REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI OUZOU FACULTE DU GENIE DE LA CONSTRUCTION DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL MEMOIRE DE MAGISTER Spécialité : Génie civil Option : Géotechnique et environnement Présenté par : Melle MILOUDI Nassima Ingénieur d’état en Génie Civil THEME Mémoire soutenu le : 11/12/2014 devant le jury composé de : Mr GABI Smail Professeur (UMMTO) Président Mme BOUZELHA Karima Professeur (UMMTO) Rapporteur Mr DRIZI Said Maître de conférences A (UMMTO) Examinateur Mr HAMMOUM Hocine Maître de conférences A (UMMTO) Examinateur Mr METNA Boussad Maitre assistant classe A Invité CONTRIBUTION A L’ETUDE DE LA VULNERABILITE DES RESERVOIRS EN BETON PAR ANALYSE DES COMPOSANTES PRINCIPALES Remerciements En premier lieu, je remercie Allah le tout-puissant de m’avoir aidé durant toute ma vie, sans lui ce manuscrit n’aurait pas pu voir le jour. Mes remerciements s’adressent aussi à ma directrice de recherche Madame BOUZELHA Karima, professeur au Département du Génie Civil de l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou, pour avoir accepté de me diriger et guider dans cette recherche, pour son soutien inconditionnel, et avec qui j'ai établi une relation de confiance. Je tiens également à la remercier pour sa grande disponibilité. Ce travail n’aurait pas pu voir le jour sous sa forme actuelle sans l’apport de Monsieur HAMMOUM Hocine, maître de conférences A au Département Génie Civil de l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou. Je le remercie pour m’avoir aidé en me prodiguant conseils et encouragements. Qu’il trouve ici l’expression de ma sincère reconnaissance. Je tiens tout particulièrement à remercier Monsieur METNA Boussad, maître assistant A enseignant au Département d’Agronomie de l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi- Ouzou. Il m'a guidé et m'a aidé à trouver des solutions pour avancer dans mon travail. Qu’il trouve ici toute ma gratitude et mes sincères respects. Je tiens aussi à remercier les membres du jury pour l’honneur qu’ils me font en acceptant de juger ce travail. Je voudrais également adresser mes sincères remerciements aux fonctionnaires de l’ADE de la daïra de Draa Ben Khedda, de Labraa Nath Irathen, et de la commune de Mekla pour m'avoir accueillie au sein de leur service et offert un cadre propice pour le déroulement de mes expertises. Je profite pour adresser mes remerciements également à Monsieur ALICHE Amar, Doctorant au Département Génie Civil de l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou, qui m’a accompagné tout au long de ma mission d’expertise. J’adresse mes remerciements à tous mes amis(es) et à toute ma famille, tout particulièrement mon père et ma mère pour leur soutien et leurs encouragements. Enfin à tous ce qui ont contribué de prés ou de loin à l’élaboration de ce mémoire merci. À mon père À mon père À mon père À mon père À ma mère À ma mère À ma mère À ma mère À mes frères et sœurs À mes frères et sœurs À mes frères et sœurs À mes frères et sœurs À tous ceux qui me sont chers À tous ceux qui me sont chers À tous ceux qui me sont chers À tous ceux qui me sont chers Résumé Pour prédire le niveau de dégradation et de vieillissement pouvant survenir à grande échelle dans un réservoir de stockage d'eau potable, le concept de vulnérabilité à certains aléas naturels (neige, vent, séisme … etc.) est utilisé. Cette méthode, dite de diagnostic est basée sur le calcul de l’indice de vulnérabilité et fait intervenir treize (13) paramètres influents pour trois types d’analyses (environnementale, structurale et fonctionnelle). Dans le cadre de cette étude, et afin de mettre en valeur la sensibilité de certains de ces paramètres par rapport à d’autres et rendre l'information moins redondante, nous utilisons une méthode statistique dite ACP « Analyse en Composantes Principales ». Cette méthode qui fait partie du groupe de méthodes descriptives multidimensionnelles, appelées méthodes factorielles, consiste à transformer des variables liées entre elles (dites "corrélées" en statistique) en nouvelles variables décorrélées les unes des autres. Ces nouvelles variables sont nommées "composantes principales" (ou axes principaux). L’ACP a été souvent utilisé dans de nombreux domaines pour sa capacité à capturer les relations linéaires entre les variables et les ressemblances entre individus. Ainsi, dans ce travail de recherche, cette méthode est testée avec succès sur un parc réel composé de 54 réservoirs. Mots clés : Réservoir en béton, Vulnérabilité, Diagnostic, ACP, Analyse. Abstract To predict the level of degradation and aging which can arise on a large scale in a storage tank of drinking water, the concept of vulnerability with some natural hazards (as snow, wind, earthquake etc…) is used. This method of diagnosis, based on the calculation of vulnerability index involves thirteen (13) influencing parameters for 3 kinds of analysis (environmental, structural and functional). In our study, and to highlight the sensibility of some of these parameters compared with others and make the information less redundant, we use a statistical method called PCA (Principal Component Analysis). This method which is a part of the group of multidimensional descriptive methods called factorial methods consists in transforming linked variables (said "correlated" in statistic) in new uncorrelated variables. These new variables are called "main components" (or main axes). The PCA was often used in numerous fields for its simplicity and its capacity to capture the linear relations between variables and resemblances between individuals. In this research, this method is successfully tested on a real park compound of 53 tanks. Keywords: Concrete tank, Vulnerability, Diagnosis, PCA, Analyses. Notations Principales notations rencontrées dans la thèse par ordre d'apparition. Symboles Significations Unités Nei : note élémentaire d’un réservoir  Pi : coefficient de pondération d’un réservoir  Iv : indice de vulnérabilité d’un réservoir  Ph : hauteur d’un réservoir m Pc : catégorie de terrain m Pt : facteur topographique m Ps : Etat de la surface du réservoir m X : matricée de tableau de données  pi : poids de chaque individu  D : matrice diagonale des poids  X  : moyenne de chaque variable j  σ : écart type de chaque variable j  : matrice des données centrées  r : coefficient de corrélation entre les différents variables  G : centre de gravité du nuage de point   Var : variance de la variable x  COV : covariance des variables x et y   : inertie totale du nuage de point    : valeur propre  Ck : composante principale  C : matrice des composantes principales  ui : axe factoriel   : matrice des axes principaux  Y : matrice des données centrées réduites  R : matrice des corrélations  α : indice de significativité (risque d’erreur)  Fi : axes principaux  Table des matières Introduction générale Chapitre 1 : Synthèse bibliographique Introduction ........................................................................................................................... 1 1.1. Généralités sur les réservoirs ..................................................................................... 1 1.2. Etude de la vulnérabilité ............................................................................................ 4 1.3. Analyse de risques par l’estimation de la vulnérabilité des structures ...................... 5 1.4. Différentes approches pour l’analyse des risques......................................................... 6 1.4.1. Méthodes internes .................................................................................................... 6 1.4.1.1. Approche par modèles physiques ..................................................................... 7 1.4.1.2. La modélisation fonctionnelle par la Sûreté de Fonctionnement .................... 15 1.4.2. Les méthodes externes ........................................................................................... 21 1.4.2.1. Analyse des risques par expertise .................................................................... 22 1.4.2.2. Analyse des risques à partir des statistiques ................................................... 30 Conclusion ........................................................................................................................... 36 Chapitre 2 : Evaluation de la vulnérabilité des réservoirs en béton vis-à-vis de certains aléas naturels, par une approche par expertise Introduction ......................................................................................................................... 37 2.1. Evaluation de la vulnérabilité d’un réservoir ............................................................... 37 2.2. Evaluation environnementale ....................................................................................... 40 2.2.1. Implantation de l’ouvrage ........................................................................................ 40 2.2.2. Zone sismique .......................................................................................................... 41 2.2.3. Type de sol .............................................................................................................. 41 2.2.4. Zone de la neige ....................................................................................................... 42 2.2.5. Action du vent ......................................................................................................... 43 2.3. Evaluation structurelle .................................................................................................. 44 2.3.1. Type de structure ..................................................................................................... 44 2.3.2. Type de fondation ................................................................................................... 45 2.3.3. Etanchéité des parois ............................................................................................... 46 2.3.4. Etanchéité de la couverture ..................................................................................... 47 2.3.5. Défauts apparents .................................................................................................... 47 2.4. Evaluation fonctionnelle ............................................................................................... 48 2.4.1 Rôle du réservoir ...................................................................................................... 48 2.4.2. Importance du réservoir .......................................................................................... 49 2.4.3. Fréquence d’entretien .............................................................................................. 50 Table des matières 2.5. Classification ................................................................................................................ 50 2.6. Application de la méthode de l’indice de vulnérabilité - Etude de cas ........................ 51 2.6.1. Evaluation de la vulnérabilité du réservoir à la mise en service en 2010 ............... 53 2.6.2. Evaluation de la vulnérabilité en cours d’exploitation (mars 2014) ...................... 54 Conclusion ........................................................................................................................... 61 Chapitre 3 : Exposé de la méthode ACP Introduction ......................................................................................................................... 62 3.1. Définition ..................................................................................................................... 62 3.2. Historique ..................................................................................................................... 63 3.3. Champs d’application .................................................................................................. 63 3.4. Logiciels d’application ................................................................................................ 63 3.5. Données d’une ACP ..................................................................................................... 64 3.6. Objectif d’une ACP ...................................................................................................... 65 3.6.1. Problématique ......................................................................................................... 68 3.6.2. Solution .................................................................................................................. 69 3.6.2.1. Principe de construction de l’espace factoriel à partir du nuage des individus 69 3.6.2.2. Principe de construction de l’espace factoriel à partir du nuage des variables . 77 3.7. Analyse en composantes principales normée ............................................................. 78 3.7.1. Matrice des données centrées réduites .................................................................. 78 3.7.2. Matrice de corrélation ........................................................................................... 79 3.7.3. Particularité de l’ACP normée ............................................................................ 80 3.8. uploads/Geographie/ reservoir-pdf.pdf

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