Brevet FR2731725A1 — publié le 19960920

La présente invention est relative à un brise-houle installé en eaux profondes et attenant au rivage, constitué par au moins un caisson élémentaire partiellement immergé dans l'eau, ce caisson comprenant un bassin d'amortissement présentant une paroi orientée de manière à faire face à la houle incidente, ce bassin et cette paroi étant munis d'ouvertures permettant la dissipation d'une partie de l'énergie de la houle incidente et l'évacuation d'au moins une partie de l'eau admise dans le bassin. On connaît de tels brise-houles notamment du brevet français n 2 590 628 et son addition n 2 642 481 au nom du Gouvernement Monégasque et du brevet français n 2 693 216 au nom de Doris Engineering. Dans ce dernier brevet les caissons élémentaires dans lesquels sont formés les bassins d'amortissement sont supportés par une ou plusieurs structures en treillis métallique tubulaire du type "rackets1 ancrées par des pieux dans le fond marin, ou par des structure en béton stabilisées sur le fond par gravité. On s'est posé le problème de l'installation d'un tel brise-houle en eaux profondes, au delà d'une trentaine de mètres de fond par exemple, sur de telles structures de support métalliques ou en béton. Les études réalisées ont montré que la stabilité de l'ouvrage ne pouvait alors être assurée qu'en utilisant des structures de support de très grandes dimensions, devant résiter aux efforts d'environnement importants dûs à la houle, au courant et aux séismes en particulier et dont la réalisation et la lise en place atteint un coût prohibitif. La présente invention a donc pour but de réaliser un brise-houle susceptible d'être installé en eaux profondes, insensible aux effets sismiques directs et réalisable pour un prix économiquement acceptable. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la présente description, avec un brise-houle du type décrit ci-dessus, remarquable en ce qu'il comprend en outre a) au moins un compartiment étanche dans chaque caisson, propre à donner au brise-houle une flottabilité positive permanente, b) un système d'ancrage de l'extrémité du brise-houle côté mer et c) des moyens de restriction des mouvements de son origine, côté terre. La flottabilité du brise-houle suivant l'invention permet de supprimer les énormes et coûteuse structures de support qu'il faudrait autrement installer pour le soutenir au-dessus du fond marin. On réduit ainsi beaucoup les coûts de fabrication du brise-houle et d'installation de celui-ci sur son site d'utilisation. De surcroît cette flottabilité du brise-houle attenue sensiblement les efforts dûs à la houle ou d'origine sismique. Suivant un premier mode de réalisation du brise-houle selon l'invention, les moyens de restriction des mouvements de son origine sont constitués par un deuxième système d'ancrage raccordé au brise-houle au voisinage de cette origine. Suivant d'autres modes de réalisation de ce brisehoule, les moyens de restriction agissent sur plusieurs degrés de liberté du brise-houle. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - les figures 1 et 2 sont des vues en plan et en élévation, respectivement, d'un premier mode de réalisation du brise-houle suivant la présente invention, -la figure 3 est une vue en coupe du brise-houle des figures 1 et 2, prise suivant le trait de coupe III de la figure 1, -la figure 4 est une vue schématique en coupe d'une passerelle articulée installée entre le brise-houle des figures 1 et 2 et le rivage, - les figures 5 et 6 sont des vues en plan et en élévation, respectivement, d'un deuxième mode de réalisation du brise-houle suivant l'invention, - la figure 7 et une vue schématique en coupe d'un appui rotulé assurant une liaison entre le brise-houle des figures 5 et 6 et le rivage, - les figures 8A et 8B, 9A et 9B, 10A et 10B, llA et 11B, 12A et 12B sont des vues schématiques en élévation et en plan respectivement, de brise-houles suivant l'invention équipés de diverses variantes des moyens de restriction des mouvements de l'origine du brise-houle, assurant une liaison entre le brise-houle et le rivage, et - les figures 13A à 13C illustrent une variante du brise-houle suivant l'invention, comprenant une articulation à la jonction de deux caissons élémentaires. On se réfère aux figures 1 à 3 du dessin pour décrire le premier mode de réalisation du brise-houle suivant l'invention. La figure 1 représente un brise-houle 1 attenant au rivage 2 pour protéger, par exemple, des installations portuaires d'une houle de direction d'incidence H, sensiblement perpendiculaire à la plus grande dimension du brise-houle lui-même, comme cela est classique. Suivant une caractéristique importante du brise-houle selon l'invention qui est illustrée à la figure 2, celui-ci flotte à la surface 3 de liteau, au-dessus d'un fond marin 4. On a représenté à la figure 3 une coupe transversale d'un mode de réalisation préféré d'un caisson élémentaire formant partie d'un ensemble de tels caissons assemblés bout-à-bout pour constituer le brise-houle suivant l'invention. Le caisson de la figure 3 est réalisé en béton arsé/ou précontraint et il est construit en cale sèche. I1 comprend un bassin d'amortissement 5 limité, du côté du large, par une paroi verticale 6 du type nJarlan" percée d'ouvertures 71, 72 etc...régulièrement distribuées. Le taux de perforation de cette paroi peut-être de 40% par exemple. La paroi 6 est complètement immergée et les ouvertures 71, 72,-.- autorisent la circulation de l'eau dans les deux sens entre le bassin 5 et l'extérieur. Suivant une caractéristique optionnelle, plus complètement décrite et représentée dans la demande de brevet français n 95 01 115 déposée le 31 janvier 1995 par les demanderesses, la paroi verticale 6 est prolongée audessus de la surface 3 de l'eau, par une paroi remontante 7 conformée en marches d'escalier, percée d'ouvertures 8 dans les contremarches. Des cloisons intermédiaires perpendiculaires à la paroi 6 et percées d'ouvertures d'allégement 9i, raidissent la structure du caisson. Comme on l'explique dans la demande de brevet français n 95 01 115 précitée, l'énergie de la houle venue du large suivant la flèche H est dissipée par un double mécanisme, d'une part à travers la paroi Jarlan 6 suivant un mécanisme classique, et d'autre part à travers la paroi remontante 7 suivant un effet de "plage poreuse". Suivant une caractéristique importante du brise-houle représenté à la figure 3, chaque caisson élémentaire est muni de compartiments étanches 101, 102, 103, 104 qui lui donnent une flottabilité positive. C'est cette flottabilité qui permet de se passer des coûteuses structures de support ancrées sur le fond marin, qui sont préconisées dans la technique antérieure pour soutenir les caissons dans une position semi-immergée. Les caissons sont formés à partir d'une base 11 et sont configurés de manière à permettre leur maintien en flottaison, et à faciliter l'aménagement de superstructures telles qu'un quai d'accostage de navires 12, une voie de circulation 13, et la paroi remontante 7, qui peut-être aménagée en plage artificielle. Du côté opposé au large, un bassin d'amortissement 14, similaire au bassin 5, peut-être prévu pour atténuer la houle résiduelle subsistante. Le brise-houle flottant ainsi obtenu doit être retenu dans une position prédéterminée, notamment par rapport au rivage, contre les dérives qui pourraient résulter des efforts qui lui sont appliqués, houle, courants marins, vents, etc ... Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, il apparaît qu'un premier système d'ancrage 151, 15,, etc... assure la stabilité de l'extrémité li du brise-houle, opposée à son origine 12. Un deuxième système d'ancrage 161, 162 etc... est connecté au brise-houle au voisinage de cette origine 12 pour la stabiliser par rapport au rivage 2. Ces deux systèmes d'ancrage sont classiquement constitués de chaînes tendues convenablement et fixées par une extrémité au fond marin, au moyen d'ancres ou de pieux. La circulation de personnes et de véhicules entre le rivage et le quai 12 est assurée par une passerelle représentée schématiquement à la figure 4. Cette passerelle 17 est articulée en 18 sur le rivage et elle peut-être relevée par des vérins 19. L'articulation 18 permet à la passerelle de prendre l'inclinaison nécessaire pour compenser une éventuelle différence de niveaux entre le quai 12 et le rivage résultant de l'effet de la marée et des efforts d'environnement.Incidemment il faut indiquer que le brise-houle suivant l'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, destiné à des eaux à faibles marées, telles qu'on en trouvent en Méditerranée par exemple. On a représenté aux figures 5 à 7 un deuxième mode de réalisation du brise-houle suivant l'invention. Sur ces figures et les suivantes, des références numériques identiques à celles utilisées aux figures 1 à 4 repèrent des éléments ou organes identiques ou similaires. Le brisehoule 1 représenté aux figures 5 et 6 est généralement identique à celui décrit en liaison avec les figures 1 à 3 et son extrémité 11 est retenue de la même manière par un système d'ancrage 15s. I1 s'en distingue en ce que le deuxième système d'ancrage est remplacé par une liaison mécanique de son origine 12 avec le rivage, établie par un appui rotulé 20 plus complètement représenté sur la vue en coupe de la figure 7, prise suivant le trait de coupe VII de la figure 5. Sur cette figure apparaît une rotule sphérique 21, s'appuyant sur une assise fixe 22 portée par une culée 2 du rivage, à travers des blocs 23 d'un matériau élastique tel que du néoprène, suivant une technologie classiquement utilisée pour les appuis des tabliers de pont. Une passerelle articulée 17 raccorde le brise-houle au rivage. Des butées 241,242 solidaires du brise-houle et du rivage respectivement, assurent la sécurité contre le soulèvement du brise-houle sous l'effet des efforts d'environnement exceptionnels, de manière à maintenir la fonctionnalité de la rotule. On comprend qu'une telle rotule supprime trois des six degrés de liberté de l'origine du brise-houle. Une variante du système précédent constituée par une rotule cylindrique 21A est représentée sur les schémas des figures 8A et 8B. Ce système de liaison du brise-houle avec la culée du rivage est composé d'un pivot vertical 22A encastré dans la culée et d'un ensemble d'appuis en néoprène 23A aménagés entre le corps du brise-houle et le pivot. Les appuis 23A sont glissants et libérent ainsi le mouvement vertical du brise-houle à son origine, ce mouvement étant induit par des variations du niveau moyen de l'eau telles que celles dues à la marée, ou par le pilonnement du brise-houle. On comprend qu'une telle rotule supprime deux des six degrés de liberté, soient deux déplacements dans le plan horizontal, le déplacement vertical et les trois rotations restant sensiblement libres. Les figures 9A à 12B illustrent schématiquement quatres autres variantes de la liaison mécanique du brisehoule avec le rivage. C'est ainsi que les schémas des figures 9A et 9B présentent un brise-houle 1 dont l'origine 11 repose sur le rivage 2 par l'intermédiaire d'un appui plat fixe 25 en néoprène et d'un deuxième appui plat 26 écarté transversalement de l'appui 25. L'appui 26 est glissant dans un plan horizontal 27 (voir figure 9A).Les deux degrés de liberté qui sont laissés au brise-houle par les appuis 25 et 26 sont une rotation dans le sens des flèches F1 autour d'un axe vertical passant par la rotule 25 (voir figure 9B), et une rotation dans le sens des flèches F2 autour d'un axe horizontal passant par les appuis 25 et 26, les deux rotations étant elles-mêmes compensées par le système d'ancrage 15i. Les appuis sont équipés de butées de sécurité (non représentées) connues dans la technique. La variante des figures 10A et 10B comprend, pour le raccordement de l'origine 12 du brise-houle 1 au rivage 2, des plots élastiques 281,282,283 en matériau élastomère par exemple, ces plots étant fixés au rivage pour encaisser une rotation du brise-houle dans son plan horizontal. Des butées latérales de sécurité 291,292, également en matériau élastomère, encaissent les efforts dûs à un éventuel débattement latéral du brise-houle. En outre l'origine du brise-houle s'appuie sur d'autres plots 301,302,303, restreignant une rotation d'axe longitudinal du brisehoule. Un tel agencement restreint sensiblement cinq degrés de liberté du brise-houle. La variante des figures lîA et llB comprend une liaison au rivage établie par une excroissance 31 du brisehoule engagée dans une cage cylindrique 32 formée dans le rivage 2 et ouverte vers le brise-houle, des plots en élastomère 331 à 33s étant intercalés entre l'excroissance 31 et la paroi interne de la cage pour s'interposer entre celles-ci et l'excroissance 31. On comprend que cet agencement est équivalent à un appui rotulé d'axe horizontal sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du brise-houle. Des câbles métalliques tendus 341w342 passés à travers le brise-houle parallèlement à cet axe et ancrés d'une part sur l'extrémité li de celui-ci et, d'autre part, dans le rivage 2, assurent un rappel élastique du brisehoule vers la cage 32. Dans la variante des figures 12A et 12B, ce rappel élastique est assuré par des câbles 351,352 passant sur des poulies 361,362 respectivement, montées horizontalement sur le rivage 2 pour renvoyer l'extrémité des câbles vers des points d'ancrage latéraux du rivage, 371,372 respectivement. Ce système permet de régler l'élasticité du rappel effectué par les câbles dont les extrémités 37 peuvent être entrecroisées pour faciliter la mise en place. Des plots en élastomère 381 sont disposés en appui sur la culée 21 pour restreindre les mouvements de l'origine du brise-houle par rapport au rivage. Le plot en élastomère 39 et le système des câbles 351g352 restreint le mouvement du brise-houle suivant son axe longitudinal. Dans des conditions d'environnement sévères, ou quand la longueur du brise-houle est grande par rapport à la longueur d'onde de la houle, les moments fléchissants observés au long de l'ouvrage peuvent devenir localement exagérément élevés. On a représenté aux figures 13A à 13C un brise-houle suivant l'invention, conçu pour résoudre ce problème. Sur la vue en plan de la figure 13A, il apparaît que le brise-houle 1 est constitué de deux caissons élenentaires la, lb, articulés l'un sur l'autre à leur interface, par exemple en 401, 402. On a représenté en plus de détail l'une (401) de ces articulations aux Figs 13B et 13C, en élévation et en plan, respectivement. Elle comprend une chape 41, un tenon 42 et un axe 43 traversant la chape et le tenon, ces derniers étant fixés par des semelles 44,45 respectivement, aux caissons élémentaires la, lb, respectivement. L'axe 43 est sensiblement horizontal. Des butées en élastomère 46,, 462, 46" 464 (voir Fig. 13B) limitent le mouvement de rotation d'un caisson par rapport à l'autre autour de l'axe 43. Les articulations libèrent ainsi une rotation d'un caisson par rapport à l'autre dans un plan vertical, ce qui permet de diminuer la valeur maximum du moment fléchissant le long du brise-houle, tout en maintenant les restrictions établies sur les autre degrés de liberté de celui-ci. I1 est clair que tous les modes de réalisation du brise-houle suivant l'invention qui sont décrits ci-dessus permettent une construction des caissons du brise-houle en cale sèche puis, grâce à leur flottabilité intrinsèque, leur remorquage vers leur site final d'installation où sont établis ensuite les ancrages et autres liaisons du brisehoule selon l'invention. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que des liaisons supprimant ou restreignant d'autres groupes de degrés de liberté du brise-houle (au moins deux, de préférence) pourraient être prévues en lieu et place des liaisons représentées aux figures 7 à 12B. REVENDICATIONS 1. Brise-houle (1) en eaux profondes attenant au rivage (2) par son origine, comprenant au moins un caisson élémentaire partiellement immergé dans l'eau, ce caisson comprenant un bassin d'amortissement (5) présentant une paroi (6) orientée de manière à faire face à la houle incidente, ce bassin (5) et cette paroi (6) étant munis d'ouvertures (71) permettant la dissipation d'une partie de l'énergie de la houle et l'évacuation d'au moins une partie de l'eau admise dans le bassin, caractérisé en ce qu'il comprend en outre a) au moins un compartiment étanche (101) dans chaque caisson, propre à donner au brise-houle une flottabilité positive permanente b) un système d'ancrage (151) de l'extrémité (li) du brise-houle côté mer et c) des moyens de restriction (161;; 20; 25, 26; 28s, 291, 301; 33,, 341; 35,,381,39) des mouvements de son origine (12) côté terre. 2. Brise-houle conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de restriction sont constitués par un deuxième système d'ancrage (161) raccordé au brise-houle (1) au voisinage de son origine (12). 3. Brise-houle conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de restriction agissent sur au moins deux degrés de liberté du brisehoule. 4. Brise-houle conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de restriction sont constitués par un appui rotulé (20) d'axe vertical, interposé entre une culée horizontale (21) formée sur le rivage (2) et une face inférieure du caisson du brisehoule, à son origine (12) côté terre. 5. Brise-houle conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de restriction comprennent deux appuis plats (25,26) interposés entre une culée (21) formée sur le rivage (2) et une face inférieure du caisson du brise-houle, à son origine côté terre, un des appuis (26) autorisant un glissement limité du brise-houle dans un plan horizontal passant par cet appui, autour de l'axe vertical passant par l'autre appui (25). 6. Brise-houle conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de restriction sont constitués par une rotule cylindrique (21A) installée entre un pivot (22A) encastré dans la culée (21) du rivage, et le caisson du brise-houle, ladite rotule cylindrique étant composée d'un ensemble d'appuis en néoprène (23A). 7. Brise-houle conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de restriction comprennent des plots (301) en matériau élastique montés entre l'origine (12) du brise-houle et le rivage (2), sur lesquels cette origine repose par gravité, et d'autres plots (28i,29i) pour restreindre les mouvements horizontaux du brise-houle vers le rivage suivant son axe longitudinal et suivant un axe perpendiculaire à ce dernier. 8. Brise-houle conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de restriction (31, 32, 33,, 34) comprennent une excroissance (31) débordant de l'origine (12) du brise-houle (1) et coopérant avec une cage (32) formée dans le rivage et garnie, sur sa paroi interne, de plots (331) en un matériau élastique. 9. Brise-houle conforme à l'une quelconque des revendications 3 et 8, caractérisé en ce qu'il comprend des câbles élastiques (341 342; 351 352) traversant longitu finalement le brise-houle, ancrés et tendus de manière à assurer un rappel élastique des mouvements du brise-houle suivant son axe longitudinal et de ses rotations dans son plan horizontal. 10. Brise-houle conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins 2 caissons élémentaires connectés à leur interface par au moins une articulation (401, 402) d'axe sensiblement horizontal et perpendiculaire à 1 l'axe longitudinal du brise-houle. 11. Brise-houle conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une passerelle articulée (17) établit un passage entre le brise-houle et le rivage. 12. Brise-houle conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le ou les systèmes d'ancrage utilisés comprennent des chaînes (15,) sous tension. 13. Brise-houle conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un des ouvrages du groupe formé par : un quai (12) d'accostage de navires, une voie de circulation (13), une paroi (7) d'absorption d'une partie de l'énergie de la houle par effet de plage. 14. Brise-houle conforme à l'une quelconque des revendication 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est réalisé au moins partiellement en beton armé et/ou precontraint.