Le rideau de palplanches est une structure de soutènement flexible largement utilisée dans les travaux publics, les aménagements portuaires et les fouilles urbaines. Sa stabilité repose essentiellement sur la mobilisation de la résistance passive du sol (la butée) en amont de la fiche et, si nécessaire, sur la mise en place d'ancrages ou de butonages. Cet article détaille les méthodologies de calcul pour le dimensionnement optimal de ces ouvrages.
1. Principes Généraux et Comportement Structural
Le comportement d'un rideau de palplanches dépend de l'interaction sol-structure. On distingue généralement deux types de comportement selon le mode de support :
- Le rideau encastré en pied (Autostable) : La stabilité est assurée par la fiche seule. Le rideau pivote autour d'un point situé dans le sol.
- Le rideau ancré ou butonné : La stabilité est renforcée par un appui horizontal en partie haute, ce qui permet de réduire la profondeur de fiche et les moments de flexion.
2. Hypothèses de Calcul et Normes
Les calculs doivent être conformes aux principes de l'Eurocode 7 (NF EN 1997-1) pour la justification géotechnique et à l'Eurocode 3 partie 5 (NF EN 1993-5) pour la vérification structurelle de l'acier.
- Poids volumique du sol (γ)
- Angle de frottement interne (φ')
- Cohésion (c')
- Coefficient de poussée : Ka = tan²(45° - φ'/2)
- Coefficient de butée : Kp = tan²(45° + φ'/2)
3. Méthodologie de Calcul de la Fiche
La fiche est la profondeur de pénétration sous le niveau de fond de fouille. Pour un rideau non ancré, l'équilibre des moments au point de pivotement est la condition critique.
L'équilibre des moments
L'équation d'équilibre s'écrit généralement :
Où Fs est le coefficient de sécurité (généralement compris entre 1.2 et 1.5).
La Méthode de Blum
Cette méthode simplifiée est couramment utilisée pour déterminer la longueur de fiche. Elle considère un point de contre-flexion et transforme le système complexe en un système statiquement déterminé. Le diagramme des pressions nettes est intégré pour trouver le point où le moment est nul.
4. Détermination des Moments de Flexion
Le calcul du moment maximal (Mmax) permet de sélectionner le profilé de palplanche (U, Z ou HZ).
- Tracé du diagramme des pressions : Calcul de la poussée des terres, des surcharges et de la pression hydrostatique.
- Calcul de l'effort tranchant : Intégration de la charge linéique le long de la paroi.
- Point de moment nul : Le moment maximal se situe là où l'effort tranchant s'annule (V(z) = 0).
5. Vérification de la Section d'Acier
La contrainte maximale dans la fibre la plus éloignée ne doit pas dépasser la limite élastique de l'acier pondérée :
Le choix du profilé (ex: AZ 18-700) se fait en consultant les catalogues constructeurs (ArcelorMittal, etc.) sur la base du module d'inertie élastique requis Wel.
6. Téléchargement de l'outil de calcul
Pour accompagner les ingénieurs et techniciens dans leurs phases de pré-dimensionnement, une feuille de calcul automatisée est proposée.
