Quais-poids

8/3/2019 Quais-poids

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REPUBLIQUE DU SENEGALMINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERJEUR, DES UNIVERSITES ET DES

C.U.R

ECOLE POLYTECHNIQUE DE THIESDEPARTEMENT GENIE C I

PROJET DE FIN D'ETUDESEN VUE DE L'OBTENTIONDU DIPLOME D'INGENIEURDE CONCEPTION

D ttC C iOB Q l-pqidl Av nta Inco ft

P npediv pour 0' Autollom de akar

Auteur: Moussa SEYE

Directeur interne: Pro Sni TAMBA, Chefde Dpartement Gnie Civil de l'E .P.TDirecteur externe: Mf. El Hadji NDIEGUENE, Chefde division Infrastructure etsuperstructure du Port Autonome de Dakar

Anne acadmique: 2008 - 2009


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PFE : Co nstruction de Quais - poid s : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Ddicaces

/ries parents/ries frre etsurs

/ries amis etcollguesPour le soutieat. les coases. les encouragementset les prires

Ou Ils mont apports depuis le dbut de ma scolarlf

Prs e n t pa r Mou ssa SEYE 2008/2009


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PFE : Construction de Quais- poids: Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

RemerciementsJe tiens remercier le Professeur Sni TAMBA, Professeur titulaire et Chef de

Dpartement de Gnie Civil d'avoir bien voulu accepter d'tre mon Directeur interne. De parson encadrement de quali t il m'a permis de bien traiter le sujet .

Je remercie aussi le Directeur Gnral du Port Autonome de Dakar d'avoir accord mamodeste personne de travailler pour sa socit.Je remercie tout particulirement Mr El Hadji NDIEGUENE, Chef de DivisionInfrastructures et superstructures du Port Autonome de Dakar d'avoir eu confiance en moi en

me proposant ce sujet. Il ma donn le privilge de travail ler avec eux sur les ouvrages qui sontau cur des projets du Port de Dakar. De par sa gnrosit il a eu a assur tous mesdplacements Dakar. Il m'a fait partager son exprience professionnelle enrichissante dansle domaine des ouvrages maritimes. Les conseils qu'il m'a donns et ces pertinentesinterventions m'ont permis d'atteindre mes objectifs. Je le remercie aussi d'avoir mis madisposition son assistant Ibrahima CISSOKHO, Ingnieur pour que je sois dans les conditionsoptimales pour mener bien le sujet .

Mes plus sincres et chaleureuses remerciements vont galement l 'endroit de IbrahimaCISSOKHO Ingnieur et la fois ancien. Son exprience, sa disponibili t, son ouvertured'esprit, son engagement et surtout ses qualits humaines ont t un prcieux recours pour larussite de cette tude. J'exprime toute ma reconnaissance envers lui pour le travail de titanqu'il a eu abattre pour la russite de mon projet de fin d'tude ainsi que Mr KANDJ pourses conseils.

Je remercie toutes les personnes qui ont particip la ralisation de ce projet de prs oude loin .

C'est une grande occasion pour moi d'exprimer mes remerciements Monsieur PaGOMIS, Photographe professionnel l 'cole, pour tous les conseils qu'il m'a prodigudepuis mon arrive cette cole et son attachement ma modeste personne. Je le remercieaussi pour les sacrif ices et l'apport historique l'endroit de notre chre et grande cole qu'estcole Polytechnique de This.

Je remercie aussi toute la famille polytechnicienne: les professeurs et l 'administrationpour assurer notre bonne formation, le COUD pour notre bien tre social, les vigiles pourveil ler notre scurit, les femmes mnagres pour la propret de nos chambres ainsi que lesemploys du restaurant.

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PFE : Construction de Quais- poids : Avantages , Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Sommaire

Construction de quai-poids : avantages, inconvnients et perspectives pour le Port Autonomede Dakar.

Le but de ce projet est de donner une solution parmi les quai-poids suivant les conditionsdu PAD (Port Autonome de Dakar) celui qui serait le plus rentable su r le plan technique etconomique.

Le travail consistait d'abord faire un e tude bibliographique des diffrents types de qua ispossibles et de faire une prsentation des donnes du Port Autonome de Dakar (PAD) quinous permet de situer et de donner un contexte particulier au sujet. Ce s donnes concernent lasituation gographique de l'ouvrage, les conditions mtorologiques et nautiques du PAD. Pa rsuite le projet a fait ressortir dans tous les angles (techniques, cot, durabilits, entretien,risques . . .) l 'utilisation des quais-poids pour le PA D . Cet te tude qui aprs choix pertinent dedeux ouvrages massifs (quai en blocs et quai en voile) a permis de donner desrecommandations et des solutions au PA D pour la construction de quai . Ce choix a t motivd'abord par les conditions gographiques et gotechniques du site puis pa r les aspectstechniques et conomiques dont ces types de quais assurent. Mais aussi le choix du quai envoile en contrefort a donn une originalit notre tude pars qu'il n'ajamais fait objet d'tudeau PAD . A partir de cette tude on a vu qu e le mu r contrefort de pa r sa structurationprsente une stabilit d'ensemble avre . La disposition du contrefort au droit des bollards oule mu r est plus soll ici t a permis de rsoudre d'une part la stabili t de l'ouvrage . Ce t ouvragemontre de visu qu'il t ient en compte l 'aspect conomique car une bonne partie du bton a tremplace par l'enrochement grce la conception donne au mur.

Le mu r en blocs nous a permis de faire une conception d'un ouvrage dont la disposition etla forme relve d'une ingniosit remarquable. La stabili t interne savoir le glissemententre blocs a t largement assur aprs un choix pertinent des dimensions des blocs desassises .

Pour assurer une stabili t d 'ensemble de ces ouvrages on a supprim les sous-pressions auniveau de la base en disposant des tuyaux d'vacuation pour l ibrer l 'eau. La prsence d 'unetelle force serait fatale p ou r l 'o uv ra ge c ar on pourrait assister des rosions voire mme unsoulvement du quai.

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Enfin le sujet devrait terme, suivant les conditions mtorologiques, gotechniques,d'exploitation spcifique au PAO donner des recommandations sur le type de quais-poids leplus adapt et le plus opt imal en vue des futurs projets de construct ion de quais.

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Liste des tableauxPage

Tableau 2.1 Rsultats de calcul de la stabilit du quai en blocs 37Tableau 2.2 : Rsulta ts de calcul de la stabili t au glissement des blocs 38Tableau 2.3 Rsultats de calcul de la stabilit du quai en voile 53Tableau 3.1 : Dsignation et quantit des postes du quai en blocs 60Tableau 3.2 : cout de ralisation du quai en blocs 61Tableau 3.3 : Dsignation et quantit des postes du quai en voile 63Tableau 3.4 : cout de ralisa tion du quai en blocs.. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ...... .. . .. ......... . 64

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Liste des figures

PageFigure 1.1 : Quai en maonnerie 5Figure 1.2 : Quai en blocs de bton , 6Figure 1.3 : Quai en caissons 8Figure 1.4 : Quai en voile de bton arm 9.Figure 1.5 : Quai en gabions 9.Figure 1.6 : Quai danois . . _ 10Figure 1.7 : Quai en paroi moule 11Figure 1.8 : Quai surpieux 12Figure 2.1 : Coupe type du quai en blocs de bton 21.Figure 2.2 : Coupe type du quai en blocs avec inventaire des forces 26Figure 2.3 : Coupe type du quai en blocs voile .40Figure 2.4 : Coupe type du quai en voile avec inventaire des forces 43

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Liste des abrviations et symboles

Organi smePAO: Port Autonome de Dakar

G nralitsUn its

V: Vo lumeW: PoidsQ: PoidsOc : PoidsQT : Poids des terresM : MomentF : facteu r de scuritel : paisseur de vo ileel : paisseur de vo ileH : hauteur

Eac : force d'accostageEam : force d 'amarrageEam (x): force d 'amarrage suivant l 'horizontaleEam(y) : force d 'amarrage suivant la verticalecr : contrainte

Prse nt par Moussa SEYE

TTTTT.m

m

mm

TTTT

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PFE: Construction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Per spectives pour le PAD

Proprits des solsUnit

y : poids volumique du solYs : poids volumique des grains solidesYw : poids volumique de l 'eauYd : poids volumique du sol secy' : poids volumique du so l djaugc : cohsion

Pousse des terresKa : coefficient de pousse de RankineK:a : coefficient de pousse de CoulombKa : coefficient de pression au reposPa: Pousse

B : largeur de fondationD : distance d'encastrementNq : facteur de capacit portanceNe: facteur de capacit portanceN : facteur de capacit portancee : excentricitb : largeur de semelle

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Fondation

T

mm

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PFE : Constru ction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PA D

TABLEAU DES MATIERES

Ddicaces_ .iRemerciements iiListe des tableaux , .ivListe des figures vListe des abrviations et symboles viTableau des matires viiIntroduction 11. ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES DES TYPES DE QUAIS ET PRESENTATION

DES DONNEES 31.1. Fon ctions des ouvrages d'accostages 31.2. Les types de quais 31.3. Prsentation des quais .4

1.3.1. Les qu a is-po ids . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 41.3.1.1. Quais en maonnerie de pierre ou en bton coul su r place .41.3.1 .2. Quai en bloc de bton de ciment arrims ou en blocs de bton arm

prfabriqus 51.3.1.3. Quais en ca issons chous ou havs 71.3.1.4. Qu ais en vo iles de bton arm, raidis, sur semelle 81.3.1.5. Quais en gabions de palplanches plates 9

1.3.2. Quai prsentant un cran plan.. .. 101.3.2.1. Qu a i en palplanche module 101.3.2.2. Qu ai en paroi moule Il

1.3.3. Quai sur pieux ou piles 121.4. Les diffrents typ es d'efforts agi ssan t su r les ouvrages d' acc ostages 12

1.4.1 . Les efforts hori zontaux 121.4.1 .1. Les efforts d'accostage '" 121.4.1.2. Les efforts d'amarrage .. . . . . . . . . . . . . .. .. . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . .. .. ............ 121.4.1 .3. Les efforts dus au vent sur les engins de lavage et les superstruc tures. 131.4.1.4. Les forc es dues la houl e 131.4.1.5. Po ussedesterres 131.4.1.6. Surpression hydrostat iqu e 13

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1.4.1.7. Butedesol. 131.4.2. Les efforts verticaux 14

1.4.2.1. Poids propre des ouvrages 141.4.2.2. Surcharges d'exploitation 14

1.5. Donnes relat ives au Port Autonome de Dakar. 141.5.1. Situation gographique de l'ouvrage 141.5.2. conditions mtorologiques Dakar ' ' 141.5.3. Donnes nautiques 15

1.5.3.1. Lesmares 151.5.3.2. La houle 151.5.3.3. Courants ctiers 161.5.3.4. Transport littoraux 16

2. ETUDES TECHNIQUES DES QUAIS-POIDS 172.1. Hauteur des ouvrages d'accostages 172.2. Thorie sur le calcul du mur de quai...... . . .. . .. 182.2.1. Stabili t d'ensemble 18

2.2.1.1. La stabilit au renversement... . . . . 182.2.1.2. La stabilit au glissement. 192.2.1.3. La position de la rsultante 202.2.1.4. La capacit portante 20

2.2.2. Stabilit interne 202.3. Exemple pratique de calcul de mur de quai 20

2.3.1. Mur en blocs 202.3.1.1. Description du quai en bloc 202.3.1.2. Hypothses de calcul. 23

a. Surcharge su r terre-plein 23b. Gradient hydraulique 23c. Matriaux des blocs 24d. Matriaux du remblai derrire le quai 24e. Matriaux paulement 24f. Effort d'accostage. . . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . . .. . . . .. . . . . . .. . . .. . . . .. . . .. .. 24g. Effort d'amarrage 24h. Engins de manutention. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .241. Caractristiques gotechniques du sol. 25J. Coefficients de scurit.. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . 25

2.3.1.3 Calcul effectif du mur. 26a. Sollicitation des bollards 26b. Sollicitation de remblais................................................. 27c. Sollici tat ion des remblais sur terre-plein.............................. 30d. Sollicita tion d'accostage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . ... 31

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e. Surcharge sur le quai 32f. Poids du mur. 32g. Calcul de la contrainte admissible du sol. 34

2.3.1A Vrification de la stabilit du quai 35a. Vrification de la stabilit au niveau de l'assise...... ......... . ..... 35b. Vrification des blocs tous les niveaux .... . . . . .. . . . . . . .... . . . .. .. .. 38

2.3 .2. Quai en voile 382.3.2.1. Description du quai en voile 382.3.2.2. Prdimensionnement du mur de quai 39

a. Prdimensionnement des paisseurs 39b. Prdimensionnement de la semelle 39

2.3.2.3. Hypothses de calcul . AOa. Surcharge sur terre-plein AOb. Gradient hydraulique .40c. Matriaux des blocs 41d. Matriaux du remblai derrire le quai 41e. Matriaux paulement. .... .. . . . .. . . .. .. .. . . . .. .. . . . . . . . . . . .. . . .. .. ..... . 41f. Effort d'accostage 41g. Effort d'amarrage Alh. Engins de manutention AI1. Caractristiques gotechnique du sol.. , .. . . . . . 41J. Coefficients de scurit 41

2.3.1.5 Calcul effectif du mur 43a. Sollicitation des bollards.. 43b. Sollicitation de remblais .44c. Sollicitation des remblais sur terre-plein 47d. Sollicitation d'accostage 47e. Surcharge sur le quai A8f. Poids du mur. A8g. Bute 49h. Calcul de la contrainte admissible du sol. .. . .. 50

2.3.1.6 Vrification de la stabilit du quai 513. ENTRETIEN DES MURS DE QUAIS ET EVALUATION DES COUTS .55

3.1. Entretien des ouvrages des quais-poids................................ .... . .. . . . .. .. .. . .. 553.1.1. Prsentation sur l 'entretien des ouvrages d'accostages 553.1.2 . Transformation des ouvrages d'accostages 55

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3.2. Evaluation des cots. . . . .. . . .. . .. . .. .. . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . 553.2.1. Dfinition des postes 57

3.2.1.1. Dragage de la souille 573.2.1.2. Moellons de fondat ion 573.2.1.3. Couche de rglage 573.2.1.4. Fourni ture et pose de gotextile 573.2.1.5. Confection de blocs de bton 573.2.1.6. Pose de blocs de bton 583.2.1.7. Ralisation de massif de structure 583.2.1 .8. Pose de bollards 583.2.1.9. Pose de dfenses et accessoires 583.2.1.10 . Excution de l 'paulement. 583.2.1.11. Pierre de couronnement. 583.2.1.12. Pose d'chelles 593.2.1.13. Fabrication et pose de sacs de gotextile 593.2.1.14. Excution et pose du mur en bton arm 59

3.2.2. Quais en blocs 593.2.2.1. Dsignation des postes et calcul de leur quantit 593.2.2.2. Cot de ralisation du quai en blocs 60

3.2.3. Quai en voile 623.2 .3.1. Dsignation des postes et calcul de leur quantit 623.2.3.2. Cot de ralisation du quai en voile 63

3.3. Comparaison financire .... . . . . ...... .. . .... . . .. .. . . .. . . .. .. . .. .. . . . .. . . . . .. . .. . . . . . .... .... 65CONCLUSION GENERALE ET RECOMMANDATION 67LISTE DES ANNEXES 69

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IntroductionAu cours de ces trente dernires annes les mutations technologiques en matire de

manutentions portuaires ont, comme dans beaucoup de secteurs, profondment boulevers lepaysage des ports.

Les ports sont transforms maintenant en des ensembles industriels o les notions deproductivit et de comptitivit sont devenues la rgle. Ainsi pour assurer un dveloppementconomique dans le domaine maritime il devient ncessaire de faire des tudes approfondiessur les ouvrages portuaires qui sont durables et qui rpondent aux exigences techniques touten minimisant le cot d'investissement.

Les terminaux portuaires (passagers, ptrole, contrle, vrac solides ... ) comportent desouvrages d'infrastructures appels aussi ouvrages d'accostages et d'amarrages des navires etdes ouvrages de superstructures, pour la manutention et le stockage.

Ces ouvrages ont t toujours pour le Port Autonome de Dakar des centres d'tudes et dertlexions. C'est ainsi qu'en 1975 le PAO avait lanc un appel d'offre sur la construction dequais sur huit(8) tronons et un prolongement du quai de pche. Beaucoup de variantes dequai ont t propos par les entreprises soumissionnaires et certaines ont t ralises durantcette priode. Aujourd'hui, encore, le PAO s'active davantage sur la construction et larhabilitation de quais . Ainsi on assiste en 2007 un projet d'extension du Terminal Conteneur au Mole 5 et un projet de rhabilitation du mole 2 du Port Autonome de Dakar.

Le port de Dakar, dans la mme mesure, pour pouvoir amliorer son exploitation etcontribuer davantage au dveloppement du Sngal, s 'ouvre encore sur des possibilits deconstruction d'ouvrages d'accostages.

Vu le rle important de l 'exploitation maritime dans l 'conomie du Sngal, il urge deconcevoir des ouvrages d'accostages relativement moins chers et qui sont techniquement bienconus.

Le prsent projet de fin d'tudes se propose d'tudier les quai-poids suivant les conditionsdu PAO. Il s'agit galement, la suite de cette tude, de proposer un type de quai qui rpondaux aspects techniques et qui est la fois conomique enfin que le Port Autonome de Dakarpuisse optimiser son exploitation.

Le travail est compos de trois chapitres. Le premier chapitre prsente une tudebibliographique des quais en exposant les variantes de quai , leurs fonctions et les diffrentesforces et prsente aussi des donnes nautiques, mtorologiques et gographiques au PAO. Lesecond traite l 'tude technique des quais en poids. Le troisime chapitre donne d'abord des

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recommandati ons sur l'entretien des ouvrages ensuite une valuati on financire des deu xvariantes de quais tudis et enfin une comparaison financire et technique.


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napitr; 1 L . Pit

_1 >U11.

Les quais-poids sont des ouvrages d'accostages donc ont pour rle d'offrir aux naviresune opportunit de se stationner et procder des oprations de transbordements demarchandises ou de voyageurs, d'avitaillement ,d' arm ements ,de remisage ou de rparation flot ou enfin pour attendre la l ibrat ion d 'un poste d'opration.

Ces ouvrages sont aussi appels ouvrages massifs . Ils assurent le soutnement des terres etleur stabi lit d'ensemble est assure par leur poids propre et prsentent une fondation qui estcontinue.

Certains ouvrages d'infrastructures ont la particularit d'tre fonds prs du fond dubassin et d 'autres en profondeur; encastrs dan s le sol.1.1Fonctions

Par dfinit ion un quai est un ouvrage intrieur du port qui assure les fonctions essentiellesque sont :

./ Se munir d'un dispositif d'appui pour permettre l'accostage et l'amarrage des navires

./ Assurer une liaison entre la terre et le navire qui est assure par un terre-plein desquais . Le dispositif de liaison supporte donc une partie ou tout le matriel demanutenti on se rvant la rception et au transport des marchandises ou les voyageurs.

. / Souten ir les terres la limite de l 'e au : ce soutien des terres peut faire intervenirl'ouvrage lui-mme ou un ouvrage accessoire, par exemple un talus d'enrochement.La liaison n 'e st pas seul emen t assure par l 'ouvrage d'accostage mais aussi par lesterre-pleins situs en arrire de l'ouvrage.

Donc les quai s-poids assurent les troi s fonctions d'accostage et l'amarrage des navires, laliaison avec la terre et le soutient des terres (assure une liaison directe ent re le navire et lesinfrastructures terrestres du port).Mais les quais-poids prsentent une situation part icu lire qui est du e son poids propre etsuivant les conditions d'utilisations de ce type de quai.

Les quais-poids se construisent que sur un sol de bonne portance ou un sol subissant untraitement particulier. Ils ont un poids propre trs important.1.2 Les type de guais

Il existe plusieurs types de quai su ivant leurs condit ions de mise en uvre et de possibilitd'excution. Certains sont fonds en surface en fonction des cond itions gotechniques du siteet d'autre en profondeur.


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PFE: Construction de Quais- poids: Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Les quais-poids suivant leur mode de mise en place et les matriaux constituant l 'ouvrageprsente trois variantes:

Quais en maonnerie de pierres ou en bton couls sur place Quais en blocs de bton Quais en caissons chous ou havs Quais en voiles de bton arm, raidis, sur semelle Quais en gabions de palplanches plates

Hormis ces ouvrages dits massifs il existe d'autres types de quais: Quai prsentant un cran plan Quai sur pieux ou pi les

1.3 Prsentation des guais

1.3.1 Les guai-poids1.3.1.1 Quais en maonnerie de pierre ou en bton coul sur place

Ces types de quais sont conus sous la forme de murs massifs en maonnerie de pierre ouen bton de ciment. L'emplacement de l'ouvrage est dragu avant la construction demaonnerie pour viter un dsquilibre du sol qui peut dstabiliser l'ouvrage construit(dcomposition du sol, risques de glissements du sol).Sa construction est labore ainsi:i. A SEC

l'abri d'un batardeau l 'abri temporaire d'un caisson mobile air comprim l'abri d'un caisson perdu air comprim qui reste sur p lace pour constituer unepartie de l'ouvrageAvant dragage du bassin, dans une fouille mise sec par rabattement de la nappe

ii) SOUS L'EAUPar injection d'un mortier de ciment spcial (colcrete) dans les agrgats mise en place l'avance dans des coffrages (exemple pile du quai Herman du Pasquier au Havre)Par coulage direc te du bton sous l'eau avec des procds spciaux pour vi ter ledlavage: on peut, par exemple, dverser dans le bton dj en place avantcommencement de la prise (exemple: quai Gambetta Boulogne-sur-Mer).

La partie immerge au-dessus des basses mers est construite sec entre des coffragesmoyennant les prcautions habituelles du '


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Il faut noter que les ouvrages continus doivent tre coups de joint de dilatation et de retrait,tous les 20 30m; les prcautions ncessaires pour viter une fuite des remblais par desjoints.

i veau constant l' .' "? L ~ i ~ O , ? 3 5 m, . . - ', . /://h , " 1 1. . , - ~ .. '. , ; ;\

' 0, ' :f o ' t e fl l b l31en(0.001 . '. < , seu le tl \ uu f t . t ~- '- ' .- : -t:.:.- :,. -" -". . " l" / ./;:.' 0. . . : . ..- : . .. . " 0 .: ' . , I- . ' -: '. ,. ' ( //

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Figure 1.1 : Quai en maonnerie

1.3.1.2 Quai en bloc de btonLe mur des quais peut tre constitu en bloc de bton, prfabriqus, empils les uns des

autres.L'empilage peut s 'effectuer aussi par assises imbriques ou par piles juxtaposes, Ces

assises imbriques permettent d'assurer une meilleure rpartition des efforts locaux provenantd'un tassement de la fondation, d'une pousse plus forte, ou de la raction des amarres. Maisil faut noter que les piles juxtaposes permettent une reprise assez facile de l 'ouvrage en casde dsordres limits : les piles produisent un tassement pralable sous chacune d'elles etpeuvent ensuite tre reprise en position dfinitive. Cette disposition parait tre prfre pourles ouvrages de grande hauteur, d'autant plus que le tassement peut tre acclr par unccharge temporaire de chaque pile au moyen de blocs, Les blocs sont de plus souvent de formeparalllpipdique sauf ceux de certaines assises qui comportent des chanfreins du ct duremblai pour former une chaise, ou ceux de l 'assise de base qui comportent un patin. On peutPrsent par Moussa SEYE 2008/2009


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PFE: Construction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAO

tre amen les solidariser entre eux pa r des systmes tenon et encoches ou par desarmatures mtalliques (rails) dans des puits verticaux, de la mme faon que les assises degrandes digues verticales, pour viter le glissement relatif des assises . Il est possible tout demme d'envisager des blocs de formes paral llpipdiques, mais comportant des videments leur partie an tri eur e p o ur reporter la charge verticale du cot du remblai et amliorer lecentrage de la rsultante su r la base. Le couronnement des quais en blocs est toujoursconstitu pa r une poutre en bton coule su r place, coupe de joints de dila ta tion et de retraitdans laquelle sont fixs les bollards ; des arm at ur es so nt so uv ent ncessaires pour cette poutrersiste aux efforts de torsion et de f lexion dus la raction des amarres.La pose des blocs de bton s 'effectue au moyen d'engin de lavage terrestre ou plus souventflottants de la mme faon que pour les murai lles ou les carapaces des digues.Ces ouvrages sont toujours raliss en site nautique ; ils exigent des moyens de levagepuissants mais on t l'avantage de rduire au minimum les travaux excuter su r place. Il estrecommand de mettre en place un cavalier en tout-venant rocheux en arrire du mur, fortfrottement interne pour rduire la pousse , et granulomtrie grossire pour viter la fuite defines au travers des nombreux joints du mur, notamment en bassin marnant.

Co u pa tvpe u u q um

.-/( ._ --- .c


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PFE : Con struction de Quai s- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

1.3.1.3 Quais en caissons chous ou havsLes caissons peuvent tre prfabriqus partiellement ou totalement dans une forme de

radoub ou une cale de travaux . Ils sont utiliss pour constituer des quais continus ou desouvrages appuis discontinus et peuvent assurer le rle de soutien des terres dans le cas desouvrages continus.

Gnralement on utilise des caissons en bton arm, ou prcontraint, de forme prismatique(cylindriques ou paralllpipde) mais aussi il existe des caissons en mtalliques .

Ces caissons sont constitus de cellules circulaires ou rectangulai res et sont remplis deremblais ou parfois de bton maigre ou de sable compact par vibration ou de tout-venantavant d'tre sollicits par la pousse des remblais arrires. Durant la mise en uvre on doitviter de laisser passer les lments fins du remblai entre les caissons . Aprs stabilisation lescaissons sont couronns par une poutre continue en bton arm (poutre d'accostage) quidonne un front d'accostage rectiligne. Les caissons peuvent aussi tre mis en place carts lesuns des autres, pour constituer un front d 'accostage discontinu et servir de support uneplate-forme nervure en bton pour la circulation des engins de manutention . Le quai desAmriques du Havre est un exemple avec un rapport de diamtre des caissons (24mextrieurement et avec parois mince de SOcm d'paisseur) la hauteur du quai de 24 m valant1 est particulirement important pour ces genres d'ouvrages .

Si le sol de bonne capacit portante se trouve assez bas par rapport au fond du bassin,l 'chouage du caisson ce niveau conduit augmenter sa hauteur et draguer une souille devolume trs important. On peut prfrer augmenter la hauteur du caisson et , sans fond , ledescendre par havage au travers des couches de mauvais sol , jusqu'au bon niveau defondation, mais le havage est dlicat et coteux. A ce niveau il faut noter qu'en site nautiquel'utilisation des caissons c hou s ou havs qu 'en site terrestre du fait de la rduction de lahauteur draguer ou haver.

Cette technique est comptitive que pour les quais de grandes hauteurs (environ 20 m etplus surtout en bassin marnant) et pour des quais de grandes longueurs.


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Joint caisson

-=.'"

REMSLA I

Poutre de couronnement

Figure 1.3 : Quai en caissons1.3.1.3 Quais en voiles de bton arm, raidis, sur semelle

Ces quais se rapprochent des quais continus en caissons cylindriques chous dont leradier serait conserv, la partie arrire supprime , la partie avant aplanie et les parties latralestransformes en contrefort. Ils ont gnralement de 14 m de hauteur; c'est le cas du quai Gand. La rsistance du mu r au glissement horizontal est amliore pa r un ancrage ralis pa rune bche qui est mme constitue d'une forte poutre. Grce un patin les contraintes sousl 'a rte de la semelle sont rduites tout en assurant une meilleure rparti tion des charges su r lafondation.

Si l'paisseur du voile antrieur est relativement faible 80 cm), il est prudent de prvoirun front d'accostage en su rp l om b p ar ex em pl e en faisant dborder de tte en avant du voile defaon viter que ce de rnier s oit e ndo mm ag pa r le choc d'un navire. Ce s ouvrages sontfonds en surface .


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Figure lA : Quai en voile de bton arm1.3.1.4 Quais en gabions de palplanches plates

Ces quais sont constitus par des palplanches mtalliques plates, battues verticalement etassembls sous forme de piles circulaires, ou d'enceintes gabionns. Ces gabions sparspeuvent former un front d'accostage discontinu et jointif, constituent un soutnement d'unremblai arrire. Pour cette dernire situation sa hauteur peut tre rduite et le rideau arrire(partie arrire du gabion) ne joue que le rle d'ancrage. Les parois de ces cellules nesupportent aucun effort de flexion mais simplement des efforts de traction normaux la lignedes joints qui doivent videmment, tre conus pout permettre un agrafage suffisammentrsistant des palplanches l'une aprs l'autre.

8 gabions circulaires avec palplanches-raccords 45" et un ou deuxarcs de connexion

. b : gabions cloisonns avec palplanches-raccords il 120"Figure 5 : Quai en gabions



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PFE : Con struction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

1.3.2 Quai avec cran planLa pousse des terres et les autres efforts appliqus sont transmis, par flexion de l'cran,

au sol de fondation (fiche encastre ou simplement bute) et un ou plusieurs ancrages dansla partie suprieure de l'cran.

1.3.2.1 Quai en palplanche moduleLes ancrages sont le plus souvent constitus par des tirants passifs en acier disposs en

une ou deux nappes, attachs sur un ouvrage d'ancrage constitu par un petit rideau arrire ouune pale de pieux inclins; les tirants peuvent parfois tre actifs (c'est--dire prcontraints)et fors. L'ancrage du rideau peut aussi tre assur par une plate-forme horizontale en btonarm, ses pieux inclins reprenant les efforts horizontaux; c'est le quai danois (figure23) .Cette plate-forme, supportant une partie du remblai arrire et les surcharges d'exploitation,permet de rduire, par effet de chaise , la pousse sur le rideau de palplanches. On peut mme,pour la rduire davantage, constituer un talus sous la plate-forme (quai creux) condition deprvoir une pente suffisamment faible pour ne pas risquer de fuite de matriaux fins du solderrire la plateforme, ce qui induirait un effondrement local du terre-plein. Par conomiesupplmentaire, et pour rduire la dnivellation hydrostatique, on peut enfin ouvrir lerideau dans la hauteur du talus en arrtant une partie des palplanches un peu-dessus du niveaudu pied du talus, de faon permettre au quai creux d'tre drain basse-mer.Le rideau peut enfin tre dispos en arrire de la plate-forme, et non devant; ce type de quaidanois assure la transition avec celui des quais sur pieux .

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Les c re s se n: on rn e t r esFigure 1.6 : Quai danois


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PFE: Construction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

1.3.2.2 Quai en paroi mouleLes quais en parois moules planes sont constitus par un cran frontal plan en paroi

moule, but ou encastr en pied, et ancr sur un ou deux niveaux par des tirants passifs ouactifs.

L'utilisation de la paroi moule exige un site de construction terrestre, qui peut treobtenu par remblaiement pralable, sous rserve qu'il soit suffisamment compact . Lescouches dures ne gnent pas la perforation ; par contre, la prsence d'une couche de galetstrs permable exige des prcautions (perte de boue, risque d'boulements).En bassin marnant , ['tanchit entre les joints doit tre particulirement soigne pour viterla fuite d'lments fins sous l'effet des gradients d'coulement.La figure 7 donne l'exemple du quai de type paroi moule de 450 m construit en 1992-93dans le bassin du Pacifique au Havre pour la rception des grands navires porte-conteneurs;sa ralisation a exig un rabattement de nappe profond pour la pose des tirants .

: 1.2.32

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o t es so n t I l e tr esFigure 1.7 : Quai en paroi moule

1.3.3 Quai fond sur pieux

- 21.'

1, C : Ilr h il l aq. .

Ces ouvrages constituent le s tade ultime de l'volution des quais creux du paragrapheprcdent: ils ne remplissent plus la fonction de soutnement des terres, puisque le terre-pleinen arrire de l'ouvrage est limit par un talus auto-stable et protg de la houle par unrevtement d'enrochements, le raccordant avec le fond du bassin (figure 8).La liaison entre navire et terre-ple in est assure par une plateforme nervure en bton armsupporte par des pieux en acier, verticaux ou inclins (de 1/3 1/5) . Lorsque cette plateforme recouvre la largeur to tale du ta lus de raccordement, l'ouvrage est appel quai: il assurela fonction d'accostage grce la bute mobilisable par la tranche arrire de la plate-forme sur


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PFE : Construction de Quais- poids: Avantages , Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Pli lpl ne I: SLarss n(: 0 . '01

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la cr te du terre-plein (la bute peut tre augmente par un petit cran vertical en bton ou enpalplanches qui est par a il leurs souhaitable pour empcher le glissement de matriaux fins dusol en tte de talus) ; il assure aussi la fonction amarrage, les efforts tant alors transmis par ladalle soit un ensemble de tirants rel is un cran plan arrire, soit des pieux inclins.

30,Sa i 2.0t: ~ I - - -- -,,>4-- - 11" ri

Figure 8: Quai sur pieux au port de Brest

lA Les diffrents types d'efforts agissant sur les ouvrages d'accostages1.4.1 Effort horizontaux

1.4.1.1 Les efforts d'accostagesLa force ce niveau est gnre par l 'nergie cintique due aux chocs des navires. Ainsi

qui s'approchant d'un quai avec une certaine vitesse qui lui confre une nergie cintique.Durant l'accostage les chocs imposent de violents efforts l'ouvrage. La vitesse du navire estun paramtre important pour la matrialisation de cette force d'accostage. Et celle-ci drive del'qui libre des forces motrices (action du vent, traction des remorqueurs, impulsion dequelques tours d'hlice .. .) et de la rsistance l'avancement oppose par l'eau.

1.4.1.2 Les efforts d'amarragesLes amarres sont frappes sur des bollards , bornes ou organeaux fixs sur le quai, auxquels

clics imposent des forces qui dpendent:de l'action du vent sur la voilure du navirede l'action des courants sur la carnede l'action de l'agitation du plan d'eau

Les efforts d'amarrage sont exercs par les amarres su r les bollards ou crocs su r lesquels ellessont frappes .Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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Des organismes tels que l' AIPCN, le STCPMNV (Service Technique Centraldes Ports Maritimes et des Voies Navigables), l 'OCIMF (Oil Compagnies InternationalMarine Forum) ont tabli des notices dtailles sur le calcul des efforts (direction et intensit).Ils sont calculs partir de l'effort global exerc par le vent sur la voiture du navire (on peutappliquer les rgles Neige et Vent NV 65) et le courant su r sa carne (pression proportionnelleau carr de la vitesse du courant).

1.4.1.3 Les ef fo rt s ds au v ent sur les engins de lavage et les superstructuresIl y'a des ouvrages d 'accostages qui peuvent supporter des engins de lavage ou des

btiments, donc il s'avre important dans cet te s itua tion de tenir compte des effor ts du ventsur ces superstructures .Pour l' ouvrage d 'in fras truc ture la direction du vent est la plus favorable et elle estperpendiculaire au poste d'accostage, vers le bassin. Les efforts du vent, calculables par lesrgles Neige et Vent pour une structure et les rgles de la Fdration Europenne de lamanutention pour les engins mobiles , se rduisent en une raction horizontale et une ractionverticales vers le haut ou vers le bas due l'effet portique; en cas d'appui encastr.L'ordre de grandeur des effor ts hor izontaux sur portiques ramens au mtre de quai peutatteindre 3. 104 N 5.104 N .

1.4.1.4 Les forces dues la houleCette force est nglige car les quais sont des ouvrages intrieurs et donc ne sont pas

exposs aux effets de la houle.

1.4.1.5 Pousse des terresLes terres (ou remblais) retenues par l 'ouvrage d 'accostage sont caractrises par les

grandeurs suivants :cD angle de frottementC cohsiony poids spcifique du sol au-dessus du niveau de la nappe (souvent voisin de 1.8 t/rrr'),y' poids spcifique du sol djaug (souvent voisin de 1.1 t/m ')Cet te pousse des terres peut tre calcule par les formules classiques de la mcanique dessols en utilisant Terzaghi, Rankine , Coulomb, Caquot, etc.

1.4.1.6 Surpression hydrostatiqueCette force est occasionne par la prsence de la nappe. Si ce dernier a un niveau ,

quelque distance de l'ouvrage, qui est au moins celui du niveau moyen, il en rsulte lorsque leniveau du plan d 'eau es t infrieur celui de la nappe, des ef forts ag is san t sur l' ouvraged'accostage dans le mme sens qu e la pousse des terres.

1.4.1.7 Bute de solBeaucoup d'auteurs (Rankine, Caquot) ont calcul la valeur maxima de la bute que peut

offrir un sol de caractristiques donnes. Il faut aussi noter que la bute est trs sensible l'inclinaison de la contrainte su r l'cran. Le calcul est gnralement fait par la thorie deCaquot et Krisel,

Prsent par Mou ssa SEYE 2008/2009

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1.4.2 Efforts verticaux1.4.2.1 Poids propre des ouvrages

Le poids propre doit tre considr rduit de la pousse d'Archimde dtermine dans leshypothses les plus dfavorables. C'est important de noter que c'est en pleine mer qu'on a lesconditions de stabilit les plus svres pour ces ouvrages massifs: la rduction du poidsdiminue, en effet le moment stabilisateur, et augment le risque de glissement.

1.4.2.2 Surcharges d'exploitationDe part son exploitation, l'ouvrage est expose a une surcharge sur elle-mme et sur le

terre-plein. Par suite ces surcharges doivent tre prises en compte dans la mesure qu'ellesaggravent les conditions de calculs. Il faut alors forcment tenir en compte des pousseshorizontales induites. On tient aussi en compte de ces pousses mme si la surcharge estapplique seulement sur le terre-plein.

Quelques valeurs couramment admises pour les surcharges uniformment rparties sur lessurfaces des ouvrages:4 6t/m2 pour un trafic de marchandises diverses6 20t/m2 pour des trafics pondreux selon les conditions d'exploitation.

On tient compte de l'effet du vent sur les engins.Ces ouvrages d'accostages appels aussi ouvrages d'infrastructures des travaux portuaires

sont classs en deux catgories selon le type de fondation qu'ils donnent . Les quais-poidsprsentent tous des fondations continues dont certa ins sont fonds en surface et d'autre enprofondeur en fonction des caractristiques du sol. Donc les paramtres gotechniques du siteinfluent beaucoup sur le choix du type d'ouvrage. Mais l'image des quais-poids il y'ad'autres quais qui exigent une fondation discontinue qui sont gnralement fonds sur pieuxou sur piles.1.5 Donnes relatives au Port

1.5.1 Situation gographique de l'ouvrageDakar est s itu sur la cte ouest d'Afrique, ISO km environ au sud du fleuve Sngal,

par 1440' de latitude Nord et 1726 de longitude Ouest. Le PAD jouit donc d'une situationgographique favorable pour son exploitation.Le port est divis en trois zones: la zone Sud, la zone Pche et la zone Nord. Ainsi le Mole2se situe en zone Sud dans le Port de Dakar entre le bassin Mdian et Est.

1.5.2 Conditions mtorologiques DakarLa connaissance des paramtres relatifs la mtorologie s'avre importante. Elle nous

renseigne sur les donnes climatiques qui sont dterminant sur le comportement des ouvragesraliss au niveau des ports.

Pendant la saison sche qui s'tend de novembre mal, au cours de laquelle lestempratures sont relat ivement leves, le vent souffle gnralement du secteur Nord,Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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lgrement Nord - Ouest le jour et Nord-est la nui t.Le vent est parfois interrompu par l 'harmattan, vent d'ori gine contin entale de secteur N.E.

E, charg de fines poussires qui dterminent des brumes assez denses .

Pendant la saison des pluies (saison chaude) qui s'tend de juin octobre, le vent souffle del 'Ouest et du Nord-Ouest. Il est parfois interrompu par la mousson de S.W .La vitesse moyenne mensuelle des vents la plus leve a atteint 5,6 misLa force 7 (14 17 mis) est dpasse 12,2jours par an.La saison des pluies dans cette zone se droule de Juin en Octobre et celle sche va deNovembre Mai.

1.5.3 Donnes nautiques1.5.3.1 Les maresDakar prsente des mares de type serru diurne (2 hautes mers par jour) avec des

amplitudes qui sont faibles .Le marnage suivant est observ :- l,20 m pour les mares de vives eaux (0 ,40 m l,60 m)- 0,60 m pour les mares de mortes eaux (0,70 l ,30 m)- l ,70 m pour les vives eaux exceptionnelles (PBM et PHM) (0,20 m et 1,80 m)Les quais et les terre-pleins doivent tre arass + 2,50 m.

1.5.3.2 La houleLes houles observes sont de deux typ es , l 'une direction Wl\J.W et l'autre SW . Les houles

du secteur 1500 240 prsente des priodes comprises entre 5 et 13 secondes et desamplitudes ne dpassant pas 4 ,75m.

Les plus grandes vagues de d irection SN ont une amplitude de 5 .00 m et une priode de 12secondes avec une frquence d'appar ition de 0,01 %.

1.5.3.2 Courants ctiersIl existe dans la baie de Gore un courant gnral (0,30 mis avec un maximum de 0,50 mis)

qui tourne dans le sens trigonomtrique positif: Nord -Sud devant Dakar et Est-ouest dans lePrsent par Moussa SEYE 2008/2009

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fond de la baie.1.5.3.3 Transports littorauxLes courants prci ts ne devraient poser aucun problme ni pour la navigation, ni pour le

cheminement des sdiments.

Conclusion partielle travers ce chapitre des gnralits sur les types de quai, nous avons fait une prsentation

des var iantes de quai. Nous ne nous sommes pas seulement limiter aux types de quai poidsmais nous avons largir cette tude en prsentant d'autres comme les ouvrages avec cransplans et ouvrages sur pile. Ce chapitre donne aussi les fonct ions des quais et dcr it les forcesagissantes en gnral sur les ouvrages d'accostages. Il est prciser aussi que dans le calculpratique des murs de quai certaines forces seront ngliges et des amliorations seront faites.

Dans ce chapi tre une prsentat ion de donnes relatives au Port de Dakar a t faite. Cecinous a permis de localiser le site ou le projet est ralis.



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( h 'l ' I l l L 2 Uu.dd ITUCette partie constituera faire un dimensionnement complet de deux ouvrages massifs.

Les deux quais sont le mur en blocs et le mur en voile et chacun prsente des particularits deconception et de ralisation .Un calcul thorique des quais et un exemple concret et pratique de calcul de quai seront

exposs dans cette partie.Ce travail se fera dans les conditions mtorologiques, gotechniques et d'exploitation

spcifiques au Port Autonome de Dakar.

2.1 Hauteur des ouvragesLa hauteur de l'ouvrage est dtermine par le tirant d'eau du navire type du projet et

rciproquement cette dimension impose le plus grand navire reu.Cette hauteur totale H est mesure depuis le fond du bassin jusqu'au niveau suprieur de

l'ouvrage appel couronnement. En effet, la hauteur de l'ouvrage est une condition limitantrigoureuse pour le ti rant d'eau recevoir, et elle est difficile augmenter l 'avenir pourcertaines catgories d'ouvrages .

La hauteur d'un ouvrage d'accostage peut tre dtermine de la faon suivante:Le niveau suprieure de l'ouvrage doit tre aras une cote suprieure de 1,5 2 m

celle des plus hautes eaux connues : cette marge doi t tenir compte de l'importance locale dessurcotes des mares de vives-eaux exceptionnelles dues aux vents ou aux crues de riviresmaritimes; elle est suffisante pour viter au clapotis de la houle des plans d'eau de submergerle quai .

On d termine la cte de dragage du pied des ouvrages d'accostage en retranchant duniveau de la plus basse mer connue, la valeur maxima du tirant d'eau des navires devrant trereus au poste, augmente d'une marge comprise entre 0,5 et 1 m. Cette marge est d'autantplus forte que le sol est dur (risque d'avarie par chouage).Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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Donc le calcul de stabilit de l'ouvrage est effectu en considrant qu'il est dragu sa cotethorique augmente d'une surprofondeur correspondant la tolrance d'excution (entre 0,5et 1 m).

La valeur de la hauteur totale de l'ouvrage au-dessus du fond est pratiquement gale lasomme de l 'enfoncement maximum du plus grand navire devant tre reu au poste considret de la variation maxima du plan d'eau augmentant d'une marge variant de 2 m 3 m.Ainsi la valeur de la hauteur des quais de notre proje t est estime de la manire suivante:D'abord on considre que les quais et terres ple ins sont arass +2,5 m ;Cette cote d'arasement de +2,5 m est choisi pour minimiser le cout du projet sans que lastabilit de l'ouvrage ne soit menace.Les donnes nautiques du port nous donnent que PMVEE=+1,9 m et BMVEE=+0,2 mD'aprs les donnes du projet la hauteur de t irant d'eau de 9,3 m, la var ia tion maximum duplan d'eau de 1,7 m et avec une marge de 2 m on aura:H=9,3+ 1,7+2H=13 mLa longueur d'un quai continu est gnralement gale la somme des longueurs hors tout desnavires recevoir simultanment plus une marge de scurit. Dans ce projet et pour desbesoins d'tudes, on considre des quais de longueur 100 m ; longueur de projet.

L=100 m2.2 Thorie sur le calcul du mur de quai

Le calcul des quais-poids se fait suivant deux phases; le calcul de stabili t d'ensemble etle calcul de la stabilit interne. La premire nous permet de savoir la stabilit globale del'ouvrage face aux forces qui lui sont appliques et la stabilit interne impose aux diffrentsmatriaux constituants l'ouvrage un comportement non prjudiciable.

2.2.1 Stabilit d'ensemble

Cette stabilit se calcule aux regards de :Stabilit au renversement

Stabilit au glissementStabilit poinonnement (capacit portante)


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2.2.1.1 La stabilit au renversement:Le mur du quai doit tre conu pour rsister aux efforts qui peuvent provoquer son

renversement. On dfinit la scurit au renversement comme le rapport entre le moments tabilisant et le moment renversant. Gnralement le facteur de scurit doit tre de 1,5 auminimum pour les terrains pulvrulents et de 2,0 pour les terrains cohrents d'aprs ADEPTS .

La pousse des terres, la pression latrale due aux surcharges et les pressionshydrostatiques tendent faire basculer le mur par rotation autour du patin pour le cas desquais en voile ou un simple renversement pour ceux en blocs.On dfinit le coefficient de scurit par la relation suivante: FR

2.2.1.2 La stabilit au glissement

_ .E ~ ' : f s c ' Q . o i ~ ~ Q ; " 1 t sl '''Y!RE7t versanr-s

Cet tat est matrialis par l'quilibre des forces . Ainsi il devient important d'envisagerl'ventualit du dplacement du quai sur le plan de sa fondation .

Les forces horizontales tendent translater le mur du quai et la somme des forcesverticales s'opposent cette action. La rsistance au cisaillement Tanrp offerte par la baseparticipe aussi la stabilisation du quai .Le facteur de scurit doit tre prix gal 2 ou 3 en fonction des projets:

V : somme des forces verticalesH : somme des forces horizontalesCa :la cohsion

28 = -*({J3({J: l'angle de frottement interne de l'enrochement.C'est important de noter aussi que la rsistance au glissement sur la base du mur du quai envoile peut tre amliore si ncessaire de deux faons:

En inclinan t la surface d'appui de la semelle et le quai doit alors sc dplacer vers lehaut sous l'effet du glissement.

En construisant une bche


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2.2.1.3 Position de la rsultante

On calcule l'excentricit eA dfinie ainsi : eA = l i : ~ , ILa valeur de eA cherche doit se trouver dans le tiers central.

2.2.1.4 Capacit portanteCette capacit est vrifie avec un coefficient de scurit de 2,5.Avec les donnes gotechniques du terrain constituant la fondation de l'ouvrage la capacitadmissible du sol est calcules.Un enrochement est gnralement pos l'interface de la base pour rduire les tassements

en augmentant sa capacit portante.Le facteur de scurit est donn par la formule suivante :

qadl11 reprsente la contrainte admissible du sol et O"mJX la contrainte maximale au niveau de labase du mur 01.1 de la semelle.

2.2.2 Stabilit interne

Il s 'agit de vrifier en ce moment en appliquant par exemple les rglements de calculs dubton arm 01.1 d'autres matriaux susceptibles d'tre utiliss comme les lments en acier :La rsistance des sections en bton arm et de la poutre de couronnement par les effets

des sollicitations du navire et des pousses.Le non-glissement entre les blocs prfabriqus qui sera dfini en grande partie par laforme des blocs. Et d'aprs les essais d'un Monsieur Grenier (cole Nationale des Ponts ctChausses) le coefficient de frottement de bton sur bton est au moins gal 0,55.2.3 Exemple pratique de calcul de mur de quai2.3.1 Mur en blocs2.3.1.1 Description du quai en bloc


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Pour ce projet et suivant les spcifications du navire de projet il sera conu un quai enblocs constitu de cinq assises et comme superstructure une poutre de couronnement en btonarm avec 1,5m de hauteur et un patin cot remblai . Des bollards sont fixs chaque 25 msoit 4 points d 'accostages des navires tout au long du quai (cf. coupe type du quai)Le mur en blocs se prsente ainsi:

1. une premire assise fonde sur le sol d'assise partant de la cote -10,5 m la cote -8,5m; soit une hauteur de 2 m et une longueur de 6m et une largeur de 7 m.

2. une deuxime assise qui part de la cote -8,5 m la cote -6,5m; soi t une hauteur de 2met une longueur 6m.

3. une troisime assise partant de la cote -6,5 m la cote -4 m ; soit une hauteur de 2,5 met une longueur de 5,5 m.

4. une quatrime assise qui part de la cote -4m la cote -1,5 m ; soit une hauteur de 2,5m et une longueur 4,5 m.

5. une cinquime assise qui part de la cote - 1,5 m la cote + 1 m, soit une hauteur de2,5 m . La longueur de ce bloc est de 4,5 m.

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Figure 2.1 : Coupe type du quai en blocs


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PFE : Construction de Qua is- poids: Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Le volume de ces blocs obtenu est :Le bloc 1re assise est de volume V ,=(7*2-0,5)* 100=1350 m3

Le bloc 2me assise est de volume V2=2*6 * 100=1200 m3

Le bloc 3me assise est de volume V3=2,5*5,5* 100=1375 m'Le bloc 4me assise est de volume V4=2 ,5 *4,5*3* 100=1500 m'Le bloc 5me assise est de volume Vs=2,5*4 ,5*3*100=1500 rn'Donc le volume total de blocs de bton massif est V=6925m 3 sur 100 ml

Les poids sont calculs avec les donnes de calcul.Le poids volumique du bton massif est de 2,4T/m 3 et les dimensions des blocs sont donnesdans la figure .On a pris une largeur de pile de 3 m.Les poids des blocs des assises sec avant pose sont:W 1 : poids du bloc de la 1re assiseW ,= (7*2-0,5)*2,4*3W,=97,2 TWz: poids du bloc de la i me assiseWz=2*6*2,4*3Wz=86,6 TW3: poids du bloc de la 3me assiseW3=2 ,5*5 , 5*2 , 4*3W3=99 TW4 : poids du bloc de la 4me assiseW4 = 2 , 5 * 4 , 5 * 2 , 4 * ]



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PFE : Construct ion de Qua is- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAO

W5: poids du bloc de la S me assiseW -= (08 *4 S*2 4+ 1 7*4 S*2 4)*3:, , , , , , ,W5=81T

Blo c de l u l r e o.ss ls e

2 71'1polds:\'/=9 7 ,2T ,

Blo c d e 3'1'lE' o s s is>

Blo c de lu 2r1e os sis e

2 M 6r'l p o idsM =86 ,6T.

Blo c de la. 4l'1e o ss tso

2 5 r p olds :\" =8 1T, 5

2.3.1.2 Hypothses de calcul

Blo c de l . SME' oss ls e

coc. , -J1'l p ai ds :\J=81T4,5r1

a. Surcharges du terre-pleinLe chargement consid r en service est de 6T /m 2 . Ce chargement est considre

uniformment rparti sur tout le terre-plein .b. Gradient hydraulique

Le gradient hydraulique est donn par le marnage. On a au niveau du Port Autonome deDakar:

PHMVEE (plus hautes mares des vives eaux quinoxes)= 1,9 mPBMVEE (plus basses mares des vives eaux quinoxes)= 0,2 m


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PFE : Construction de Qua is- poids : Ava ntages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Le marnage tant dfini comme tant gal la variation des PHMVEE et PBMVEE.Marnage=1,9m-0,2m=1,7mPar suite le gradient hydraulique= 1/2marnage

= 1,712=0,85On prend gnralement un gradient de 1m

c. Matriaux des blocsPour ces matriaux on va con sidrer ceu x cons tituant la poutre en bton arm

(couronnement) et ceux des blocs ma ssifs en bton non arm. Pour ce la on a :- Bton arm pour la poutre de couronnement en : y=2,5T 1m3 et y' = 1,5T/m3- Bton non arm pour les blo cs massifs: y=2,5T 1m3 et y' = 1,5T/m3

d. Matr iaux du remblai derri re le quaiLe remblai est constitu gnraleme nt de sa b le avec les ca ractristiques suivantes:

c])=30, y=I ,9T 1m3 et Y'= I, IT/m3

e. Matriaux paulement (enrochement 3/50kg)Ce matriau dfinira la pou sse sur le mur et il est constitu d'enrochement.

L'paulement rduit au ssi la pousse du remblai sableux qui a un angle de frottement pluspetit. Les matriaux d'enrochement ont les ca ractristiques suivantes:

0)=40 y=1 80T 1m3 et y ' =1 IOT /m 3, , ,

f. Effort d'accostageDans cette tude on travaille un navire de projet de 20000 TPL. Avec le navire type on

pourra dterminer dans ce qu i suit la force d 'accostage qu i sera applique au quai.g. Effort d 'amarrage

Cette force es t dt ermine aussi par le navire type de 20000 TPL qUI va dtermin lebollard correspondant.

h. Engins de manutenti onPrsent par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE : Con stru ction de Quai s- poids : Avantages, Inconvn ients et Per spectives pour le PAD

Les engins de manutention de 1OOT lessieu prsentent les donnes suivantes :- Distance entre essieu : 5,4m- Distance entre axe roues: 2,4m- Largeur d'encombrement: 3,5m- Pression des pneumatiques: Skg/crrr ' avec une section 55*110

Les charges du aux engins sont inclus dans les surcharges de 6T1m2 rpartie uniformment surla poutre.

1. Caractristiques gotechnique du solDes rsultats la suite d'essais de laboratoire ont donn les caractristiques du sol d'assise :- De poids volumique humide de 2,04 T/m3- De poids volumique sec de 1,64 T/m3- De poids spcifique des grains solides de 2,72 T/m3- Des cohsions de 35kpa et des cp de 20

Pas de gonflementy = 2,04 T/m

3Ys= 2 ,726 T/m

3

y = poids volumique du sol humide dans l' tat ou il se trouve.Yd = poids volumique du sol sec (aprs expulsion de l'eau) .Ys= poids volumique des grains solides.

J. Coefficients de scurit

Les coefficients de scurit suivant sont g n ralement dfinis dans les cahiers de charges :Stabilit au renversement : 1,5

- Stabilit au glissement: 2- Capacit de la portance : 2,5

IL est aussi noter que la rsultante doit tre dans le tiers central.


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PFE : Construction de Quais- poids: Avantages, Inconvnients et Perspectives pour lePAD

2.3.1.3 Calcul effectif du mur

E ;l 1T1 (y) Oc\ ;Enm (xi

i!.l,OQl _

w3

Q /:w2 - - L

,. P(I ( urcnaro )I- - --- " - - -- .J........f , 4,:3:lm ' -..... 3 66m Pn f'.rm tlr.ll l f?nl )

w4 \ 1\/1 o ln

Figure 2.2 : coupe du quai en blocs avec inventai re des forces

a. Sollicita tion des bollards

Avec le navire de projet de 20000TPL on a des bollards de 75 tonnes cons tituant la forcede traction sur le mur. Cette force de traction note E est aussi prise faisant un angle de 30avec l'horizontal , par suite on a :EH = [(Ecos30 0) -7- (longueur de poutre)] * largeur pileEH = [(Esin30 0) -7- (longueur de poutre)] * largeur pile

Ev> [(Esin30 0) -7- (25)]*3Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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Donc on a:EH = 7,8 T avec un bras de levier de 13,2 m.Ev = 4,5 T avec un bras de levier de 0,5 m.

b. Sol lici tation des remblaisLes remblais agissent sur Je mur par une pousse des terres.

Nous allons proposer de calculer cette pousse avec la mthode de coulomb.La formule gnrale donne par Coulomb est la suivante:

1Pa=-*yH2*K2 cay: le poids volumique des terres.Kea: le coefficient de pousse de coulombH : la hauteur du remblai

sin'(a+q;)Kca=------"'----;========sin'asin (a-8)[1+ sm('I'+o)sil1 ( ' l ' -II)]," sl/I(a-o)sll1 (a+il)

a : l'angle droit au coin du murcp J'angle de frottement interne des terres{J :l 'angle d'inclinaison du terre-plein

Pour l'pau lementtta ="2' cp = 40,8 =2/3 cp = 26,66, {J=OKea = 0,2

H = 11,5my = 1,8 T1m3


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PFE : Construct ion de Quai s- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Donc Pa=14,54 *3=43 ,64 T su r largeur d'une pile.

La pousse sur les dif frents blocs va varier suivant les niveaux des assises par la hauteurde H:H est la hauteur partir du terre-plein jusqu'au niveau suprieur de l'assise considre.Pa = *1,1*0,2* 3 * Hl sur largeur de pile .Pa = 0,33H2La pousse au niveau suprieur de la 5me assise est calcule en bas et elle applique sur lapoutre .

:. 4me Assise1Pa=- *yH 2 * Kea2

Kca=0,2

y ' = 1,1 T1m 3H=4mDonc Pa=5,28 T sur largeur de pile .

:. 3me assise1Pa=- *yHl*K2 ca

Kea= 0,2y = 1,1 T1m3H= 6,5m

Donc Pa=13,94 T sur largeur de pile.:. 2me assise


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PFE: Construction de Qua is- poids : Avantages, Inconvnients et Perspecti ves pour le PAD

1Pa =- *yH 2* K2 caKea= 0, 2y = 1,1 T/m 3H =9mDonc Pa=26,73 T sur largeur de pile .

:. 1re assise1Pa =- *yH 2* K2 ca

y= l , lT/m 3

H=II,5m

Donc Pa = 43,64 T sur largeur de pile.Pour le remblai sableux

tta = "2 ' qJ=30, o=2/3qJ=20, f3=O

H= 13my = 1,9 T/m 3

1Pa=-*yH 2*K ea2Donc Pa =--= 48 ,16 *3=144 ,5 T sur largeur d 'une pile.Le supplment de pousse sur la poutre est :

Pa = l ,II T sur pile.


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PFE : Construction de Quai s- poid s : Avantages , Inconvnien ts et Perspectives pour le PAO

c. Sollicitation des surcharges du terre-pleinAvec l 'effet du ch argement de 6T/m 2 d' aprs Coulomb la pousse est calcul e de la

manire sui vante :sinaPa = q.H . Kea . ( fJ )Sin a+

q = la charge uniformment rpartie sur terre-plein .a : l'angle droit au coin du murtp : l'angle de frottement interne des terresf5 : J'angle d 'inclinaison du terre-plein

28 = -


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.:. 3me assiseH = 6,5 m =$ Pa = 23,4 T

.:. 2me assi seH = 9m =$ Pa = 32,4 T

.:. 1re assiseH =11,5m =$ Pa = 41 ,4 T

Au niveau du remblai sableuxPa = 6T/m 2*13m*O , 3*3mPa=70,2 T et son bra s de levier est 113* 13=4,33 mLe supplment de pousse sur la poutre est:Pa = 6T/m 2 * 1,5*0,3*3Pa = 8,1 T

d. Sollicitation d 'accostageOn va considrer une force de tonnes transmise par le navire au quai.

Cette raction correspond une vitesse d 'accostage exceptionnelle de 0,2 rn/sec.On note aussi que le niveau de l'eau au devant du quai peut atteindre trs rarement 1,9 m.Ainsi l 'nergie cintiqu e du navire du projet sera calcule pour pouvoir donner la forced'accostage.E=I /2*MoV\Ce*Cm*Cs*Ce) en KNmCc coefficient d 'excentricitCm coefficient de masse d' cau ajouteCs coefficient de souplesse de coqueCe coefficient de configuration de quaiD'aprs les donnes du navire du projet on a :E=209KNm (21 ,3T/m )Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE : Construction de Quai s- poids : Avantages, Inconvnients et Perspecti ves pour le PAD

Une dfense cylindrique (1200*700) de 1,5m de longueur(EN =1,5*151) = 226 KNmR=I ,5*542= 813 KNm

Donc la raction de la poutre sera : 0,9*813=78 TCette force sur une pile de 3m de larg eur est:E 78T>3mac=-25mEac = 9,36 T et son bras de levier est 11,5mLa dfense d'accostage sera fixe 2,5-1 ,5m, donc +1m.

e. Surcha rge sur poutreQo: la surcharge sur la poutre.

Qo=72T et son bras de levier est: 2,25mf. Poids du mur

W = poids total du mur et des terres sur le murWo= poids de la poutre de couronnement.W 1= poids du bloc de la 1re assise.W2= poids du bloc de la 2me assise.WJ= poids du bloc de la 3me assise.W4= poids du bloc de la 4me assise.QT est le poids total de s terresWo= (1,5*4 + 0,5*2,5)*25=181 ,25KN

Wo=18 ,125 T/m et son bras de levier estx=2 ,88WJ= (7*2-0,5)* 1,4T/m

W, =18,9T/m et son bras de levier est x=3mPrsent par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE : Construct ion de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

W2=2 * 6 *1,4T/mW 2=16 , 8T /m et son bras de levier est x=3,25 m

WJ=2,5*5,5*1,4T/mW 3=23 , IT /m et son bras de levier est x=3,25 m

W4=2,5*4,5*1,4\V4=1 5 , 7 5 T /m et son bras de levier est x=3 m

Ws=(0,8*4,5*2,4+ 1,7*4,5* 1,4) l'lmPour ce bloc une partie de 0,8m est immerge .

W5=19,35 T/m et son bras de levier est x=3 m

Poids des terres: QT

QTI=5* 1*1 ,1=5,5T/m et son bras de levier est de 5,75 m

QT2=7,5*0,5 *1 ,1=4,21'lm et son bras de levier es t de 6,25 m

QT=9,7 T/m et son bras de levier est de 6 m

W=122T/m*3m=366 T sur pile de 3 m

Prsent par Moussa SEYE

et son bras de levier est de 3,3 m

200812009

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PFE : Construction de Quals- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAO

Pour assurer la stabili t d'ensemble de l'ouvrage on a dcid de mettre un drain du genrebarbacane pour supprimer le gradient hydraulique. Ce drain sera plac la distance de+(0,2+0,85)=+ l , lm pour permettre l'coulement de l'eau.La pression interne U au niveau de la base est rduite zro grce des tuyaux installes +0,8 m pour librer et drainer l'eau sous la base.

g. Calcul de la contrainte admissible du solIl est prvu de faire une souille de 2 m remplie de moel lons . Ceci nous a permis d'offrir

une surface rgulire la base du mur et elle permet aussi de supporter au niveau de la baseles contraintes localement leves et surtout de les rpartir en les rduisant progressivementaux niveaux infrieurs.La base B de la fondation au niveau de la couche du sol d'assise devient: 7+2 = 9m.

La fondation se comporte comme une semelle filante et on a la formule de calcul suivante :

a (H 'ic == i ;;;; ( 1 - -) avec a ;;;;; tan- 1 - )q ... 90 ,VC : la cohsion du solC = 35Kpay = poids volumique du sol.y'= poids volumique immergy'= Ysa t- Ywy '= Yd (1+yw)ysD'aprs les hypothses de calculs on a :y'=1 ,645(1+ 2) 26)y' = 2,249B'= la nouvelle base obtenue sous l 'enrochement.On note aussi qu'on a fait une fouille d'paisseur de lm correspondant l'paisseur defondation .On a uti1is la rparti t ion de 2 dans 1 d'o on a :


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PFE: Construction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAO

B'=7+2=9m

Nq = facteur de capacit portante.Ne= facteur de capacit portante.N, = coefficient de capaci t portante.cI>=20 et a suivant les combinaisons donnent les coefficients 1'(, No et Nv .Calculons ces coefficients.N = 0 car 0 = 0,Ne= 14,83 et Ny= 5,39Les contraintes admissibles du sol sont donnes dans la feuille Excel suivant les tats limitesconsidrs . 0 'aprs les calculs du tableau Excel ces contraintes sont:

tat limite ultime: qadm = 189,47 Kpatat limite service : qadm = 180,29 Kpa

2.3.1.4 Vrification de la stabiJit du guaia. Vrification de la stabil it au niveau de l'assise

Au niveau de l'assise on doit vrifier que le quai est stable au renversement et auglissement et s'assurer que la rsultante est dans le tiers central. Ces calculs seront mens l'tat limite ultime et l'tat limite de service. Un tableau est mis en annexe pour tout le calculconcernant les vrifications ci-dessous.Al'ELSona :G+QA l'ELU on a : 1,35G+ 1,5Q

.:. Renversement aux ELU et ELSLe coefficient de scurit de renversement est dfini par la relation suivante :



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Aprs calcul les facteurs de scurit au renversement sont de 5,278 pour l'ELU et de 3,548pour l'ELS, cf. tableau 2.1.Ces coefficients sont largement suprieurs au coefficient de renversement dfini dans lescahiers des prescriptions.

:. Glissement aux ELU et ELSLe coefficient de scurit au glissement es t dfini par la relat ion suivante :

r' _ Cc;.xS+'/tanole - H

Nous prenons pour l'angle de frottement sol-bton


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Le facteur de renversement est dfini par la relation suivante:

F. = qalllm > 25p -,(Jma x

Avec qdmax capacit portante max. du sol de fondation ;Et (J"max la contrainte maximale applique au sol.A l'ELS qadrn= 189,47Kpa et (J"max=58,002Kpa.A l'ELU qadm= 180,297Kpa et (J"max=70,25KpaLe coefficient de scurit est de 3,266 pour l'ELS et 2,566 pour l'ELU . Ces valeurs sontdonnes dans le tableau 2.1.

ELS ELUMoment stabilisate ur 1550,64 2133,81(T.m)Moment renversant 437,0014 404,25774(T.m)

,L.FV 433,33 595 ,095(T):EFH 85,03 120,999(T)Ex entricit 0,430045 0,09365352Fr 3,54836392 5,2783405Fg 2,59906268 2,50827238Umax 58 ,002697 70 ,2500178(Kpa)cr 10,9 11,45 Ny 14,83 14,83Ne 5,39 5,39qadm 189,471953 180,291164(Kpa)Fp 3,26660592 2,56642161Tableau: 2.1: Rsultats de calcul de la stabilit d'ensemble du mur en blocs

Prse nt par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE : Construction de Quais- poids : Avantages , lnconvnients et Perspectives pour le PAO

On choisit forfaitairement une paisseur des contreforts de 55cm.2.4.5.2 Pr dimensionnement du mur de guai

Le calcul de ces murs de quai se prsente comme un mur de soutnement et ledimensionnement de l'ouvrage et ses vrifications demandent une succession de calculs longset itratifs.Aussi pour arnver rapidement des rsultats satisfaisant, il devient ncessaire de prdimensionner de la plus juste possible les caractristiques gomtriques du mur.

a) Prdimensionnement des paisseursLes dimensions des paisseurs sont dtermines en fonction de la hauteur de l'ouvrage et ladistance 0 correspondant un angle P(l'angle d'inclinaison au niveau du terre-plein).Or ici P=onc cette distance 0 =0Pour H=13 m on aura eo= 0,6m d'aprs AOETS.Pour H=13 m nous avons el= e2=lm en se rfrant ADETSOn veut raliser ce mur en voile sans fruit et que le voile garde une paisseur constante on vaessayer d'augmenter eo 1m.

b) Prdimensionnement de la semelleLes dimensions b, et b de la semelle sont donnes en fonction de la hauteur de H et la

pression limite admissible du sol.b=0,2 + 0,45 H

b=6,05 m

Pour satisfaire les vrifications de la stabilit avec prudence on multiplie de 1,15 la largeurtrouve.b=1,15*6,05 d'aprs ADETS

b=7 m


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PFE: Construction de Quais- poids: Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAO

Mur contrefort

.J .OO _

Figure 2.3 : Coupe type du quai en voile2.3.1.2 Hypothses de calcul

k. Surcharges du terre-pleinLe chargement considr en service est de 611m2 . Ce chargement est considre

uniformment rpartie sur tout le terre-plein.

1. Gradient hydrauligue

Le gradient hydraulique est donn par le marnage. On a au niveau du Port Autonome deDakar :


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PFE: Construction de Quai s- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

- PHMVEE (plus hautes mares des vives eaux quinoxes)= 1,9 m- PBMVEE (plus basses mares des vives eaux quinoxes)= 0,2 mLe marnage tant dfini comme tant gal la variation des PHMVEE et PBMVEE .

Marnage=1 ,9m-O,2m=1 ,7mPar suite le gradient hydraulique=l!2marnage

=1 ,7/2=0,85On prend gnralement un gradient de 1m.

m. Matriaux des blocsPour ces matriaux on va considrer ceux constituan t la poutre en bton arm

(couronnement) et ceux des blocs massifs en bton non arm . Pour cela on a :- Bton arm pour la poutre de couronnement en: y=2,5T 1m3 et y'= 1,5T/m3- Bton non arm pour les blocs massifs : y=2,4T 1m3 et y'=1,4Tlm 3

n. Matriaux du remblai derrire le quai

Le remblai est constitu gnralement de sable avec les caractristiques suivantes :cD=30 v= 1 101' 1m3 et y'=1 9Tlm 3'1 , ,

o. Matriaux paulement (enrochement 3150kg)Ce matriau dfinira la pou sse sur le mur et il est constitu d'enrochement.

L 'paulement rduit aussi la pousse du remblai sableux qui a un angle de frottement pluspetit. Les matriaux d 'enrochement on t les caractristiques suivantes :

(1)=40 , y=I ,80T 1m3 et y'=I ,IOTlm 3

p. Effortd'accostageDans cette tude on travaille avec un navire de projet de 20000 l'PL. Avec le navire type

on pourra dterminer dans ce qui suit la force d'accostage qui sera applique au quai.Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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q. Effort d'amarrageCette force est dtermine aussi par le navire de 20000 l'PL qui va dtermin le bollard

correspondant.

r. Engins de manutentionLes engins de manutention de 1001' lessieu Avant prsentent les donnes suivantes:- Distance entre essieu: 5,4m- Distance entre axe roues : 2,4m

Largeur d'encombrement: 3,5m- Pression des pneumatiques: Skg/cm'' avec une section 55* Il 0

Les charges du l'engin sont inclus dans les surcharges de 6l '/m 2 rparties uniformmentdans le terre-plein .

s. Caractrist iques gotechnique du solDes rsultats la suite d'essais de laboratoire ont donn les caractrist iques du sol d'assise:

De poids volumique humide de 2,04 l'1m3De poids volumique sec de 1,64 l'1m3De poids spci fique des grains sol ides de 2,72 l'1m3Des cohsions de 35kpa et des cp de 20

- Pas de gonflementy=2,04

1:. Coefficients de scurit

ys=2,726

Les coefficients de scurit suivant la stabilit recherche sont:- Stabilit au renversement: 1,5

Stabilit au glissement: 2- Capacit dc la portance : 2,5

IL est aussi noter que la rsultante doit tre dans le tiers central.


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2.3.1.3 Calcul effectif du mur

/ \1 7

Eam (X-"'/ , --- - - - - - i f - - -- - --,-- -----,--"3.2/Eac11.5 \

IN1 Ot1 1 \

0 121 66 /

W2 W4

Pp ------7>i\ - -_-- ' - -- - - - '-_ - - - - '- ---J\''13

Pat rernbtai) 5.75 \Pa(remblai) 4 75

Figure 2.4 : Coupe du quai en voile av ec inventaire des forces

a. Sollicitation des bollardsAvec le navire de projet de 20000TPL on a des bollards de 75 tonnes constituant la force

de traction su r le mur. Cette force de traction note E est aussi prise faisant un angle de 30avec l 'horizontal, par suite on a :Ey=[(Ecos30 0) -;- (longueur de poutre)]EH=[ (Es in30 0) -;- (longueur de la poutre)]

Ey=[(Esin30 0) -;- (25)]

Donc on a :EH = 2,59T/m avec un bras de levier de 13,2m par rapport A.Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE : Construction de Quais- poids: Avantages , Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Ev = 1,ST/m avec un bras de levier de l,7m par rapport A.b. Sollicitation des remblais

Nous allons proposer de calculer cette pousse avec la mthode de Rankine .La formule gnrale donne par Rankine est la suivante :Pa- 1 *H 2* K2 aH: la hauteur du remblai considr agissant sur le mur, : masse volumique du remblaiconsidrEt Ka: coefficient de pousse de Rankine et est dfinie ainsi :K = l-sin l

a l+sinl

cp: l'angle de frottement du matriau de remblai utilis.Pour le remblai sableux

La pousse due au remblai sableux qui agit directement sur le parement suppos fictif parsui te cette force est horizontale. On signale qu'il y'a pas de soucis technique faire une telleconsidration sur la direction de la force et correspond mme au cas le plus dfavorable.H : hauteur du remblai sableux agissant directement su r le murcp : l'angle de frottement du remblai sableuxKa : coefficient de pousse de Rankine du au sable.D'aprs les hypothses de calcul on a :H= 1Sm y =1 9T/m 3 m=30, , ' t '

K. = 1-sin30 ===> K =0 333a 1+sin30 a ,Donc toutes les hypothses sorties cette pousse de Rankine se calcule facilement:z=O O"z=yzK a =06z : la contrainte l'altitude z.Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE : Construction de Quais- poids: Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAO

z= 3 CIz=1,9 * 1,5 * 0,333 =0,949 T/m 2

1Pa = "2 *1,9 * l ,Y * 0,333

Pa = 0,71T/m2- Pour l'enrochement

H=II 5m y'= 1 1T/m 3 m=40" , , 't "

z=I ,5m on a : CIz=yz Ka, CIz= I,9*1,5*0,217=0,61T/m 2 z = 13m on a : CIz= y'z Ka, CIz= (1,5*1,9+ 1,1*II ,5)*0,217=3,36 T/m 2Donc comme les forces suivant les remblais agissant sur le mur total sont calcules la force depousse totale donne:Pa- ;*(0,61+3,36)11,5

Pa=22,8 T/m .Donc la pousse totale sur le mur est :Pa=22,8+0,71

Pa=23,5 T/mMais pour dterminer le point d'application de cette force totale on dtermine les diffrentesforces et les points d'applications correspondants.Le remblai agit sur le mur avec un diagramme de pression qui peut tre subdivis en troisparties.Les forces ct les points d'applications sont explicits dans la figure suivant.Les forces ainsi obtenues sont les suivantes:Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE: Construction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAD

Fat: la force exerce par le remblai sableux sur la poutre de couronnement.Fa2 : la force exerce par la part ie rec tangula ire du diagramme de pression du l'paulementsur le mur partir de 1,5 m.Fa3 : la force exerce par la partie triangulaire du diagramme de pression du l 'paulement su rle mur de quai .Donc la force exerce par l'paulement su r le mur de quai donn par le digramme de pressionest subdivis en deux forces qui sont Fu2 et Fa3.Calculons les forces ainsi listes ci-dessus.

!Fa l - , *0,949 * 1,5Fa l = 0,7IT/m et son bras de levier est x-;* 1,5+ 11,5=12 m

Fa2 = 0,61 *11,5

Fa2 = 7 T/m et son bras de levier est x * 11,5=5,75 m

Fa3 = ~ * ( 3 , 3 6 - 0 , 6 1 ) * 11,5

Fa3= 15,81 T/m et son bras de levier est x- ; * I l ,5=3,83m

Donc le point d 'application est donn par l 'expression suivante :If=! Fa i * Xi = Pa * XXi : le point d'application de la force FaiPa : la force totale su r le murOn souligne que les moments sont pris la base.0,71* 12+7*5,75+ 15,81 *3,83=X*23,5

X =4,65 m


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c. Sollicitation des surcharges du terre-pleinAvec l'effet du chargement de 6T/m 2 d'aprs Coulomb la pousse est calcule de la

manire suivante:Cette pousse est due aux surcharges sur terre-plein . Ces derniers reposant sur le terre-pleinexercent une pousse sur le mur qui est calcule de la faon suivante d'aprs Rankine.

Pa = q.H Kaq : la surcharge de 6T/m 2 sur terre-pleinH : la hauteur d'enrochement agissant sur le mur, Ka: le coefficient de pousse de Rankine.La pousse du remblai est nglige car elle est presque nulle . Cette pousse n'agit presque passur la poutre.Pa=O ,217*6* Il ,5mPa=14,9 T/m, son point d'application est:X= 11,5/2X =5,75m

d. Sollicitation d'accostageOn va considrer une force de tonnes transmise par le navire au quai .

Cette raction correspond une vitesse d'accostage exceptionnelle de 0,2 rn/sec.On note aussi que le niveau de l'eau au devant du quai peut atteindre trs rarement 1,9 m.Ainsi l'nergie cintique du navire du projet sera calcule pour pouvoir donner la forced'accostage.E=1 /2*MDV2 (Ce*Cm*Cs*Ce) en KNmCe coefficient d'excentricitCm coefficient de masse d'eau ajouteCs coefficient de souplesse de coqueCc coefficient de configuration de quaiD'aprs les donnes du navire du projet on a :E=209KNm (21,3T/m)Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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Une dfense cylindrique (1200*700) de l ,Sm de longueur(EN =1,5* 151) =226KNmR=1,5 *542=813KNm

Donc la raction de la poutre sera: 0,9 *813=78 T

Cette force par mtre linaire est:78TEac= -25m

Eac=3,12 T/m et son bras de levier est 11,5mLa dfense d 'accostage sera fixe 2,5-1 ,Sm, donc +1m.

e. Surcharge sur poutreQo=6TIm2*2,5m

6T/m 2 est le chargement dfini constant sur [a poutre.La longueur de la poutre est de 2,Sm.Qo= l5T/m et son bras de levier est: 2,25m

f. Poids du murPour les parties en bton arm on va calculer avec le poids volumique du bton gal 2,5

T/m 2 pour la partie merge et et les dimensions du mur sont donnes dans la figure . Pour lesremblais aussi, les poids volumiques sont donns dans les hypothses de calcul.

W 1=1,5m*2 ,5m*1,4T/m3

W,=9,38 T/m 2 et son bras de levier est x=2,5/2+ l, 7=2,95mW2=IO ,5m* Im* 1,4T/m 3W 2=26,25T/m et son bras de levier est x=l!2+1,7=2,2m

W3=17 ,5 T/m et son bras de levier est x=7/2=3,5mW 4=1,5m*llm*I ,4T/m 3

W4= 41 ,25 T /m et son bras de levier est x=I,5 /2+2,7=3 ,45m

Prsent par Moussa SEYE 200812009

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PFE : Construction de Quais- poids: Avantages, Inconvnients et Perspectives pour le PAO

W5=l /2*2 ,8m* II m*1,4T/m 3W5= 38,5T/m et son bras de levier est x=I l/3 =3 ,66m

QTI=I ,5m *2,8m * 1,9 T/m3

QTI=7,98 T/m et son bras de levier est x=2,8 /2+2,5+1+1,7=6,6mQT2=1 /2*2,8m*llm*1,lT/m 3QT2=16,94 T/m et son bras de levier est x=2/3 *2 ,8+2,5+1+I ,7=6,06mQn=l m* 1,7m* 1,1T/m3Qn=1,87 T/m et son bras de levier est x=1,7/2=0 ,85Donc toutes les forces ainsi calcules on a poids du mur total gal :W=160 T/m et son bras es t de levier est de x=3 ,70mPour assurer la s tabili t d'ensemble de l'ouvrage on a dcid de mettre un drain du genrebarbacane pour supprimer le gradient hydraulique. Ce drain sera plac la distance de :+ (0,2+0,85) = +1,lm pour permettre l'coulement de l'eau.La pression interne U au niveau de la base est rdui te zro pour viter des soulvementsventuels du mur ou long terme un phnomne de renard . Ce ci conduirait aussi l'obligation d'utiliser des murs plus lourds d 'o un cout de l 'ouvrage trs grand . Pour russir une telle chose on a dcid de mettre tubes en PVC pour drainer l'eau de la fondation .

g. ButeLa semelle est encastre dans l'enrochement. 11 existe une bute exerant une force sur le

mur en voile. Cette bute est calcule avec le coefficient de bute de Rank ine .1P =-*k y*H 2p 2 p

K, : le coefficient de bute de Rankine .y : Le poids volumique du remblai (enrochement)H : la hauteur du remblai agi ssant gauche sur le mur.

Or Kaest calcule ci-dessus; elle est gale 0,2171Donc K, = n,217


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PFE : Con struction de Quais- poids : Avantages, Inconvn ients et Perspectives pour le PAD

KJ1=4 ,6On a: y=l,lT/m3H=2m

Alors on a :P = * 6*1 1*22P "l ' ,Pp =10,12 T lm et son bras de levier est de ~ * 1=1,66m

h. Calcul de la contrainte admissible du sol

On a prvu de faire une souille de 1,8m remplie par suite de l'enrochement du remblai .Ceci nous a permis d'offrir une surface rgulire la base du mur e elle permet aussi desupporter au niveau de la base les contraintes localement leves et surtou t de rpartir en lesrduisant progressivement aux niveaux infrieurs.La base B de la fondation devient: B=7+1=8m.La fondation se comporte comme une semelle filante et on a la formule de calcul suivante :

. cc 2 (H 'i c = iq =(1 - 90 ) veca=tan - 1 V)C : la cohsion du solC=35Kpay = poids volumique du sol.y'= poids volumique immergy'= Ysa(- Yw

D'aprs les hypothses de calculs on a :t > l ,645(1+ 2 t > 2,249B'= la nouvelle base obtenue sous l'enrochement.Prsent par Moussa SEYE 2008/2009

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PFE : Construction de Quai s- poids: Avantages , Inconvnients et Perspectives pour le PAD

On a utilis la rpartition de 2 dans 1d 'o on a :B'=7+1,5=8,5 mN, = facteur de capacit portante.Ne= facteur de capacit portante.Ny = coefficient de capacit portante.cD=20 et a suivant les combinaisons donnent les coefficients Arc, N q et JVy.Calculons ces coefficients.Nq=O car 0 =0,Pour qJ=20 calculons Ne=14,83 et Ny=5,39Les contraintes admissibles du sol sont donnes dans la feuille Excel suivant les tats limitesconsidrs. D'aprs les calculs du tableau en annexe on a :

Etat limite ultime: qadm = 139,38 KpaEtat limite service: qadm = 174,75Kpa

2.3.1.4 Vrification de la stabilit du guaiAu niveau de l'assise on doit vrifier que le quai est stable au renversement et au

glissement et s'assurer que la rsultante est dans le tiers central. Ces calculs seront mens l'tat limite ultime et l 'tat limite de service. Un tableau est mis en annexe pour tout le calculconcernant les vrifications ci-dessous.A l'ELS on a : G+ QA l'ELU on a : 1,35G+ 1,5Q

.:. Renversement aux ELU et ELSLe facteur de renversement est dfini par la relation suivante:

Aprs calculs les coefficients de scurit au renversement sont de 4,32 pour l'ELU et 2,9 pour1ELS .cf tableau 2.3


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PFE : Construction de Quais- poids : Avantages, Inconvnients et Per spectives pour le PAD

Ces coefficients sont largement suprieurs au coefficient de renversement dfini dans lescahiers des prescriptions.

:. Glissement aux ELU et ELSLe coefficient de scurit au glissement est dfini par la relation suivante :

F = C G x B ~ V u m 0 5G H

Nous prenons pour l'angle de frottement sol-bton

qJ= 40 donne 8=26,66 alors on a :TanqJ = 0,51Ca =

)8 =::"qJ3 .

Aprs calcul le coefficient de scurit au glissement est de 3,058 pour l 'ELU et de 3,207 pourl'ELS.cf: tableau 2.3Ces coefficients sont suprieurs au coefficient de glissement dfini dans les cahiers desprescriptions .

:. Position de la rsultante dans le tiers centralLe facteur de renversement est dfini par la relation suivante:

Aprs calcul le tableau 2.3 montre que la rsultante est dans le tiers central pour tous les deuxtats considrs .

:. Capacit portanteLe facteur de renversement est dfini par la relation suivante :


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PFE : Construction de Quais- poids : Avantages, Inconvni ents et Perspectives pour le PAD

F. - qadm -- ' J 5p --- ~ L . j ,/Jn !G X

Avec qadmla contrainte adm issible du so l ;Et Gmax la contrainte maximale applique au sol.A !'ELS qadlll=174 ,75Kpa et G lllax=37,79Kpa.A l'ELU qadlll=139,38 Kpa et G lllax=51KpaLe coe fficient de s cur it est de 4,62 pour l'ELS et 2,73 pour l'ELU.Ces valeurs sont donnes dans le tableau 2.3.

ELS ELUMoment tabilisateur 1550,64 2 133,8 1eT.m)Moment rcnver an t 437 ,0014 404,25774(T.m)

F 433,33 595 ,095( T)I:FH 85,03 120 ,999enExcentr icit 0,430045 0,09365352Fr 3,54836392 5,27

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