2016-1963 Dimensionnement Pieux PDF
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Commune de PAIMBOEUF
VILLE DE PAIMBOEUF
ETUDES ET PRESTATIONS CONNEXES A LA CONSTRUCTION D’UN PONTON LOURD EN LIEU
ET PLACE DE LA BARGE ACTUELLE
CLIENT
RAISON SOCIALE Ville de Paimboeuf
SCE
RAPPORT
OPERATION Construction d’un ponton « lourd » - Ville de Paimboeuf
REFERENCE 150557-PRO-NC-003
NOMBRE DE PAGES 34
NOMBRE D’ANNEXES 2
SIGNATAIRE
OBJET DE LA
INDICE DATE REDACTEUR VERIFICATEUR APPROBATEUR
REVISION
SOMMAIRE
1. Introduction ............................................................................................... 5
1.1. Contexte de l’opération .................................................................................... 5
1.1.1. L’usage actuel des bords de Loire à Paimboeuf ...........................................................5
1.1.2. Historique du projet .........................................................................................................5
1.1.3. Définition du projet ..........................................................................................................6
1.2. Objet du document .......................................................................................... 6
1.3. Documents de référence ................................................................................. 7
1.3.1. Données d’entrée transmises par la maîtrise d’ouvrage ....... Erreur ! Signet non défini.
1.3.2. Etudes et données d’entrée rassemblées par la maîtrise d’œuvre .. Erreur ! Signet non
défini.
1.3.3. Autres documents de référence .....................................................................................7
1.3.4. Normes et recommandations .........................................................................................7
1.3.4.1. Normes relatives aux bateaux de navigation intérieure ......... Erreur ! Signet non
défini.
1.3.4.2. Eurocodes ...........................................................................................................7
1.3.4.3. Recommandations ..............................................................................................7
2. Hypothèses fonctionnelles ....................................................................... 8
3. Conditions environnementales ................................................................ 8
4. Matériaux.................................................................................................... 8
4.1. Pieux métalliques ............................................................................................ 8
4.1.1. Caractéristiques des pieux .............................................................................................8
4.1.2. Corrosion .........................................................................................................................8
5. Actions et combinaisons ......................................................................... 9
5.1. Actions ............................................................................................................ 9
5.1.1. Poids propre (PP) ............................................................................................................9
5.1.2. Surcharges piétonnes (Qp).............................................................................................9
5.1.3. Batillage (Bat) ...................................................................................................................9
5.1.4. Houle (Houle) .....................................................................................................................9
5.1.5. Courant (Courant) ...............................................................................................................9
5.1.6. Vent (Vent) .......................................................................................................................10
5.1.7. Amarrage (Am) ...............................................................................................................10
5.1.8. Accostage (Acc) .............................................................................................................10
5.1.9. Choc d’embâcle (Em) ....................................................................................................10
5.2. Combinaisons d’actions ................................................................................. 11
5.2.1. ELS ................................................................................................................................11
5.2.2. ELU et ELA ....................................................................................................................11
5.2.3. Bilan ...............................................................................................................................11
6. Modélisation ............................................................................................ 14
6.1. Logiciel utilisé ................................................................................................ 14
6.2. Coupes de calcul ........................................................................................... 14
6.2.1. Pieux de guidage ..........................................................................................................14
6.2.2. Pieu support de palier ...................................................................................................15
7. Prédimensionnement des pieux de guidage......................................... 16
SCE/KGU/150557-PRO-NC-003-A Janvier 2016 / Page 3 / 24
VILLE DE PAIMBOEUF
ETUDES ET PRESTATIONS CONNEXES A LA CONSTRUCTION D’UN PONTON LOURD EN LIEU
ET PLACE DE LA BARGE ACTUELLE
1. Introduction
Afin d’étudier plus en profondeur cet aménagement, un Avant-Projet Sommaire porté par la
Ville de Paimboeuf a permis en 2011 de définir les caractéristiques techniques et
dimensionnelles d’un équipement flottant destiné à l’accueil de navires de plaisance, de
bateaux à passagers, de bateaux patrimoniaux ainsi que de navires techniques de service.
En prévision des élections municipales de 2014 et du changement de l’équipe en place, l’étude
de cet équipement a été stoppée à ce stade.
En parallèle de cette réflexion, un projet de création d’un port mixte pêche/plaisance a été à
l’étude depuis les années 2000. Ce projet a fait l’objet en 2011 d’une étude de programmation
portée par la Communauté de Communes Sud Estuaire (CCSE). Il a été abandonné en 2013
du fait principalement d’un coût d’investissement dépassant les moyens de la CCSE et des
fortes contraintes environnementales. Afin cependant de répondre aux besoins définis par les
principaux enjeux en présence, la ville de Paimboeuf a choisi de réorienter la réflexion sur la
mise en place du ponton flottant.
Les principaux enjeux de l’opération tels qu’énoncés au programme sont les suivants :
■ Améliorer les conditions de travail des pêcheurs professionnels,
■ Offrir des conditions d’accueil de la plaisance en escale et, de manière limitée, pour une
plus longue durée.
■ Créer une halte touristique pour les navires patrimoniaux et les navires à passagers,
■ Préserver les activités techniques existantes liées au Grand Port Maritime et à la
Marine Nationale.
[R2]. Rapport de mission géotechnique G2-AVP n°2015/02701 /NANTS-B réalisé par Geotec
– Novembre 2015,
[R5]. Note de tenue à la mer - Phase PRO n°SCE-KGU-150557 -PRO-NC-004-A réalisée par
le cabinet Jean BOUGIS.
1.3.2.1.Eurocodes
1.3.2.2.Recommandations
Les normes listées au paragraphe précédent pourront être complétées des textes de
recommandations suivants :
■ Recommandations pour le calcul des ouvrages en Site Aquatique, éditées par le
CETMEF (ROSA 2000)
Cet ouvrage fournit de nombreuses recommandations le dimensionnement des
structures en site fluvial ou maritime.
2. Hypothèses fonctionnelles
Les hypothèses fonctionnelles sont précisées dans la note d’hypothèses générales (cf [R3]).
3. Conditions environnementales
Les conditions environnementales sont précisées dans la note d’hypothèses générales (cf
[R3]).
4. Matériaux
Epaisseur (mm) 25 14
4.1.2. Corrosion
Conformément aux recommandations ROSA 2000, les épaisseurs sacrificielles suivantes seront
prises en compte sur les pieux :
■ 1.75 mm dans la zone d’immersion permanente. On considèrera cette épaisseur
sacrificielle de 0 m CM jusqu’au terrain naturel sur les deux faces du pieu,
■ 0.60 mm en zone de fiche, soit depuis le terrain naturel jusqu’à l’arase inférieure des
pieux, sur les deux faces du pieu,
5. Actions et combinaisons
5.1. Actions
Le poids propre de la passerelle est estimé à 40kN. Le poids propre du palier d’accès est
estimé à 4kN.
Nous obtenons ainsi, les efforts horizontaux suivants en tête du pieu support de palier :
■ Période de retour 100ans : 1,72×(20×1,8/2+2) = 34,4 ≈ 35kN,
■ Période de retour 10ans : 1,19×(20×1,8/2+2) = 23,8 ≈ 24kN,
■ Période de retour 1an : 0,80×(20×1,8/2+2) = 16kN,
L’action du vent sur les navires est prise en compte au travers de l’action d’amarrage.
Les efforts d’accostage ELS par défense correspondent aux réactions nominales des défenses
soit 160kN par défense.
5.2.1. ELS
5.2.3. Bilan
■ Pieux de guidage
Pour les sollicitations liées à la houle, nous considérons, de manière conservatrice, les efforts
enveloppes pour l’ensemble des niveaux d’eau (+7,5 /+3,5 / -0,5m CM).
Nous obtenons ainsi, les efforts horizontaux suivants en tête du pieu support de palier :
6. Modélisation
+10,0m CM
Pieu :
Diamètre : 1220mm
Epaisseur :25mm
Epaisseur corrodée :21,5mm
Recouvrements sédimentaires :
Em = 5MPa
Pf* = 0,3MPa -5,0m CM
Pl* = 0,5MPa
α = 1/2
-7,0m à -8,0m CM
Substratum granitique :
Em = 500MPa -10,0m à -11,0m CM
Pf* = 4,88MPa
Pl* = 7,0MPa
α = 1/2
Les recouvrements sédimentaires sont négligés sur le premier mètre afin de prendre en compte
les éventuelles évolutions de la bathymétrie (dragage, mouvements sédimentaires,…).
+7,0m CM
Pieu :
Diamètre : 800mm
Epaisseur :20mm
Epaisseur corrodée :16,5mm
Recouvrements sédimentaires :
Em = 5MPa
Pf* = 0,3MPa
Pl* = 0,5MPa -2,0m CM
α = 1/2 -3,0m CM
Les recouvrements sédimentaires sont négligés sur le premier mètre afin de prendre en compte
les éventuelles évolutions de la bathymétrie (dragage, mouvements sédimentaires,…).
Le coefficient de mobilisation du sol minimal est obtenu à l’ELU 3 est de 1,78. Ce coefficient
correspond à un niveau d’eau de +7,50m CM et un toit du rocher à -7,0m CM.
Nous obtenons bien un coefficient Butée mobilisable/butée mobilisée supérieur à γR,e =1,4.
Le critère de stabilité du pieu vis à vis de la mobilisation du sol est vérifié pour un ancrage de
3,0m dans le substratum.
A noter que l’ancrage dans les recouvrements sédimentaires avec galets ne suffit pas à garantir
la stabilité du pieu vis-à-vis des efforts horizontaux.
7.1.2. Déplacements
Le déplacement maximal en tête de pieu obtenu à l’ELS 3 est de 18,75cm.
Les efforts maximums dans le pieu à l’ELU3 pour un niveau d’eau de +7,50m CM :
■ Cisaillement : 3 557,22kN,
■ Moment fléchissant : 6 859,48kN.m.
Avec :
2A 2 × 809,53
Av : Aire de cisaillement Av = = 515,3cm 2
π π
Fy : Limite de contrainte élastique admissible de l’acier soit 415 MPa,
γM0 : Coefficient partiel pour la résistance des sections transversales soit 1,0.
515,3.10 −4 ( 415.10 3 / 3)
V pl , Rd =
1 .0
V pl , Rd = 12346 ,6 kN
L’effort tranchant est inférieur à la moitié de la résistance plastique au cisaillement, son effet sur
le moment résistant peut donc être négligé.
M c , Rd = 9889,5kN
Nous obtenons bien un coefficient Butée mobilisable/butée mobilisée supérieur à γR,e =1,4.
Le critère de stabilité du pieu vis à vis de la mobilisation du sol est vérifié pour un ancrage de
2,0m dans le substratum.
A noter que l’ancrage dans les recouvrements sédimentaires avec galets ne suffit pas à garantir
la stabilité du pieu vis-à-vis des efforts horizontaux.
8.1.2. Déplacements
Le déplacement maximal en tête de pieu obtenu à l’ELS 4 est de 1,7cm.
La valeur de calcul de la portance du terrain sous la fondation est déterminée par la relation
suivante :
Fcd : Valeur de calcul à l’ELU de la charge de compression axiale sur la fondation profonde,
Rc,d : Valeur de calcul de la portance du terrain sous la fondation,
Rb,k : Valeur caractéristique de la résistance de pointe de la fondation,
Rs,k : Valeur caractéristique de la résistance de frottement axial de la fondation,
γb : Facteur partiel de résistance appliqué à la pointe, soit 1,1 à l’ELU,
γs : Facteur partiel de résistance appliqué au frottement latéral, soit 1,1 à l’ELU.
Ab × k p × p le
*
Rb ,k =
γ Rd 1 × γ Rd 2
ple*, pression limite nette équivalente soit 7,0MPa
kp, facteur de portance pressiométrique soit 0,6,
Nous obtenons :
As ,i × H × q s ,i
Rs ,k =
γ Rd 1 × γ Rd 2
qs,i, frottement axial unitaire limite de la fondation profonde
h, hauteur de la couche de sol.
Nous obtenons :
2,5 × (90 × 2,0)
R s, k = = 355,7kN
1,1×1,15
Avec :
2A
Av : Aire de cisaillement Av = = 258,5cm 2
π
Fy : Limite de contrainte élastique admissible de l’acier soit 275 MPa,
γM0 : Coefficient partiel pour la résistance des sections transversales soit 1,0.
258,5.10 −4 (275.10 3 / 3)
V pl , Rd =
1 .0
V pl , Rd = 4104,2kN
L’effort tranchant est inférieur à la moitié de la résistance plastique au cisaillement, son effet sur
le moment résistant peut donc être négligé.
Nous ajoutons au moment engendré par les efforts horizontaux un moment en tête de pieu au
déport du palier en tête de pieu.
La valeur de calcul de la résistance de la section transversale à la compression uniforme est la
suivante :
A × fy
N c , Rd = = 406,15.10 − 4 × 275.10 3
γ M0
N c, Rd = 11169,1kN
M c , Rd = 2142,2kN
9. Bilan
Suite au prédimensionnement réalisé, les caractéristiques des pieux sont les suivantes :
■ Pieux de guidage :
- Diamètre : 1220mm,
- Epaisseur du tube : 25mm,
- Cote d’arase supérieure : +10,0m CM96,
- Longueur d’ancrage dans le substratum : 3,0m,
- Longueur totale indicative: 20,0 à 21,0m,
- Cote de pied de tube indicative : -20,0m pour les pieux P1 à P3 et -21mCM pour le
pieu P4.