LU88747A1 - Palplanche en forme de "Z" à module de résistance élevé - Google Patents

Description

Palplanche en forme de “Z” à module de résistance élevé

La présente invention concerne une palplanche en forme de “Z" à module de résistance élevé.

Des palplanches en forme de “Z” sont connues depuis longtemps. Elles ont une âme oblique raccordée à deux ailes sensiblement parallèles. Chaque aile est munie d’un élément de serrure, pour former dans un rideau de soutènement un joint par enclenchement avec un élément de serrure d’une palplanche adjacente. Dans un tel rideau, les palplanches en forme de “Z” sont le plus souvent agencées de façon à ce que leurs ailes soient sensiblement parallèles et équidistantes du plan neutre de flexion du rideau. Le produit obtenu en multipliant le module de résistance du rideau par rapport à ce plan neutre par la contrainte élastique maximale admissible, détermine le moment élastique maximal que le rideau peut reprendre.

On appelle “module de résistance linéique” du rideau de palplanches, le module de résistance par rapport au plan neutre du rideau, rapporté au mètre courant de rideau. On appelle “module de résistance spécifique” ou encore “critère de performance” du rideau de palplanches, le module de résistance linéique divisé par la masse du rideau rapportée au mètre carré de rideau. Il est précisé que par “rideau de palplanches” on entend dans le présent contexte, un rideau composé de palplanches en forme de “Z” qui sont raccordées de façon à ce que leurs ailes soient sensiblement parallèles et équidistantes du plan neutre de flexion du rideau.

ProfilARBED S.A. (Luxembourg) commercialise actuellement une palplanche en forme de “Z” dénommée “AZ 36” qui a un module de résistance de 3600 cm3 par mètre courant de rideau. Cette palplanche AZ 36 a une masse de 194 kg/m2, donc un module de résistance spécifique de 18,6 (cm3/m)/(kg/m2). Il s’agit d’une palplanche qui a des éléments de serrure de type “LARSSEN” et dont l’âme décrit un angle aigu d’environ 63° avec un plan parallèle aux ailes. ProfilARBED S.A. (Luxembourg) commercialise aussi une palplanche en forme de “Z" dénommée “BZ 42”, qui a un module de résistance de 4200 cm3 par mètre courant de rideau, mais une masse de 271 kg/m2, donc un module de résistance spécifique plus défavorable de 15,5 (cm3/m)/(kg/m2). Il s’agit d’une palplanche qui a des éléments de serrure de type “BELVAL”, et dont l’âme décrit un angle aigu d’environ 83,5° avec un plan parallèle aux ailes. On trouve encore sur le marché d'autres types de palplanches en forme de “Z” pouvant atteindre des moments de résistance jusqu’à 4550 cm3 par mètre courant de rideau. Cependant, ces types de palplanches à module de résistance plus élevé sont des profilés très lourds, qui ont un poids par mètre carré de rideau très élevé, donc un module de résistance spécifique assez faible. Or, plus le module de résistance spécifique est faible, plus le prix de revient du rideau est élevé.

Les principales raisons pour lesquelles on ne trouve pas sur le marché des palplanches en forme de “Z” ayant un module de résistance supérieur à 4550 cm3, sont notamment les suivantes: a) on est le plus souvent limité quant à l’épaisseur maximale des ailes. En effet, le laminage des éléments de serrure, notamment d’éléments de serrure de type “LARSSEN”, nécessite un dépliage des ailes lors de la dernière passe au laminoir. Or, ce dépliage devient très difficile lorsque l'épaisseur des ailes devient trop importante. Ainsi, on n'arrive actuellement pas à laminer de façon industrielle des ailes d’une épaisseur supérieure à 20 mm, munies d’éléments de serrure de type “LARSSEN”; b) on est aussi limité en ce qui concerne la largeur maximale des ailes et la distance maximale entre les faces extérieures des ailes (hauteur de la section). En effet, pour un angle d’inclinaison donné de l’âme, la largeur des ailes et la hauteur de la section déterminent le développement de la palplanche et par conséquent la largeur des cylindres des cages du laminoir. Or, la largeur de ces cylindres est limitée par la largeur des cages du train de laminage des palplanches. Si on veut laminer des palplanches à module de résistance élevé sur les trains de laminage actuels, le développement de ces palplanche entre les axes des serrures doit être inférieur à une valeur prédéterminée par la largeur des cages du train de laminage des palplanches.

c) on pourrait gagner en largeur de laminage en augmentant l’angle aigu que l’âme fait avec un plan parallèle aux ailes (angle d’inclinaison de l’âme). Or, plus cet angle d'inclinaison de l’âme se rapproche de 90°, plus la résistance à l'enfoncement de la palplanche augmente. Pour des raisons de mise en oeuvre, il est par conséquent recommandé de choisir un angle d’inclinaison de l’âme inférieur à 75°.

A l’aide d’un programme d’optimisation et d’un ordinateur, les paramètres susmentionnés ont été optimisés pour une palplanche de type AZ et on a obtenu une palplanche avec un module de résistance maximum de 4400 cm3 par mètre courant de rideau. Cette palplanche de type AZ a, pour une épaisseur d'âme de 15 mm, une masse de 229 kg/m2, donc un module de résistance spécifique de 19,21 (cm3/m)/(kg/m2). Un module de résistance de 4400 cm3 semble par conséquent être une valeur limite pour une palplanche en forme de “Z”, lorsqu’on veut respecter les contraintes susmentionnées. On pourrait bien entendu encore augmenter l’épaisseur de l’âme, mais une telle mesure, tout en augmentant légèrement le module de résistance, ferait surtout baisser de façon appréciable le module de résistance spécifique de la palplanche.

Le problème à la base de la présente invention est de trouver une solution pour augmenter encore davantage le module de résistance d’une palplanche en forme de “Z”, sans pour autant faire baisser le module de résistance spécifique de la palplanche et sans nécessiter une augmentation de la largeur des cages du laminoir.

Ce problème trouve une solution dans une palplanche en forme de “Z” selon la première revendication.

La palplanche en forme de “Z" selon l’invention comprend, comme toutes les palplanches en forme de “Z", deux ailes ayant des faces extérieures sensiblement parallèles, ainsi qu’une âme oblique raccordée aux deux ailes.

Cette âme définit avec un plan parallèle aux faces extérieures des ailes un angle aigu, de préférence inférieur à 75°, et est délimitée entre les raccords avec les ailes par deux faces sensiblement planes. La palplanche selon l’invention se distingue d’une palplanche classique principalement en ce que chacune des deux ailes présente un prolongement qui est en saillie par rapport au plan fictif prolongeant la face plane de l’âme située du même côté que la face extérieure de l’aile respective. Cette solution a l'avantage d’apporter avec un faible surplus de matière, donc avec une faible augmentation de la masse par mètre carré de rideau, une nette amélioration du module de résistance, et par conséquent aussi une amélioration du module de résistance spécifique. Il sera en outre apprécié que la solution selon l’invention ne nécessite pas d'augmentation de la largeur des cages du laminoir. L’épaisseur des ailes n’est pas non plus affectée, et la largeur des ailes augmente. La solution proposée entraîne aussi un renforcement des coins de raccord aile/âme du côté extérieur, d’où un risque de déchirement moins élevé à ces endroits critiques lors de la mise en oeuvre des palplanches. Ce renforcement est également favorable à une meilleure résistance à la corrosion accélérée en basses eaux, car les palplanches en forme de “Z”, contrairement aux palplanches en forme de “U”, ont surtout tendance à se corroder au niveau des raccords âme/ailes. Reste à noter que les ailes ont des surfaces d’appui (= faces extérieures des ailes) plus importantes pour des liernes ou plaques d’ancrage, et que la transmission des efforts d’ancrage des ailes dans l’âme et vice versa se trouve améliorée.

Il sera apprécié qu’on a pu obtenir des palplanches selon l’invention avec les caractéristiques suivantes: a) épaisseur des ailes environ 19 à 20 mm; b) largeur des ailes > 200 mm; c) hauteur de la palplanche < 500 mm; d) module de résistance par unité de longueur du rideau > 4800 cm3/m; e) module de résistance spécifique environ 20 (cm3/m)/(kg/m2).

Un mode d'exécution préféré d'une palplanche selon l'invention est décrit à l’aide des dessins ci-annexés, dans lesquels: - la Figure 1 montre une section transversale de la palplanche; - la Figure 2 montre un agrandissement d’un raccord aile/âme de la palplanche de la Figure 1.

La palplanche en forme de “Z” selon la Figure 1 comprend, comme toutes les palplanches en forme de “Z”, deux ailes 12', 12” ayant des faces extérieures 14’, 14" sensiblement parallèles, ainsi qu’une âme oblique 10 raccordée aux deux ailes 12’, 12”. Cette âme 10 définit avec un plan 16, qui est parallèle aux faces extérieures 14’, 14" des ailes 12’, 12", un angle aigu a. Elle est plus mince que les ailes 12’, 12” et est délimitée entre les raccords avec les ailes 12’, 12” par deux faces 18’, 18” sensiblement planes et parallèles.

Chacune des ces ailes 12', 12" est munie d'un élément de serrure 20', 20". Il s’agit plus précisément d’éléments de serrure de type “LARSSEN”, qui permettent de former des joints de type “LARSSEN” en s’enclenchant, dans un rideau de palplanches, avec les éléments- de serrure des palplanches adjacentes.

Les dimensions de la palplanche représentée ont été optimisées à l’aide d’un programme d’optimisation et d’un ordinateur pour obtenir un module de résistance élevé compte tenu des différentes contraintes mentionnées dans la partie introductive de la présente description.

Cette optimisation a conduit à adopter les dimensions suivantes: hauteur de la section de la palplanche (distance entre les faces extérieures des ailes): h = 482 mm largeur de chaque aile 12’, 12”: a * 208 mm épaisseur de l’âme 10: ti = 15mm épaisseur de chaque aile 12’, 12”: \2 = 19 mm angle d'inclinaison de l'âme 10: a = 71°

Grâce à l'optimisation des dimensions susmentionnées, on a obtenu un module de résistance de 4400 cm3 par unité de longueur d'un rideau dans lequel ces palplanches sont raccordées de façon à ce que les faces extérieures 14’, 14” de leurs ailes 12’, 12” soient sensiblement parallèles et équidistantes du plan neutre de flexion du rideau. Le module de résistance spécifique d’un tel rideau de palplanche est légèrement inférieur à 20 (cm3/m)/(kg/m2).

L’objectif était maintenant d’augmenter encore davantage le module de résistance de la palplanche ainsi optimisée.

Cet objectif a été atteint en munissant chacune des deux ailes 12’, 12" d’un prolongement 22’, 22” qui est en saillie par rapport au plan fictif 24’, 24” prolongeant la face plane de l’âme 18', 18” située du même côté que la face extérieure 14’, 14” de l’aile respective. Sur la Figure 2, on a représenté avec un trait interrompu une surface de raccord 25 qui terminerait l’aile 12’ dans une palplanche en forme de “Z” classique. Cette surface de raccord 25 serait tangente à la face extérieure 14' de l’aile 12’ et se raccorderait de façon tangente à la face 18’ de l’âme 10.

Se référant à la Figure 2, il sera noté que l’âme 10 est raccordée au prolongement d’aile 22’ par une surépaisseur locale 26’ de l’âme 10, de façon à éviter la formation d’un coin concave entre le prolongement d’aile 22’ et l’âme 10. Cette surépaisseur 26’ de l’âme 10 diminue légèrement le module de résistance spécifique de la palplanche, mais elle rend le laminage plus facile, et évite des déformations du prolongement d’aile 22’ lors du battage. On obtient en outre une meilleure transmission des efforts d’ancrage des ailes 12’, 12” dans l’âme 10 et vice versa.

Sur la Figure 2, on voit également que le prolongement d’aile 22’ est délimité par une première surface plane 30 qui prolonge la face plane 14’ de l’aile 12’, une deuxième surface plane 34 qui est sensiblement perpendiculaire à ladite première surface plane 30, et une surface de raccord cylindrique convexe 32 qui raccorde ladite première surface plane 30 à ladite deuxième surface plane 34. Ladite surépaisseur 26' de l'âme 10 définit alors une surface de raccord cylindrique concave 36 qui raccorde la face 18' de l’âme 10 à ladite deuxième surface plane 34 du prolongement d’aile 22’. Il s’agit d’une configuration optimisée du point de vue du laminage des prolongements d’ailes 22’ et 22”.

Dans l’exemple de la Figure 1, la surface de raccord cylindrique convexe 32 présente un rayon de 15 mm, et la surface de raccord cylindrique concave 36 présente un rayon de 125 mm. Le module de résistance linéique de la palplanche optimisée avec prolongements d’ailes 22’, 22” est de 4800 cm3/m, ce qui représente une augmentation d’environ 9 % par rapport à la palplanche optimisée sans prolongements d’ailes 22', 22”. Le module de résistance spécifique de la palplanche optimisée avec prolongements d’ailes 22’, 22” est d’environ 20 (cm3/m)/(kg/rri2).

Il sera apprécié que le laminage des prolongements d’ailes 22’, 22” ne cause pas de problème majeur et ne nécessite notamment pas d’augmentation de la largeur des cages du train de laminage, ce qui rend l’invention particulièrement intéressante pour les palplanches de section importante.

Reste à noter que l’invention n’est bien entendu pas limitée à la palplanche décrite en détail, mais qu’elle peut aussi être appliquée avantageusement à des palplanches en forme de “Z” ayant un module de résistance linéique plus faible ou plus élevé que 4800 cm3/m, des dimensions sensiblement différentes, ainsi qu’à des palplanches ayant des éléments de serrure autres que des éléments de serrure de type “LARSSEN”.

Claims (10)

1. Palplanche en forme de "Z” comprenant deux ailes (12', 12”) ayant des faces extérieures (14’, 14") sensiblement parallèles, et une âme (10) oblique raccordée aux deux ailes (12', 12") et délimitée entre les raccords avec les ailes (12', 12") par deux faces (18’, 18”) sensiblement planes, caractérisée en ce que chacune des deux ailes (12', 12") présente un prolongement (22’, 22”) qui est en saillie par rapport au plan fictif (24’, 24”) prolongeant la face plane (18', 18”) de l’âme située du même côté que la face extérieure (14’, 14”) de l’aile respective.

2. Palplanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’âme (10) est raccordée à chaque prolongement d’aile (22’, 22”) par l’intermédiaire d’une surépaisseur (26’, 26”) de l’âme (10), de façon à éviter un coin concave entre le prolongement d’aile respectif (22’, 22") et l’âme (10).

3. Palplanche selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit prolongement d’aile (22’, 22”) est délimité par une première surface plane (30), qui prolonge la face plane (14', 14”) de l’aile respective, une deuxième surface plane (34), qui est sensiblement perpendiculaire à ladite première surface plane (32), et une surface de raccord cylindrique convexe (32), qui raccorde ladite première surface plane (30) à ladite deuxième surface plane (34).

4. Palplanche selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite deuxième surface plane (34) est raccordée à la face plane de l’âme respective (18’, 18”) par une surface de raccord cylindrique concave (36).

5. Palplanche selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par les paramètres suivants: a) module de résistance par unité de longueur du rideau > 4800 cm3/m; b) module de résistance spécifique environ 20 (cm3/m)/(kg/m2).

6. Palplanche selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par les paramètres suivants: a) épaisseur des ailes environ 19 à 20 mm; b) largeur des ailes > 200 mm; c) hauteur de la palplanche ^ 500 mm.

7. Palplanche selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l’âme définit un angle aigu a < 75° avec un plan parallèle (16) qux faces extérieures (14’, 14") des ailes.

8. Palplanche selon la revendication 7, caractérisée en ce que l’âme définit un angle aigu a sensiblement égal à 71° avec un plan parallèle (16) aux faces extérieures (14’, 14”) des ailes.

9. Palplanche selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chacune des ailes est munie d’un élément de serrure.

10. Palplanche selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que chacune des ailes est munie d’un élément de serrure de type “LARSSEN".