Conception sismique des palplanches. Brochure | 2021

Solutions innovantes de conception sismique pour des infrastructures durables en palplanches

ArcelorMittal est le leader mondial de la technologie des palplanches et toujours à la pointe de l'innovation dans le domaine des solutions de fondations. Nos produits sont largement utilisés dans le monde entier pour la construction de murs de quai, de voies navigables, de barrières de protection contre les inondations, d'infrastructures de mobilité et de structures de confinement.

Nos valeurs sont la durabilité, la fiabilité et l'assurance qualité, qui nous permettent d'atteindre les plus hauts niveaux de création de valeur pour nos parties prenantes et de satisfaction pour nos clients.

Nous proposons des solutions complètes, basées sur notre gamme étendue et complète de produits et services, notre assistance technique experte depuis les premières étapes de conception d'un projet jusqu'à son achèvement, notre fabrication sur mesure, notre livraison juste à temps et nos services après-vente.

ArcelorMittal, en tant que premier producteur mondial d'acier, vise à atteindre la neutralité carbone d'ici 2050, et les palplanches en acier contribuent de manière importante au concept d'économie circulaire «réduire-réutiliser-recycler».

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Introduction

Les palplanches en acier sont largement utilisées pour la construction de structures diverses : murs de quai et brise-lames dans les ports, renforcement des berges des fleuves et des canaux, infrastructures urbaines telles que les passages souterrains, ainsi que les systèmes de protection contre les risques naturels à l'échelle mondiale. Dans chacune de ces applications, les palplanches ont prouvé leur capacité à résister efficacement aux conséquences des tremblements de terre dans les zones sismiques.

Les méthodes de conception sismique couramment utilisées sont encore considérées comme insatisfaisantes dans de nombreux cas, en particulier pour les structures de murs de quai en acier, où l'application de ces approches de conception entrave un potentiel important d'optimisation des coûts.

SENER, un groupe international d'ingénierie maritime basé en Espagne, a mené une étude afin de mettre en évidence les principales caractéristiques de la conception avancée des rideaux de palplanches dans les zones à forte sismicité.

Conception dynamique

L'approche la plus appropriée pour la conception de rideaux de palplanches dans les zones sismiques consiste à utiliser des calculs dynamiques par éléments finis (FEM). Ce type de calculs fournit des informations précises sur les forces internes, les déformations, l'augmentation des pressions interstitielles et le mode de rupture à prévenir.

Il permet également de prendre en compte d'autres caractéristiques telles que la charge hydrodynamique due à des masses supplémentaires. Une conception dynamique avancée peut permettre de réaliser jusqu'à 50 % d'économies par rapport aux approches de conception pseudo-statiques traditionnelles.

Comparaison des méthodes de conception

L'étude porte sur 3 cas subdivisés en 11 sous-cas.

  • Cas 1 : sol sableux dense, faible niveau d'accélération (0,10 g) et deux niveaux de fond marin ;
  • Cas 2 : sol sableux dense, deux niveaux d'action sismique : moyen (0,30 g) et élevé (0,40 g), et quatre niveaux de fond marin ;
  • Cas 3 : sol limoneux argileux, niveau d'accélération élevé (0,50 g) et un niveau de fond marin.

L'objectif principal de l'étude est d'évaluer la conception sismique lors de l'utilisation de la méthode dynamique FEM ou de la méthode pseudo-statique. Pour cette raison, l'étude vérifie la résistance structurelle du rideau de palplanches avant. Les exigences de service en termes de déplacements admissibles ne font pas partie du champ d'application de l'étude.

Conclusion

Les résultats des études menées par SENER soulignent l'importance de développer des méthodes plus avancées pour la conception des palplanches. Malheureusement, les normes européennes actuelles fournissent des approches trop conservatrices en matière de conception sismique des palplanches, et les règles d'utilisation des méthodes de conception avancées telles que la modélisation par éléments finis ne sont pas clairement définies.

Cette étude montre clairement qu'une conception dynamique FEM précise permet de réaliser des économies importantes et d'obtenir des solutions économiques pour les palplanches, même dans des cas inaccessibles avec l'approche traditionnelle. En combinaison avec une conception basée sur les performances, des économies supplémentaires peuvent être réalisées dans une zone géographique plus large.