et un mur vertical
Limite le franchissement
Protge le talus arrire de limpact de franchissement
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CRITERES DE DIMENSSIONNEMENT DES DIGUES A TALUS
Le dimensionnement d'un ouvrage portuaire ou ctier de protection
contre la houle ncessite la prise en compte des contraintes
relevant de divers disciplines tel que : Hydraulique maritime
Mcanique des sols (tudes gotechniques) Rsistance des matriaux
Procds de construction (outillages disponibles) . Les aspects
technico - conomiques
Les aspects hydrauliques sont dterminants dans le
dimensionnement d'un ouvrage maritime parmi les facteurs
intervenant dans l'tude. En particulier, l'valuation de la houle de
projet et le calcul du poids des blocs de la carapace en fonction
des conditions d'tude Il faut galement penser aux problmes lis de
dferlement, le franchissement
et la dure de la tempte pour le dimensionnement (des tudes sur
modles rduits peuvent apporter des rponses ces problmes).
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Dimensionnement des digues talus :
Mthodologie Pr dimensionnement de louvrage partir des formules
dduites, pour une part trs importante, de recherches de
laboratoire. Vrification de la stabilit du moyen de modles
physiques des sections courantes et des points singuliers tels que
le musoir./
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Stabilit des digues talus : Les formules de stabilit donnent le
poids des blocs en fonction de :
H : Hauteur de la houle de projet. T : la priode de la houle de
projet. L : la longueur d'onde.
Angle du talus de la digue par rapport l'horizontale.
: La densit du bton ou d'enrochement utiliss.
Formule de stabilit de Hudson
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Analyse de la relation du Hudson
Intrt d'utiliser des btons dense L'augmentation de la densit
fait diminuer le poids W des blocs paramtres constants W diminue
quand la pente du talus diminue. Importance du choix du site W est
proportionnel H3 (ainsi si H est multiplie par 2 le poids sera
multipli par 8) Le problme du franchissement (Run - up et
Overtopping) : Ce franchissement peut crer une agitation importante
ct bassin (port) et une destruction du talus
Evacuation des eaux
Carapace :
Le poids des blocs de la carapace est dtermin par la formule de
Hudson (ou une autre formule de stabilit)
. Les lments de la carapace sont habituellement disposs en deux
couches
Les ttrapodes de la couche infrieure ont un pied vers le haut et
ceux de la couche suprieure sur un pied vers le talus fin dobtenir
une bonne imbrication.
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Pour le calcul se lpaisseur de cette carapace, Hudson propose la
formule suivante:
o K est un coefficient exprimental dont les valeurs, fonctions
de
la nature du bloc, sont donnes dans le tableau ci-dessous; o n
dsigne le nombre de couches.
Le coefficient de couche (kD ) et la porosit (P) pour diffrents
blocs sont donns par le tableau suivant :
Nombre d'lment de la carapace : Par 1m2 le nombre de bloc Nr est
donn par :
o P est la porosit moyenne donn dans le tableau au - dessus.
31
r
wk.ne
=
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Sous - couches : Entre les blocs de la carapace et le noyau sont
interposes une ou plusieurs couches intermdiaires d'enrochements
leurs rle est de crer un ou plusieurs filtres entre les matriaux
fins du noyau et les blocs de la carapace de grande dimension.
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Bute de pied : C'est l'un des lments les plus importants pour la
stabilit de la digue, on doit y apporter une attention minutieuse.
Son rle est double :
Servir bloquer la carapace extrieure. Rsister
l'affouillement.
Cette bute peut tre construite par les mmes blocs que la
carapace. Mais en gnral on utilise des enrochements. Le niveau
suprieur de cette bute sera 1,2 1,3H sous le niveau des plus basses
eaux observes.
Le poids unitaire des enrochements naturels de la bute de pied
(qui sont souvent les plus utiliss) est prdtermin par la formule
amnage de la relation de Hudson : Le poids unitaire des blocs de la
bute de pied peut tre calcul par une formule dHudson amnage : O h
dsigne la cte de la bute par rapport au niveau de repos
)(cot..1.
..1,03
3
ghH
K
Hw
e
rD
r
=
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Couronnement : Il a une grande importance sur la stabilit de la
digue. S'il est de faibles dimensions, son influence est
ngligeable. S'il est de dimensions grandes il apparat les effets
suivants :
Une rflexion importante la houle qui a tendance entraner les
blocs vers le large.
Effet de choc (gifle) sur le mur qui est d au dferlement. Une
meilleure solution est de raliser un mur de dimension
raisonnable.
Musoir : Les essais ont toujours montrs que le musoir d'une
digue subissait des dommages plus frquents et plus importants
hauteur de houle gale. Pour la carapace des musoirs, on utilise les
mmes types de blocs naturels ou artificiels, mais de dimensions
appropries ou mieux encore de densit plus leve (voir tableau pour
le calcule de musoir KD pour la formule de Hudson selon qu'il y a
ou pas de dferlement).
La destruction des digue talus se fait en premier au niveau de
la carapace qui est soumise l'action de la masse d'eau extrieure
due la vague et celle de l'eau interne qui se dplace dans la
carapace mais dphase par rapport la premire : c'est ce dphasage qui
joue un rle important dans la stabilit de la carapace.
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Dfinition :
Nous dirons quune digue est infranchissable par rapport une
houle de
creux significatif H, si aucune vague ne la traverse par le
haut. Le
sommet des digues talus infranchissables doit se situer une
hauteur
quivalente 1.25 fois le creux maximal de la houle dcennale,
au-
dessus du niveau des plus hautes eaux, cest ce que nous appelons
la cte
darase.
Profil type de la digue principale du port de Sadia
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Inconvnients des digues talus :
Le franchissement :
Ce phnomne peut tre vit par
Soit une superstructure rsistant par son poids la pousse du jet
de lame Soit en largissant la berme B de la crte de l'ouvrage
Soit en levant la cte z d'arase de l'ouvrage.
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Soit en dferlant la houle en avant de l'ouvrage sur un risberme
de pr dferlement de longueur, en gnral, suprieure 50 m.
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Soit par la disposition en haut de carapace, dun bassin de
dversement en forme de canal, d'vacuation soit latralement, soit
par des orifices ou des permabilits dans les blocs de la
carapace.
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Le grand glissement :
L'inconvnient des digues talus est le risque de grand
glissement qui caractrise la rupture d'quilibre de
l'ensemble
"ouvrage + terrain".
La destruction des digues talus :
La carapace est soumise la fois l'action de la masse d'eau
"extrieure" due la vague et celle de l'eau "interne" se
dplaant dans la carapace mais dphase par rapport la
premire. C'est ce dphasage qui jouera donc un rle important
dans le processus de destruction de la carapace. Le dphasage
dpend des caractristiques gomtriques, de la permabilit de
l'ouvrage, pour beaucoup de la priode de la houle.