II. Les ouvrages de protection des côtes

Ces ouvrages sont étudiés et dimensionnés pour protéger la côte de la houle maximale, c'est-à-dire même lors de tempêtes.


II.1 Les digues à talus

Ces digues arrêtent la houle par destruction totale de son énergie.

Les digues à talus sont des collines de matériaux pierreux ou de béton couronnées par un édifice en maçonnerie plus ou moins monolithique qui repose sur la colline et empêche le franchissement de l'ouvrage par gros temps.

Les blocs naturels dépassant rarement 10 tonnes, il faut les protéger par des blocs artificiels en béton. Leur forme est généralement parallélépipédique de plusieurs tonnes. Cependant, on peut voir d'autres formes telles que les tétrapodes qui s'accrochent très bien entre eux.

L'édifice est constitué d'un noyau fait de tout-venant. On ajoute ensuite plusieurs carapaces dont la granulométrie n'excède pas trop celle de la couche précédente afin d'éviter que les petits éléments ne pénètrent dans les vides de la couche supérieure.

Le couronnement est fait soit de blocs analogues à ceux de la carapace (dernière couche), soit de massifs de béton parfois profilés.

Pour calculer la stabilité de ce genre d'ouvrage, on applique la relation fondamentale de la dynamique.

où D est la dimension caractéristique des blocs.

La vitesse V des particules d'eau est de l'ordre de où H est la hauteur des vagues.

L'action dynamique de la houle s'écrit donc :

L'équilibre de l'ouvrage est donc donné par la relation :

Ceci équivaut à :

ou encore

avec densité d'un bloc par rapport à la densité de l'eau de mer,

Si l'on considère le poids des blocs P et leur masse volumique , on a la relation

La relation de stabilité peut donc s'écrire : .

Le nombre F est un nombre adimensionnel fonction de l'angle d'équilibre des talus, de la cambrure de la houle, de la profondeur relative du bloc, du coefficient de frottement interne du bloc, de l'incidence des vides, et du coefficient de forme des blocs.

On peut alors en déduire le poids des blocs nécessaire à l'équilibre de l'ouvrage en fonction de F.

On utilise notamment la formule de Hudson, qui pose .

Alors avec P en tonnes et H en mètres.

La valeur de K dans cette formule dépend de la nature des blocs :

On comprend également grâce à cette formule l'intérêt des matériaux de forte densité. En effet, décroît quand augmente.

On voit donc que pour des matériaux de forte densité, le poids nécessaire à l'équilibre est plus faible.

Enfin, plus la valeur de K est grande, moins l'édifice est stable. Pour K > 10, des dommages sont possibles sans ruine complète de l'ouvrage, mais les réparations sont indispensables.

Cas du franchissement de l'ouvrage :

Si un franchissement est possible, il faut alors recouvrir la partie arrière de l'ouvrage par des blocs de poids P jusqu'au niveau de l'eau et par des blocs de poids P/2 jusqu'à la profondeur h = H (hauteur des vagues).

On peut également recalculer le poids des blocs en fonction de l'agitation que crée le franchissement à l'arrière de l'ouvrage.

Le franchissement peut être évité :

II.2 Les digues verticales

Ces ouvrages arrêtent la houle en la réfléchissant vers le large.

Le calcul de stabilité s'effectue à partir des pressions dues au clapotis. La répartition des pressions est supposée constante.

La sous-pression due au va-et-vient de l'eau dans les vides du massif de fondation vaut

Le moment de stabilité du mur par rapport aux extrémités des surfaces d'appui sur les fondations doit être le double du moment maximal de renversement. Les forces qui tendent à riper la jetée ou chacune de ses parties doivent être inférieures à la moitié du poids apparent de la partie susceptible de riper. Enfin, la pression maximale sur les fondations ne doit pas dépasser 3 à 4 bars.

L'inconvénient des digues verticales est la nécessité d'avoir une côte d'arase très élevée pour que l'ouvrage ne soit pas franchi.

Les digues mixtes sont un mélange de digues à talus et de digues verticales, c'est-à-dire une muraille (digue verticale) reposant sur un massif de fondation en enrochements (digue à talus).

Il faut éviter le déferlement des vagues sur le mur. Pour cela, il faut qu'il descende à une profondeur au moins égale à 2.5 fois le creux sous le niveau le plus bas.

J. LARRAS propose le dimensionnement suivant :

La stabilité du massif d'enrochement, soumis aux efforts verticaux dus à la présence de la digue, est assurée par des blocs posés à la base de la muraille et sur le sommet du talus. L'ensemble de ces blocs est appelé risberme.

II.3 Les brise-lames flottants

Un brise-lame flottant est un flotteur amarré de dimensions assez grandes de façon à créer derrière lui une zone de calme. Ce genre d'ouvrage doit être mobile et peu cher.

Les brise-lames flottants servent donc à créer un abri derrière lequel on pourra effectuer des travaux de courte durée ou bien ancrer des bateaux de plaisance pendant l'été. Ils doivent transformer l'énergie potentielle de la houle, cette énergie étant la plus gênante pour les activités se trouvant à l'arrière.

Il faut donc éviter que l'énergie de la houle passe par-dessus. Ceci entraine la nécessité d'avoir des brise-lames de grandes dimensions. Ils sont malhaureusement inefficaces pour les houles de grande période.

L'efficacité des brise-lames est caractérisée par le coefficient de transmission G, rapport entre les hauteurs de houle transmise et incidente de longueur d'onde L.

Par exemple, on considère un rideau vertical maintenu en flottaison par 2 boudins.

Si l'on considère une profondeur h, l'écartement b entre les deux boudins est b = 2h, et on a G = 0.3.

De même, pour un ensemble de 2 pontons de section carrée avec b = 0.75h, on a G < 0.3.

Pour calculer le dimensionnement de l'ouvrage,on considère que les mouvements du flotteur se réduisent au pilonnement (oscillations verticales), au cavalement (oscillations horizontales) et au roulis.


III. Les actions de la houle sur ces ouvrages

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