Les palplanches d'ArcelorMittal protègent des inondations

Explorer des solutions économiques et innovantes pour la sécurité

Les Pays-Bas sont un pays de basse altitude protégé de la mer par des digues et des dunes. Pendant des décennies, des renforts de digues ont été installés pour maintenir le pays au sec et pour prévenir des inondations. En raison de l'augmentation continue des exigences de sécurité et des charges, un tiers des digues néerlandaises ne répond plus aux exigences de sécurité.

La macro-instabilité est l'une des causes les plus fréquentes. Elle peut se produire lorsqu'un niveau d'eau élevé pousse contre le remblai. Cela provoque une saturation du sol et une perte de stabilité, entraînant le glissement de grandes parties du corps de la digue.

Quand des cultures autour de la digue provoquent un manque d’espace, des renforts pour empêcher la macro-instabilité sont utilisés. Les digues avec des murs de palplanches en acier sont très solides et n'ont pas besoin d'être élargies, ce qui calme les objections des résidents et réduit les procédures judiciaires qui prennent beaucoup de temps.

Tenant compte du défi des Pays Bas en ce qui concerne la sécurité, la nécessité de réaliser des économies a augmenté au cours des deux dernières années. Le gouvernement fait un énorme effort pour rechercher des innovations qui permettront de générer les économies nécessaires.

Participer à l'équipe d'étude gouvernementale

Pour étudier comment optimiser les normes de conception des palplanches, le gouvernement a décidé de financer des essais de digues à Eemdijk, dans la province d'Utrecht.

Les tests visaient à mieux comprendre l'interaction entre le sol et les palplanches d'acier. Une équipe composée des experts d'ArcelorMittal Projects, d'ArcelorMittal Sheet Piling et du département R & D a contribué au processus de conception. ArcelorMittal a également fourni les palplanches GU8N et AZ26-700 pour les tests. Elles ont été produites par les usines de palplanches d'ArcelorMittal à Dabrowa en Pologne et à Belval au Luxembourg.

Le choix du profil de palplanche en combinaison avec la qualité de l'acier était crucial pour un test réussi. Toutes les dimensions des palplanches ont été testées de manière approfondie pour assurer une cartographie précise des caractéristiques du profil. Des essais de traction supplémentaires ont été effectués pour déterminer les caractéristiques mécaniques exactes.

Ce programme de test faisait partie du projet de l'exploration transcendantale de la macro-stabilité   (POV-M) *, qui relève du programme de protection contre les inondations (HWBP) *. Les tests ont même attiré l'attention au niveau international, depuis l’US Army Corps of Engineers jusqu'aux délégués de la Corée du Sud et de la Chine.

* Les essais de palplanches ont été réalisés en collaboration avec Waterboard Vallei et Veluwe, Deltares, Witteveen + Bos, Fugro et ArcelorMittal. ** Une coopération entre le Rijkswaterstaat (Ministère de l'infrastructure et de l'environnement) et les agences de l'eau.

Les tests et processus mis en place

Sur le site d'essai d'Eemdijk, une digue ovale de 5 mètres de haut, 60 mètres de long et 40 mètres de large a été construite en six mois. La digue a été équipée d'un équipement de mesure et n'a été utilisée que pour cette expérience qui a permis d'accroître les connaissances sur l'interaction structure-sol. Après les tests, la digue sera complètement enlevée. Au total, trois tests ont été effectués sur le site avec nos palplanches produites à Dabrowa et Belval.

Essai en pleine échelle Green Dike: Cette partie de la digue a été construite avec un noyau de sable et une couche de couverture extérieure d'argile. Le niveau de l'eau souterraine à l'intérieur du noyau de la digue a été lentement augmenté à +2,80 mètres, moment auquel un plan de glissement s'est produit et la digue s'est effondrée. Ce test a servi de mesure  et de  référence pour l'essai final.

Pull Over Tests: Quatre configurations différentes de palplanches ont été installées à 14 mètres dans le sol et ensuite elles ont été tirées avec un vérin hydraulique. L'objectif était de voir à quel niveau de force (avec un maximum de 100 tonnes pour AZ26-700) et à quelle déformation le rideau de palplanches s'effondrait. De plus, les quatre configurations ont donné un aperçu des différences dans le comportement d'un mur continu et des panneaux libres et entre le comportement élastique et plastique des palplanches en acier.

Essai complet Blue Dike: Cette partie de la digue a été construite de la même façon que la digue verte, à l'exception de l'armature qui mesurait plus de 60 mètres avec des palplanches GU8N. Ces palplanches ont été placées en triplés et décalées de 18 et 9 mètres. Ce test était une combinaison des tests mentionnés ci-dessus et était le test principal de la recherche.

Un fossé de 2 mètres de profondeur a été creusé au fond de la digue bleue. Le niveau de l'eau souterraine dans le corps de la digue a été lentement augmenté et le remplissage du bassin d'eau derrière la digue a été effectué au fil du temps. Cela a conduit à un niveau d'eau au sommet de la digue situé à +5 mètres. En outre, sept conteneurs remplis d'eau ont été placés sur le dessus de la digue, créant une charge supplémentaire de 40 tonnes par conteneur. Malgré cette combinaison d’énormes charges, la digue en palplanches d'acier renforcée a résisté et n'a pas cédé.

En s'infiltrant dans la pente vers l'intérieur de la digue et en abaissant le niveau d'eau dans le fossé, la digue s'est finalement effondrée. Deux millions de litres d'eau ont coulé du bassin vers l'arrière-pays, soulignant le succès des tests.

Sauver 20-30% d'acier

La digue, renforcée de palplanches d'acier, s'est finalement effondrée mais seulement après y avoir mis une charge extrême; un non-effondrement de la digue aurait signifié un test moins réussi.

Les résultats des différents tests étaient connectés avec des prédictions réalistes encore plus favorables que les règles de calcul actuelles. Ceci conclut que les murs de palplanches en acier sont une solution extrêmement solide et pratique pour les renforts des digues.

Les projets de renforcement des digues existants coûtent en moyenne 15 millions d'euros par kilomètre de digue. On estime qu'avec ces règles de conception mises à jour, 20 à 30% de l'acier peut être économisé dans de nouveaux projets. Grâce à ces économies, on prévoit que la part du marché prise par les palplanches en acier «innovantes» permettra d’augmenter les renforcements des digues dans le futur.

Texte: ArcelorMittal Europe Communication

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