Brevet FR2729981A1 — publié le 19960802

La présente invention est relative à une barrière de protection contre la houle et, plus particulièrement, à une telle barrière constituée d'au moins un caisson élémentaire partiellement immergé dans l'eau, ce caisson comprenant un bassin d'amortissement semi-immergé présentant une paroi orientée de manière à faire face à la houle incidente, ce bassin et cette paroi étant aunis 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 telles barrières, notamment du brevet français N" 2.590.628 et son addition 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, le bassin d'amortissement est ouvert à sa partie supérieure et fermé, face au large, par une paroi verticale du type "Jarlan" c'est-à-dire percée d'ouvertures régulièrement distribuées qui contribuent à la dissipation de l'énergie de la houle. Le caisson dans lequel est formé ce bassin d'amortissement est lui-même supporté par une ou plusieurs structures en treillis métallique tubulaire de type "jackets" ancrées par pieux dans le fond marin, ou par des structures en béton stabilisées sur le fond par gravité. Dans la conception d'un ouvrage de ce type, il convient de dimensionner celui-ci de manière qu'il résiste aux efforts d'environnement y compris la houle extrême dite "centennale", tout en minimisant la hauteur de l'ouvrage et donc celle de ladite paroi verticale, pour des raisons de coûts de matériaux et de construction et/ou d'insertion discrète de l'ouvrage dans le paysage. I1 doit aussi permettre de diminuer l'importance notamment des chocs encaissés par l'ouvrage, en particulier par sa partie amont qui fait face au large. Ces efforts et chocs sont encaissés en premier lieu par la paroi verticale Jarlan du bassin d'amortissement, du fait même de son orientation perpendiculaire à la direction de propagation de la houle. Pour diminuer l'impact des vagues sur l'ouvrage, on peut arrondir la paroi du bassin qui fait face au large, comme représenté à la figure 8 du brevet français 2.693.216 précité, mais des essais ont montré que cette disposition n'a que des effets limités. La présente invention a pour but de réaliser une barrière de protection contre la houle conformée de manière à réduire efficacement l'amplitude des chocs subis par la barrière du fait de la houle venue du large. La présente invention a aussi pour but de réaliser une telle barrière qui ne puisse être franchie par une houle d'amplitude prédéterminée, y compris éventuellement la houle décennale ou centennale par exemple, tout en présentant une hauteur plus petite, au-dessus du niveau moyen de la surface de l'eau, que les barrières de la technique antérieure capables d'atteindre ce même résultat. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec une barrière de protection contre la houle, composée d'au moins un caisson élémentaire partiellement immergé dans l'eau, ce caisson comprenant un bassin d'amortissement semi-immergé 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, cette barrière étant remarquable en ce que ladite paroi du bassin remonte progressivement, dans le sens de progression de l'onde de houle, au-dessus du bassin, sensiblement à partir du niveau moyen de la surface de l'eau au moins, de manière à couvrir ledit bassin. Comme on le verra plus loin, la paroi remontante percée d'ouvertures des caissons de la barrière suivant l'invention absorbe plus efficacement l'énergie de la houle par un effet de "plage poreuse", effet qui permet de réduire sensiblement la hauteur de l'ouvrage par rapport à celle d'un ouvrage présentant, face à la houle incidente, seulement une paroi verticale. Cette diminution de la hauteur de l'ouvrage se combine à l'adoucissement de son profil pour une insertion plus discrète de cet ouvrage dans un site littoral, à vocation touristique par exemple. Le nouveau profil de l'ouvrage permet alors de l'aménager avantageusement en plage artificielle. Suivant un mode de réalisation de la barrière selon l'invention, la paroi remontante présente, en section transversale, un profil moyen incurvé, de concavité tournée vers le ciel. Avantageusement, cette paroi remontante est conformée en marches d'escalier percées d'ouvertures dans les contre-marches. Suivant un premier mode de réalisation de l'invention, chaque caisson élémentaire de la barrière comporte en outre au moins un compartiment semi-immergé accolé au bassin d'amortissement, en arrière de celui-ci par rapport à la houle incidente, ce compartiment présentant une dalle supérieure horizontale hors d'eau, protégée de la houle et propre à servir de quai. Suivant un deuxième mode de réalisation de la barrière selon l'invention, les caissons élémentaires qui la constituent sont directement posés sur le fond marin. Chaque caisson peut comporter en outre un deuxième bassin d'amortissement accolé au premier en arrière de celui-ci par rapport au sens de propagation de l'onde de houle venue du large, ces deux bassins communiquant par une cloison verticale commune percée d'ouvertures pour la circulation de l'eau. Le deuxième bassin peut être recouvert par une paroi percée d'ouvertures, en contre-pente par rapport à la paroi couvrant le premier bassin d'amortissement. Suivant un troisième mode de réalisation de la barrière selon l'invention, celle-ci est adossée au rivage. 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 où l'on a représenté, en coupe transversale - à la figure 1, un caisson élémentaire formant partie d'un premier mode de réalisation de la barrière suivant l'invention, - à la figure 2, une variante du caisson de la figure 1, - à la figure 3, un deuxième mode de réalisation de la barrière suivant l'invention, et - à la figure 4, un troisième mode de réalisation de la barrière suivant l'invention. Le caisson 1 représenté à la figure 1 est réalisé en béton armé et/ou précontraint et il est construit dans une cale sèche selon le procédé traditionnel. I1 est conçu pour être porté par des structures en béton, par des pieux ou par des structures métalliques tubulaires 2 couramment appelées "jackets", face au large d'où provient une houle incidente suivant la flèche Hj. Pour installer une barrière anti-houle composée de tels caissons élémentaires mis par exemple boutà-bout, on installe d'abord des "jackets" 2 sur le fond marin, on remorque par flottaison les caissons, on les positionne au-dessus de leurs "jackets" associés et on fait descendre par ballastage chaque caisson sur ces "jackets". Des moyens de centrage 3 et d'assemblage (non représentés) assurent la fixation de chaque caisson dans une position semi-immergée prédéterminée, par rapport au niveau moyen de la surface 4 de l'eau. Ce procédé d'installation de barrière anti-houle est décrit plus complètement dans la demande de brevet français N" 2.671.569 au nom de DORIS ENGINEERING, demande à laquelle on pourra se référer pour plus de détails. Le caisson 1 comprend un bassin d'amortissement 5 limité, du côté du large, par une paroi verticale 6 du type "Jarlan" percée d'ouvertures régulièrement distribuées 71 72, 73, etc.. Le taux de perforation de cette paroi peut être de 40% par exemple. La paroi 6 est presque totalement immergée et remonte légèrement au-dessus du niveau moyen de la surface de l'eau, d'un mètre par exemple. Incidemment, il y a lieu de noter que la barrière suivant l'invention est principalement, mais non exclusivement, destinée à des eaux à faible marée, telles qu'on en trouve en Méditerranée par exemple. Le bassin 5 est éventuellement divisé en deux compartiments 51 52 par une cloison 8 elle-même régulièrement percée d'ouvertures 91 92, etc.., pour un but que l'on expliquera plus loin. Suivant une caractéristique de la barrière selon l'invention, la paroi verticale 6 est prolongée, au-dessus de la surface 4 de l'eau, par une paroi 10 percée d'ouvertures 111, 112, etc.., la paroi 10 remontant progressivement vers une paroi d'extrémité 12 du bassin 5, parallèle à la paroi verticale 6 et plus haute que cette dernière. L'extrémité supérieure de cette paroi remontante 10 constitue ainsi le faîte de l'ouvrage. Le caisson 1 peut comprendre encore, comme représenté à la figure 1, un deuxième bassin d'amortissement 13 comprenant une paroi extérieure 13' du type Jarlan, avec un taux de perforation de 20% par exemple, avec un taux ce bassin étant placé du côté de la barrière qui fait face au littoral. Le bassin d'eau sert alors classiquement à amortir la houle résiduelle que l'on peut observer entre le littoral et la barrière. D'autres compartiments 14, 15 peuvent être prévus entre les bassins 5 et 13, sous un quai 16, pour accueillir éventuellement des locaux tels que des parkings pour des véhicules qui y accèdent par ce quai 16. La barrière suivant l'invention fonctionne comme suit. L'énergie de la houle venue du large suivant la flèche Hi est dissipée par un double mécanisme, à travers la paroi Jarlan 6 et à travers la paroi remontante 10. Dans la région située sous le niveau moyen d'eau, la dissipation d'énergie s'effectue par l'intermédiaire des pertes de charge dans les ouvertures 71 72 etc.. de la paroi Jarlan. L'énergie de la masse d'eau comprise entre la crête de la vague et le niveau moyen de l'eau est dissipée par les phénomènes de turbulences et de déferlement plongeant de la vague sur la paroi remontante 10. Cette dernière paroi rendue "poreuse" par les ouvertures 111, 112 etc.. freine la partie inférieure de la masse d'eau passant au-dessus de la paroi 6, ce qui déclenche le mécanisme de déferlement plongeant des vagues que l'on observe sur les plages naturelles. La formation d'un rouleau est cependant empêchée du fait de l'importante absorption du volume d'eau à travers les ouvertures lli prévues dans la paroi 10. La crête de la vague s'étale relativement peu sur la paroi 10, ce qui permet de limiter alors la largeur de cette paroi et, par conséquent, la hauteur du faîte de l'ouvrage. Des essais en bassin ont montré que, pour une houle d'amplitude exceptionnelle donnée, décennale ou centennale par exemple, la hauteur de la barrière suivant l'invention, au-dessus du niveau moyen de la surface 4 de l'eau, pouvait être sensiblement réduite par rapport à une barrière munie uniquement d'une paroi verticale ajourée telle que la paroi 6 d'une hauteur suffisante pour en empêcher le franchissement par une telle houle. Cette réduction de la hauteur totale d'ouvrage peut atteindre 30%. On conçoit qu'une réduction de la hauteur de la barrière est bénéfique tant du point de vue du coût de sa construction que du point de vue de la discrétion de son insertion dans le site littoral, ce qui est particulièrement important quand celui-ci est touristique. A la figure 1, la paroi remontante 10 suit un profil 17, légèrement incurvé, de concavité tournée vers le ciel, à la manière d'une plage naturelle. Avantageusement, ce profil est suivi par une série de marches 101, 102, etc.. séparées par des contre-marches traversées par des ouvertures 111, il21 etc.. Lorsque la vague s'étale sur ces marches, celles-ci créent de fortes turbulences qui contribuent à l'absorption de l'énergie de la vague, en combinaison avec les pertes de charge dues au passage de l'eau dans les ouvertures lli séparant les marches. Ainsi les efforts hydrodynamiques sont étalés dans le temps et déphasés, ce qui contribue à la diminution du maximum des efforts globaux. Finalement, l'eau qui retombe dans le bassin 5 contribue aussi au fonctionnement du bassin d'amortissement dont le rôle est d'accentuer le déphasage des efforts hydrodynamiques.Un positionnement adéquat de la cloison 8 divisant le bassin 5 en deux compartiments permet de renforcer l'atténuation de la houle dans certains domaines de longueurs d'ondes, correspondant en particulier à des houles de courtes périodes, par exemple inférieures à 6 secondes. On a représenté à la figure 2 une variante de la barrière de la figure 1. Sur ces deux figures et la suivante, un même repère, éventuellement affecté d'un "prime" ou "seconde", est associé à des éléments identiques ou similaires. C'est ainsi qu'à la figure 2, la paroi remontante 10' couvrant le bassin d'amortissement 5' du caisson 1' prend la forme d'un voile de béton armé de profil transversal rectiligne, voisin du profil curviligne 17 de la paroi 10 de la barrière de la figure 1. Le voile 10' est percé d'ouvertures transversales lli. Sur le dessin, les axes de ces ouvertures sont perpendiculaires au plan du voile, mais d'autres orientations pourraient être adoptées pour optimiser l'atténuation de l'énergie de la vague qui s'étale sur le voile. D'autres profils de paroi, présentant une inflexion par exemple, pourraient être adoptés pour optimiser encore cette atténuation. Les calculs nécessaires à l'établissement du profil de la paroi remontante, en fonction de la géométrie de la barrière, des caractéristiques locales de la houle et de l'atténuation recherchée, sont du domaine des activités normales de l'home de métier. On remarquera incidemment que les barrières des figures 1 et 2 sont munies de jupes 181 et 182 immergées, au droit des parois extérieures des bassins d'amortissement 5 ou 5' et 13. Le rôle de ces jupes est d'atténuer la transmission de la houle sous la barrière. Elles peuvent être ou non percées d'ouvertures régulièrement distribuées. On trouvera dans le brevet français N" 2.693.216 précité, au nom de DORIS ENGINEERING, une description complète de la structure, du dimensionnement et du positionnement de ces jupes, qui sont seulement optionnelles.Une barrière suivant l'invention, dépourvue de telles jupes, pourrait être dimensionnée conformément aux enseignements contenus dans le brevet français N 2.590.628 et son addition N 2.642.481 du Gouvernement Monégasque, de manière que le mur d'eau "fixe" situé sous la barrière participe efficacement à l'atténuation de la houle incidente. Les barrières des figures 1 et 2 sont conçues pour être installées au-dessus de fonds marins profonds de quelques dizaines de mètres par exemple, grâce à des "jackets" 2. On a représenté à la figure 3 un autre mode de réalisation de la barrière suivant l'invention, conçu pour reposer directement sur le fond marin, au voisinage d'une plage par exemple, dans des eaux dont le niveau moyen de la surface au-dessus du fond est de quelques mètres, par exemple. Face au large, chaque caisson 1" de la barrière de la figure 3 comprend ainsi un bassin d'amortissement 5" recouvert d'une paroi remontante 10" du type de celle de la barrière de la figure 1 par exemple. Cette paroi descend en dessous du niveau moyen de la surface 4 de l'eau, sensiblement jusqu'au fond marin 24, le bassin 5" étant alors dépourvu de la paroi verticale 6 présente dans les caissons de la barrière de la figure 1. Comme cela apparaît sur la figure 3, les différents caissons constituant la barrière sont directement posés côte-à-côte sur le fond marin, dans lequel ils sont ancrés grâce à des bêches 19, 20, 21. Le bassin d'amortissement 5" est limité, du côté du littoral, par une paroi 12' avantageusement régulièrement percée d'ouvertures 221, 222, etc.. Le bassin 5" communique ainsi avec un deuxième bassin d'amortissement 13" disposé face au littoral et propre à atténuer la houle résiduelle observée entre la barrière et le littoral. Pour ce faire, ce bassin est avantageusement recouvert d'une paroi remontante 23 percée d'ouvertures, du type de celle (10") qui recouvre le bassin 5", c'est-à-dire d'une paroi en marches d'escalier à contre-marches percées d'ouvertures. La paroi 23 est en contre-pente par rapport à la paroi 10", On a représenté à la Figure 4 un autre mode de réalisation de la barrière suivant l'invention, la barrière étant adossée directement au rivage à la manière d'un mur de soutènement.La barrière est constituée d'un ou plusieurs caissons 1"', délimitant un bassin d'amortissement 5"' entre une paroi 6 percée d'ouvertures 71 72 et placée face au large, et une paroi 12 pleine verticale, positionnée contre le rivage. Le bassin est recouvert d'une paroi 10"' semblable à la paroi 10 de la Figure 1, la paroi 10"' remontant sensiblement du niveau de la surface 4 de l'eau jusqu'à la surface 27 du rivage. Le caisson 1"' est ancré dans le fond marin 24 par des bêches 25, 26. Une telle barrière protège le rivage des effets de la houle par un mécanisme de dissipation d'énergie identique à celui décrit en liaison avec la Figure 1. On comprend que de telles barrières, outre qu'elles contribuent efficacement à l'atténuation des houles incidentes et résiduelles, tout en étant de hauteur réduite comme on l'a vu ci-dessus, présentent, vue du littoral comme de la mer, une architecture harmonieuse qui peut rejoindre éventuellement celle des gradins de théâtre ou d' amphithéâtre classiques. Le profil en marches d'escalier de la paroi 10, 10", 10"' ou 23 permet en outre de l'aménager en plage artificielle, ce qui est avantageux dans les zones touristiques. 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 la paroi remontante qui surplombe le bassin d'amortissement pourrait ne pas couvrir entièrement ce bassin et s'arrêter ainsi avant la paroi 12 de ce bassin. REVENDICAflONS 1. Barrière de protection contre la houle, composée d'au moins un caisson élémentaire (l;l';l"; ltn) partiellement immergé dans l'eau, ce caisson comprenant un bassin d'amortissement semi-immergé (5;5';5") 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, barrière caractérisée en ce que ladite paroi (10;10';10") du bassin remonte progressivement, dans le sens de propagation (H) de l'onde de houle, audessus du bassin (5;5';;5"), sensiblement à partir du niveau moyen de la surface (4) de l'eau, au moins, de manière à couvrir au moins une partie du bassin d'amortissement (5; 5'; 5"). 2. Barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que ladite paroi remontante (10; 10") présente, en section transversale, un profil incurvé (16) de concavité tournée vers le ciel. 3. Barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que ladite paroi remontante (10') présente, en section transversale, un profil rectiligne. 4. Barrière conforme à la revendications 1, caractérisée en ce que ladite paroi remontante (10; 10") est conformée en marches d'escalier percées d'ouvertures (111) dans les contre-marches. 5. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite paroi remontante (10') est conformée en un voile percé d'ouvertures transversales (lli'). 6. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite paroi remontante (10; 10') se prolonge, sous le niveau moyen de la surface (4) de liteau, par une paroi verticale (6) également percée d'ouvertures (7i) et délimitant le bassin d'amortissement face au large. 7. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite paroi remontante (10") descend sensiblement jusqu'au fond marin (24). 8. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une cloison (8) percée d d'ouvertures (91) délimite deux compartiments adjacents (51,52) dans le bassin d'amortissement (5,5'), ladite cloison (8) étant orientée perpendiculairement au sens (H) de propagation de l'onde de houle incidente. 9. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque caisson élémentaire (1, 1') comporte en outre au moins un compartiment (13) semi-immergé accolé au bassin d'amortissement, en arrière de celui-ci par rapport à la houle incidente, ce compartiment (13) présentant une dalle supérieure horizontale (16) hors d'eau protégée de la houle et propre à servir de quai. 10. Barrière conforme à la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est supportée au-dessus du fond marin par des structures (3) fondées sur le fond marin. 11. Barrière conforme à la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux jupes (181, 182) immergées pour attenuer la transmission de la houle sous la barrière. 12. Barrière conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que les caissons élémentaires (1") qui la constituent sont directement posés sur le fond marin (24). 13. Barrière conforme à la revendication 12, caractérisée en ce que chaque caisson (1") comporte en outre un deuxième bassin d'amortissement (13') accolé au premier (5") en arrière de celui-ci par rapport au sens de propagation de la houle incidente venue du large, ces deux bassins communiquant par une cloison verticale (12') commune percée d'ouvertures (221) pour la circulation de l'eau. 14. Barrière conforme à la revendication 13, caractérisée en ce que le deuxième bassin (13') est recouvert par une paroi (23) percée d'ouvertures, en contrepente par rapport à la paroi (10") couvrant le premier bassin d'amortissement (5"). 15. Barrière conforme à la revendication 14, caractérisée en ce que les parois (10", 23) couvrant les deux bassins (5", 13') sont conformées en marches d'escalier et percées d'ouvertures dans les contre-marches. 16. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le caisson (1"') est adossé au rivage (27) et en ce que la paroi remontante (10"') s'étend du rivage jusqu'à la surface (4) de l'eau, au moins. 17. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée au moins partiellement en béton armé et/ou précontraint. 18. Barrière conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est aménagée en plage artificielle.