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UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR e ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE Centre de

UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR e ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE Centre de THIES Département de Génie Civil PROJET DE FIN D'ETUDES POUR L'OBTENTION DU DIPLOME D'It-J6ENIEUR DE CONCEPTION (D.I.C.) GENIE CIVIL TITRE: ELABORATION DE PROGRAMMES DE DIMENSIONNEMENT DE RESERVOIRS EN BETON ARME, APPLICATION SUR LA CONCEPTION DES OUVRAGES HYDRAULIQUES EN BETON ARME DU PROJET D'ALIMENTATION EN EAU POTABLE A MBANE. AUTEUR: Ibnou Abdallah SARRE DIRECTEUR: Dr Falla PAYE JVILLfE'l'2009 -----------~ 1------------------------------- ------------ ~ REl\lERCIEl\lENTS J'aimerais exprimer ma reconnaissance à Monsieur Falla Paye directeur de ce projet ainsi que Monsieur Lamine Doumbouya, enseignant à l 'EPT pour leur disponibilité et l'intérêt dont ils ont fait montre sur cette étude. Je remercie également Monsieur Séni Tamba, chef du département de génie civil, Monsieur Bamba Diaw, professeur dans ce département, ainsi que tout le corps professoral de l 'EPT pour le soutien constant qu'il apporte à notre formation. SOMMAIRE ________________~_______________ 1 1 L _ Ce projet concerne la programmation du dimensionnement de certains types de réservoirs en béton armé et son application dans un projet d'adduction d'eau potable à Mbane. En effet, pour la plupart de ceux-ci réalisés dans le monde rural ici au Sénégal et dans la sous- région, il existe des constantes à demeure: ce sont entre autres les modèles, les capacités peu variables, les côtes et les méthodes d'exécution. En nous intéressant sur les petits bassins rectangulaires et les châteaux de petite capacité, ce constat devient plus net. Cela nous a poussés à penser élaborer des programmes de calcul capables de faciliter l'analyse de ces ouvrages. Cela aura pour but, au delà de la possibilité de faire le calcul, de permettre de prospecter rapidement plusieurs choix et d'adapter facilement une situation réussie dans une zone à une autre malgré les différences de paramètres à prendre en compte. Les méthodes de calcul de réservoirs exposées dans « Le calcul et la vérification des ouvrages en béton armé» de Pierre CHARON seront utilisées avec d'autres publications permettant l'adaptation de celles-ci aux matériaux et techniques de nos jours. Ensuite, à l'aide du logiciel Microsoft Exccl, version 2007, nous allons programmer les étapes de l'analyse de la structure. Grâce aux feuilles ct cellules que contient un classeur et surtout du fait qu'Excel intègre de puissants outils mathématiques, l'on a pu automatiser certaines étapes du dimensionnement. Ainsi, nous avons élaboré un classeur de dimensionnement des armatures des différents éléments d'une cuve de château d'eau cylindro-tronconique. Ensuite, nous avons dimensionné un bassin rectangulaire posé sur le sol; et en appliquant ce programme sur un château d'eau, nous avons complété ce dimensionnement par le calcul des piliers et des fondations puis fournis tous les plans de ferraillage. Mots clés: château d'cau cylindra-tronconique, bassin rectangulaire, dimensionnement, programmes ii Remerciements Sommaire Tables des matières Tables des annexes Abréviations 2-3-4 La ceinture inférieure 2-3-5 La partie tronconique 2-3-6 La cheminée 2-3-7 La coupole de fond 2-3-8 La ceinture d'appui TABLE DES MATIERES Il III VI Vu 2 2 2 3 4 6 6 7 9 10 10 l l l l 12 14 15 19 19 19 iii 2-3-9 Les supports 2-3-9-1 Calcul des efforts dans les piliers 2-3-9-2 Calcul des efforts dans les entretoises 2-3-10 Lesfondations CHAPITRE III : AUTOMATISATION DES METHODES DE CALCUL AVEC MICROSOFT EXCEL 3-1 Généralités 3-2 Le logiciel de programmation 3-3 Programmation du calcul de châteaux d'eau à cuve cylindra-tronconique 3-3-1 Coupole de couverture 3-3-2 Ceinture supérieure 3-3-3 Cuve cylindrique 3-3-4 Ceinture inférieure 3-3-5 Partie tronconique 3-3-6 Cheminée 3-3-7 Coupole inférieure 3-3-8 Ceinture d'appui CHAPITRE IV: APPLICATION SUR LE DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DU PROJET DE MBANE 4-1 Bassin rectangulaire posé sur le sol 4-1-1 Données hydrauliques 4-1-2 Dimensionnement 4-1-3 Résumé des résultats 4-2 Château d'eau 4-2-1 Données hydrauliques et de conceptions 4-2-2 Résultats des programmes 4-2-3 Compléments sur les résultats 4-2-3-1 Stabilité d'ensemble 4-2-3-2 Calcul des efforts dans les piliers et les entretoises 21 23 24 26 27 27 27 28 28 29 29 31 31 31 32 32 33 33 33 33 40 41 41 43 48 48 50 iv 4-2-3-3 Calcul des armatures dans les piliers et les entretoises 4-2-3-3 Fondations 4-2-3-3-1 Prédimensionnement 4-2-3-3-2 Calcul des charges 4-2-3-3-3 Détermination des armatures du radier 4-2-3-3-4 Détermination des armatures des nervures CHAPITRE V: COMMENTAIRES 5-1 Commentaire général 5-2 Limites 5-3 Méthodes 5-4 Données et résultats 5-5 Perspectives CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE ANNEXES 51 52 52 54 55 59 61 61 61 62 62 63 64 65 66 v [ ~_.__~. ..~:A~:~~~ES ~~N~~~_~_______ _J Annexe 1 Annexe 2 Annexe 3 Annexe 4 Annexe 5 Annexe 6 Annexe 7 Annexe 8 Annexe 9 Annexe 10 Annexe Il Annexe 12 Annexe 13 Annexe 14 Annexe 15 Légende du château d'eau: Nomenclature Distances entre axes ....................................... Distances entre nus et épaisseurs Château d'eau de 250m3 à 30m Plans de ferraillage du bassin: Coupel Coupe 2 Coupe 3 .... . . Plans de ferraillage du château d'eau: Coupole supérieure, ceinture supérieure et cuve Ceinture inférieure, partie tronconique Ceinture d' appui, coupole de fond et cheminée Piliers et traverses Radier Nervures de redressement ............................... Feuilles du classeur de dimensionnement de cuve de château d'eau Feuille de dimensionnement du radier du bassin vi [ ABREVIATIONS ------------~---- ---------------------- es el ecs eCI ept ec h R, r bcs hcs bei hci bca hca a b K fc28 fbu ft28 fe ELU EL5 CJa, as ab rb A B D,CP n ob épaisseur coupole de couverture ................................................... épaisseur coupole de fond épaisseur (minimale) de la cuve cylindrique, à la jonction avec la ceinture supérieure épaisseur (maximale) de la cuve cylindrique, à la jonction avec la ceinture inférieure épaisseur de la partie tronconique épaisseur de la cheminée hauteur cuve cylindrique, hauteur rayon intérieur cuve cylindrique largeur ceinture supérieure hauteur ceinture supérieure largeur ceinture inférieure hauteur ceinture inférieure largeur ceinture d'appui hauteur ceinture d'appui Largeur du bassin Longueur du bassin Moment d'inertie Rapport de moments d'inertie Résistance caractéristique à la compression du béton Contrainte limite ultime du béton Contrainte limite de traction du béton Résistance caractéristique de l'acier Etat limite ultime Etat limite de service Contrainte d'acier Contrainte de compression du béton Contrainte de traction du béton Section d'acier Section de béton Diamètre d'armature Coefficient d'équivalence Acier/Béton Coefficient de sécurité du béton vii - 5s Coefficient de sécurité de l'acier pbéton Poids volumique du béton peau,fj Poids volumique de l'eau G Charge permanente Q Charge d'exploitation M Moment N Effort normal V Effort tranchant F Force T Effort de traction C Effort de compression viii Projet de Fin d'Etudes 1- --------~----- ------- 1 INTRODUCTION ibnou A. Sarré Dans le cadre du Programme national d'Eau Potable et d'Assainissement du Millénaire (PEPAM), les pouvoirs publics en synergie avec les partenaires au développement entendent développer l'adduction d'eau potable, avec la réalisation d'infrastructures hydrauliques tels que les bassins et réservoirs dans les stations de traitement d'eau. Le monde rural n'est pas en reste dans ce programme; mais il se caractérise par une similarité des solutions préconisées: sources d'eau, type de traitement, capacité des réservoirs ... Au niveau de la communauté rurale de Mbane, le système adopté comprend deux bassins de décantation d'une capacité de 250 m3 chacun avec un château de 75 m3 à Mbane et un château d'eau de 100m3 à 12m de cote à Diaglé. Cette infrastructure doit être renforcée par une série de châteaux d'eau et de bassins de traitement selon les besoins déterminés à partir d'une nouvelle étude. Ce projet veut mettre en place des programmes de dimensionnement des réservoirs de capacité moyenne utilisés en général en milieu rural. Il s'agit, grâce à Microsoft Excel, d'implémenter les algorithmes de calcul des différents types de réservoirs envisagés. Les méthodes de calcul sont celles exposées dans « Le calcul et la vérification des ouvrages en béton armé. Règles CCBA 68 » et «Techniques de l'ingénierie », conformément au BAEL. Une application sera faite sur le calcul des ouvrages hydrauliques du projet de Mbane. Il s'agit d'un bassin rectangulaire posé sur le sol d'une capacité nominale de 135m3 et d'un château d'eau de 250m3 à 30m de côte du radier. AI' issue de ce travail, un commentaire permettra d'éclaircir la conduite à tenir pour l'utilisation des programmes et de mettre en relief certaines limites dans l'exécution des calculs. Juillet 2009 Projet de Fin d'Etudes Ibnou A. Sarré [ CHAI>ITRE 1: RAPPELS SUR LES RESERVOIRS 1-1 DEFINITIONS On appelle réservoir une capacité destinée à contenir un liquide; l'eau pour notre cas. On distingue trois types de réservoirs: - enterrés; - serni-cnterrés ; - surélevés ou château d'eau. Ces réservoirs peuvent être construits découverts ou au contraire murus d'une couverture en coupole ou en dalle plate. Les réservoirs peuvent être simples ou complexes et formés de plusieurs cellules mêmes superposées. La forme en plan peut être quelconque. Cependant la plupart du temps, les petits réservoirs se font carrés ou rectangulaires, mais la forme circulaire est moins coûteuse. Et lorsque que les moyens d'exécution le permettent, on réalise des réservoirs de forme tronconique et cylindro-tronconique à la place des réservoirs cylindriques de grand volume. Ils peuvent être réalisés selon le cas, en maçonnerie ou uploads/Ingenierie_Lourd/ dimentionnement-des-reservoires-en-beton-armee.pdf