Water Transport Solutions
Port de Piombino, Livourne, Italie | 2014
Le Plan directeur portuaire prévoit la construction d'un nouveau dock avec un quai est de 350 m de long et 50 m de large. Le dock sera dragué à 20 m sous le niveau moyen de la mer (l.m.m.).
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Les documents d'appel d'offres originaux du Quai Est spécifiaient une solution de parois combinées à tubes, dont les éléments principaux étaient des pieux tubulaires en acier de 38 m de long, Ø 2060 mm, nuance d’acier S420 MH, avec une épaisseur variable de 26 et 32 mm en fonction du tirant d’eau de conception ; les palplanches intermédiaires proposées étaient des profilés en Z de 29 m de long avec un module de flexion élastique de 3 870 cm3/ double élément en nuance d’acier S430 GP.
La paroi combinée devait être ancrée à -0,50 m sous l.m.m. à l'aide de tirants en acier Ø 120 mm, un par élément primaire, à une poutre en béton armé positionnée à proximité du brise-lames du côté mer de la plate-forme du quai (voir « Coupe transversale type »). La distance entre la paroi principale et la poutre d'ancrage était d'environ 38 m.
Afin d'offrir une solution plus économique et une livraison plus rapide, ArcelorMittal, en collaboration avec CMC, a proposé une conception alternative utilisant des tubes soudés en spirale d'une épaisseur constante de 26 mm (renforcés localement si nécessaire), un niveau d'ancrage plus élevé et une palplanche intermédiaire plus économique.
La solution alternative consistait en pieux tubulaires en acier, Ø 2060 mm, renforcés par deux tôles d'acier de renfort interne (600 x 26 mm), formées pour s'adapter à la courbure du tube , soudées à la fois parallèlement et perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube. Ils sont placés aux endroits soumis aux contraintes les plus élevées : à 90° des griffes, de l'élévation -4,50 m à -25,00 m sous le niveau de référence. Le profil de palplanche intermédiaire sélectionné était un AZ 28-700 en S430 GP, avec un module de flexion élastique de 3 865 cm3/élément double.
La position réelle du tirant a été relevée de -0,50 m à +0,50 m au-dessus du niveau d’eau, en dehors des mouvements habituels des marées, afin de réduire l’influence de la corrosion. Le relèvement du niveau d’ancrage entraîne une répartition différente des forces agissantes, ce qui provoque une légère augmentation des contraintes sur le tube à une hauteur légèrement supérieure, tout en réduisant les forces d’ancrage. Cette réduction des forces agissant sur le tirant prolonge sa durée de vie tout en conservant son diamètre (Ø 120 mm). Les contraintes plus élevées dans le pieu tubulaire sont toutefois compensées par le positionnement des plaques de renfort à l'intérieur.
La conception de cette paroi combinée de tubes a été réalisée conformément à l'Eurocode 3 (parties 4 et 5) et à l'Eurocode 8 (conception parasismale).
La durée de vie minimale de la paroi du quai est de 100 ans, sans tenir compte des mesures supplémentaires qui peuvent prolonger la durée de vie jusqu'à 300 ans, à savoir
- la vérification de la contrainte de l'acier en supposant une perte due à la corrosion pendant 100 ans ;
- le revêtement des 7 mètres supérieurs de la paroi combinée ;
- protection cathodique (du système d'ancrage, de la paroi combinée et de l'armature en béton) ;
- remblayage des tubes en acier avec du béton et jet grouting (ceci permet également d'éviter l'ovalisation et d'augmenter l'inertie des pieux).
En raison de la reconnaissance des sols, composés d'une couche supérieure de sable limoneux moyennement dense (ϕ = 30°~34°) jusqu'à -30,00 m sous le niveau de référence, et d'une couche inférieure d'argile sableuse (cu=110-150 kPa) jusqu'à -50,00 m sous le niveau de référence, un marteau vibrant à fréquence normale a pu être utilisé pour l'installation. De plus, dans le cadre des services proposés par ArcelorMittal, un gabarit de fonçage complet sur mesure a été livré sur le chantier afin de permettre le fonçage précis des 111 pieux tubulaires. Le fonçage a été réalisé entre juin et octobre 2014.
Le projet du port de Piombino illustre parfaitement les avantages d'une collaboration avec les services techniques d'ArcelorMittal. Grâce à cette collaboration entre les concepteurs, les entrepreneurs et le fournisseur, une solution plus simple et plus rentable a été mise en place. Les différentes modifications techniques expliquées ont permis une exécution plus facile et des économies significatives en termes de poids d'acier (les pieux intermédiaires installés sont 20 % plus légers que ceux proposés dans l'appel d'offres).
