dimensionnement des ouvrages de stockage …

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 25. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 25. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2iE-edu.org

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR 2IE AVEC GRADE DE

MASTER

SPECIALITE : GENIE CIVIL ET HYDRAULIQUE

------------------------------------------------------------------

Présenté et soutenu publiquement le 23/01/19 par

Mohamed DOSSO (20140849)

Encadrant 2iE : Moussa LO, Enseignant Génie Civil et Hydraulique 2iE

Maître de stage : Ibrahima KABA, Directeur HORIZON COTE D’IVOIRE

Structure (s) d’accueil du stage : HORIZON COTE D’IVOIRE

Jury d’évaluation du stage :

Président : Dr Angelbert BIAOU

Membres et correcteurs : Dr. Fowé TAZEN

M. Moussa Diagne FAYE

M. Moussa LO

Promotion [2018/2019]

DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DE STOCKAGE

(CHATEAUX D'EAU) DANS LE CADRE DES TRAVAUX DE

RENFORCEMENT DE L'ALIMENTATION EN EAU POTABLE DE

GUÉYO ET LOCALITES ENVIRONNANTES EN COTE D’IVOIRE.

Dimensionnement des ouvrages de stockage dans le cadre des travaux de renforcement de l'alimentation

en eau potable de Guéyo et localités environnantes en Côte d’Ivoire.

i

Mohamed DOSSO Promotion 2018/2019 Soutenu le 23 /01/2019

DEDICACES

A ma mère, pour son amour, son soutien et

toutes ses bénédictions à mon égard.

A mon père, pour tous les sacrifices

consentis et ses conseils.

A mes frères et sœurs, pour l’attachement

et l’amour que je vous porte.

A mes amis (es), pour les conseils et leurs

soutiens.

A mon aine cher Monsieur Kouassi Simplice,

pour ses encouragements, ses conseils et

son aide.

Je vous dédie le fruit de ces années d’études

en Master d’ingénierie Génie Civil et

Hydraulique



ii


REMERCIEMENTS

Nous tenons à adresser nos vifs remerciements à tous ceux qui ont contribué au bon

déroulement de ce projet, en particulier :

Mes encadreurs :

Monsieur Moussa LO, Enseignant en Génie Civil et Hydraulique à 2iE, qui n'a ménagé

aucun effort pour nous soutenir, nous orienter et nous conseiller durant tout ce projet; et surtout

qui a fait montre d'une disponibilité inestimable à notre égard;

Mes remerciements vont également à tout le personnel d’HORIZON COTE D’IVOIRE, pour

l’accueil et l’inoubliable expérience sociale vécue avec eux. Je pense en particulier à Monsieur

Ibrahima KABA mon maitre de stage, pour sa collaboration et son aide.

Je tiens également à exprimer toute ma gratitude à Monsieur Simplice KOUASSI, Ingénieur

Hydraulicien, pour son soutien, ses conseils, son partage du savoir et la confiance qu’il a su

m’accorder.

Enfin, mes dernières pensées vont à ma famille d’accueil au Burkina Faso pour tout leur

encouragement. Je vous adresse par ces humbles mots toute ma reconnaissance. Et tous ceux,

qui de près ou de loin, ont participé à la réussite de ce projet.

Merci à tous….



iii


RESUME

La Sous-préfecture de Guéyo située dans la région de la Nawa dans le District du Bas-Sassandra

en Côte d’Ivoire connait des difficultés d’accès à l’eau potable. L’alimentation actuelle en eau

brute repose exclusivement sur un (01) forage fonctionnel et débite environ 2 m3/h pour des

besoins actuels estimés à 12,54 m3/h. La ressource en eau actuelle de la localité n’assure plus

convenablement la desserte en eau potable. C’est dans ce contexte que l’Office National de

l’Eau Potable (ONEP), a initié un vaste programme d’étude d’avant-projet en vue de leur mise

en œuvre. L’étude a pour objet de concevoir un système d’approvisionnement à partir de la

rivière Davo. Ce système se compose d’une station d’exhaure de type Hydromobil et pour un

débit de 700 m3, d’une conduite d’eau brute de longueur 500 m en fonte ductile DN 500, d’une

station de traitement de type Pulsator composée d’une unité de traitement de 700 m3/h, de

conduites d’adduction, de trois châteaux d’eau tronconique de 1000 m3 sur pilier desservant

Guéyo, Sérihio et Dabouyo. Le système fonctionnera grâce à des pompes. Ainsi pour une

population de 163 775 habitants en 2032, nous avons évalué les besoins en eau à 13 267 m3/j

pour un débit de pointe horaire de 0,16 m3/s. L’eau sera amenée à travers des conduites en fonte

ductile, PN10 et PN16 de 500 mm à l’exhaure, et 300 mm de la station de traitement aux

châteaux d’eau Le coût de réalisation des travaux s’élève à la somme de Deux milliards huit

cent quarante-sept million deux cent quatre-vingt-six mille cinq cent quarante-six

(2 847 286 546 FCFA).

Mots Clés :

1 – BAEL 91 mod 99

2 – Châteaux d’eau

3 – Conduites adduction

4 – Guéyo

5 – Habitants



iv


ABSTRACT

The Under-Prefecture of Guéyo situated in the region of the Nawa in the District of the Low

Sassandra in Coast of Ivory knows difficulties of access to the drinking water. The present food

in raw water rests exclusively on a (01) functional boring and produce about 2 m3/h for present

needs estimated to 12,54 m3/h. The resource in present water of the locality doesn't assure the

servicing more appropriately in drinking water. It is in this context that the National office of

the drinking water (ONEP), initiated a vast program of draft survey in view of their setting in

work. The survey has for object to conceive a system of provision from the Davo river. This

system is composed of a station of exhaure of Hydromobil type and for a debit of 700 m3, of a

conduct of raw water of length 500 m in melting ductile DN 500, of a station of treatment of

Pulsator type composed of an unit of treatment of 700 m3/h, of conducts of adduction, of three

castles of water tronconique of 1000 m3 on pillar going against Guéyo, Sérihio and Dabouyo.

The system will function thanks to pumps. So for a population of 163 775 inhabitants in 2032,

we valued the needs in water to 13 267 m3/j for a hourly peak debit of 0,16 m3/s. water will be

brought through conducts in ductile melting, PN10 and PN16 of 500 mm to the exhaure, and

300 mm of the treatment station to the castles of water The cost of realization of works rises to

the sum of Two one thousand billions eight hundred forty-seven million two hundred eighty-

six five hundred forty-six (2 847 286 546 FCFA).

Key words :

1 - BAEL 91 mod 99

2 - castles of water

3 - conducts adduction

4 - Guéyo

5 - inhabitants



v


LISTE DES ABREVIATIONS

As : Aire de la section d’acier

Asmin : Aire de la section d’acier

Asx : Section d’armature suivant la petite portée

Asy : Section d’armature suivant la grande portée ;

AEP : Approvisionnement en Eau Potable

BA : Béton Armé

BAEL : Béton Armé aux Etats Limites

BNETD : Bureau National d’Etude Technique et de Développement

BF : Borne Fontaine

BP : Branchement Privé

Br : Section réduite du béton qui tient compte des imperfections de réalisation

cm : Centimètre

DTU : Document Technique Unifié

d et d' : Respectivement distance du barycentre des armatures tendues et comprimées à la

fibre extrême la plus comprimée.

daN : déca Newton

Evj : Module de déformation longitudinal différé

Eij : Module de déformation longitudinal instantané

Es : Module d’élasticité de l’acier

ELS : Etat Limite de Service

ELU : Etat Limite Ultime

f : la flèche

fe : Limite d’élasticité de l’acier

ftj : Résistance caractéristique à la traction du béton âgé j jours

fcj : Résistance caractéristique à la compression du béton en fonction de j jour

fc28 : Grandeur précédentes avec j égale à 28 jours

fbu : La contrainte limite dans le béton à l’ELU

G : Charges permanentes

HA : Haute adhérence

h0 : Épaisseur d’une membrure de béton et de la paroi

h : hauteur totale d’une section de béton armé

KN : Kilo Newton



vi


Ls : longueur du scellement

m : Mètre

MPa : Méga Pascal

Mu : Moment de calcul ultime

Mser : Moment de calcul de service

Ni : Effort Normal

Pi : Poids de l’eau

q10 : Pression dynamique

Q : Charges variables

St : Espacement des armatures transversales

SARL : société à responsabilité limité

ν : Coefficient de poisson

γs : Coefficient de sécurité de l’acier

σc : La contrainte limite de traction dans les aciers

θ : Coefficient qui tient compte de la durée d’application de la charge

µu : Moment réduit

Η : Coefficient de fissuration

σbc : Contrainte admissible de compression du béton

σs : Acier l'dans compression de Contrainte

α : Angle d’une armature avec fibre moyenne d’une pièce, coefficient sans dimension

η : Coefficient de fissuration relatif à une armature

σst : Contrainte de compression de traction dans l’acier

τ : contrainte de cisaillement

γb : Coefficient de sécurité du béton

γs: Coefficient de sécurité de l’acier

Φ : Diamètre nominal d’une armature

ϕl : Diamètre nominal de l'armature longitudinale ;

ϕt : Diamètre nominal de l'armature transversale



vii

Mohamed DOSSO Promotion 2018/2019 Soutenu le 23/01/2019

TABLE DES MATIERES

DEDICACES .......................................................................................................................................... i

REMERCIEMENTS ............................................................................................................................. ii

Résumé .................................................................................................................................................. iii

ABSTRACT .......................................................................................................................................... iv

liste des abréviations ............................................................................................................................. v

table des matières ................................................................................................................................ vii

LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................................... ix

LISTE DES FIGURES .......................................................................................................................... x

I. Introduction .................................................................................................................................. 1

II. PRESENTATION DU PROJET ................................................................................................. 2

II.1. Contexte du projet .................................................................................................................... 2

II.2. Justification du projet............................................................................................................... 2

II.3. Objectifs de l’étude ................................................................................................................... 3

II.3.1. Objectif général ................................................................................................................................... 3

II.3.2. Objectifs spécifiques ........................................................................................................................... 3

III. PRESENTATION DE LA ZONE DU PROJET ................................................................... 4

III.1. Localisation de la zone d’étude .............................................................................................. 4

III.1.1. Situation géographique ...................................................................................................................... 4

III.2. Données humaines ................................................................................................................... 5

III.3. Équipements collectifs ............................................................................................................. 5

III.4. Données socioéconomiques et géographiques ..................................................................... 10

III.4.1. Population et démographie .............................................................................................................. 10

III.4.2. Activités économiques ..................................................................................................................... 10

III.4.3. Climat et géologie ............................................................................................................................ 10

III.4.4. Hydrographie ................................................................................................................................... 11

III.4.5. Morphologie de la rivière Davo ....................................................................................................... 11

IV. MATERIELS ET METHODOLOGIE DE TRAVAIL ...................................................... 11

IV.1. Méthodologie de travail......................................................................................................... 11

IV.1.1.La collecte et l’analyse des données ................................................................................................. 11

IV.1.2. Les études topographiques .............................................................................................................. 12



viii


IV.1.3. Étude des sols et fondation .............................................................................................................. 12

IV.1.4. Conception et dimensionnement du réseau ..................................................................................... 13

IV.1.5. Rédaction du mémoire ..................................................................................................................... 14

IV.2. Hypothèses de calcul .............................................................................................................. 14

IV.2.1. Hypothèses pour l'estimation de la demande et des besoins en eau de la zone du projet ................ 14

IV.2.2. Vitesse et pression ........................................................................................................................... 18

IV.2.3. Pertes de charges ............................................................................................................................. 18

IV.2.4.Les conduites d’adduction ................................................................................................................ 19

IV.2.5. Choix des groupes électropompes ................................................................................................... 19

IV.2.6. Les ouvrages de stockage ................................................................................................................ 19

V. RESULTATS DU DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES ............................................. 23

V.1. Dimensionnement du réseau de refoulement ........................................................................ 23

V.1.1. Évolution de la population de la zone d’étude à l’horizon 2032 ....................................................... 23

V.1.2. Estimation de la demande à l’horizon 2032 ...................................................................................... 23

V.1.3. Évaluation des débits ........................................................................................................................ 23

V.1.4. Choix des diamètres .......................................................................................................................... 25

V.1.5. Simulations hydrauliques .................................................................................................................. 26

V.1.6. Synthèse des résultats des calculs hydrauliques ............................................................................... 35

V.1.6. Ouvrages de protection et d’exploitation .......................................................................................... 35

V.2. Dimensionnement des châteaux d’eau................................................................................... 35

V.2.1. Ouvrages de stockage ....................................................................................................................... 35

V.2.2. Calculs préliminaires et vérification de la capacité de la cuve ......................................................... 35

V.2.3. Calculs détaillés des descentes de charge ......................................................................................... 36

V.2.4 Surcharges dues au vent ..................................................................................................................... 42

V.2.5. Étude de la stabilité du château d’eau ............................................................................................... 42

V.2.6. Calculs des armatures ....................................................................................................................... 43

VI. DEVIS ESTIMATIF ET QUANTITATIF DES TRAVAUX ............................................. 54

VII. CONCLUSION ....................................................................................................................... 57

BIBLIOGRAPHIES ....................................................................................................................... 58

VIII. Annexes ................................................................................................................................... 59



ix


LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: indicateurs du système d'AEP de Guéyo, Sérihio et Dabouyo (source Onep). 3

Tableau 2: Equipements collectifs recensés dans les différentes localités. 9

Tableau 3: Besoins domestiques 15

Tableau 4: Taux de desserte de la population 15

Tableau 5: Taux de branchement de la population 15

Tableau 6: Contrainte admissible de l'acier tendu en fonction du diamètre des aciers 22

Tableau 7 : Estimation de la demande en eau 23

Tableau 8 : Estimation des débits à l'exhaure 24

Tableau 9: Débit d'adduction Guéyo 24

Tableau 10: Débit d'adduction Sérihio 24

Tableau 11: Débit d'adduction Dabouyo 25

Tableau 12 : Calcul des diamètres-conduite de production 25

Tableau 13 : Calcul des diamètres d'adduction 26

Tableau 14 : Synthèse des calculs hydrauliques 35

Tableau 15: Devis estimatif des travaux 56



x


LISTE DES FIGURES

Figure 1: Aperçu des berges et traversée de la rivière Davo .................................................... 11

Figure 2: courbe de niveau-château de Guéyo ......................................................................... 27

Figure 3: courbe de distribution de pression ........................................................................... 28

Figure 4: courbe de distribution de vitesse-château de Guéyo ............................................... 28

Figure 5: courbe de distribution des pertes de charges-château d'eau Guéyo ....................... 29

Figure 6: courbe HMT-Débit ................................................................................................... 29

Figure 7: courbe de niveau-château Sérihio ............................................................................ 30

Figure 8: courbe de distribution des pressions ........................................................................ 30

Figure 9: courbe de distribution de vitesses-château Sérihio .................................................. 31

Figure 10: courbe de distribution des pertes de charges-château Sérihio .............................. 31

Figure 11: courbe HMT-Débit ................................................................................................. 32

Figure 12: courbe de niveau-château Djegnadou ................................................................... 32

Figure 13: courbe de distribution des pressions-château Djegnadou ..................................... 33

Figure 14: courbe de distribution des vitesses ......................................................................... 33

Figure 15: courbe de distribution des pertes de charges ......................................................... 34

Figure 16: courbe HMT-Débit ................................................................................................. 34



1


I. INTRODUCTION

L’eau est indispensable au bien-être de tous les êtres vivants et au bon développement de tout

pays. Cependant, garantir l’accès à l’eau potable demeure un grand défi dans bon nombre de

pays africains. C’est le cas de la Cote d’Ivoire, qui à l’instar des autres pays africains, est

confrontée à des difficultés d’accès à l’eau potable, résultat d’une décennie de crise politique

qui a vu les investissements se rétracter dans ce secteur. A cela se superposent le vieillissement

des infrastructures existantes qui ne supportent plus la démographie de plus en plus galopante.

Pour permettre à l’Etat de Côte d’Ivoire de faire face à cette situation préoccupante de

dégradation des installations d’alimentation en eau potable en milieu urbain, l’Office National

de l’Eau Potable (ONEP) a initié un vaste programme de réalisation d’Etudes d’Avant Projets

Détaillés (APD) en vue de leur mise en œuvre. C’est dans ce cadre que s’inscrit le présent projet

intitulé « Dimensionnement des ouvrages de stockage (château d'eau) dans le cadre des

travaux de renforcement de l'alimentation en eau potable de Guéyo et localités

environnantes ».

Dans cette optique, il s’avère cruciale d’avoir une bonne connaissance des installations actuelles

et une meilleure estimation des besoins futurs, afin de concevoir un système robuste répondant

à la demande en eau potable jusqu’à l’horizon 2032.

Ce projet se déclinera en deux grands volets : la réalisation d’un ensemble de réseaux de

distribution d’eau depuis l’exhaure et la construction de trois réservoirs surélevés dans les Sous-

préfectures de Guéyo, Sérihio et Dabouyo. Méthodiquement, l’étude se présentera de la manière

suivante :

La présentation de la zone d’étude ;

Étude hydraulique des installations d’AEP projetées.

Analyse et dimensionnement des châteaux d’eau.

Estimation du coût du projet.



2


II. PRESENTATION DU PROJET

II.1. Contexte du projet

L'alimentation en eau potable des agglomérations urbaines et rurales constitue un facteur clé de

développement économique et de santé publique. Pour cette raison, des mesures conséquentes

ont été prises depuis l'accession de la Côte d'Ivoire à l'indépendance pour assurer le service de

distribution publique d'eau potable.

Le service de distribution publique urbaine d’eau potable dans les villes ivoiriennes serait l’un

des plus performants de la sous-région (une moyenne de 61% des populations urbaines

desservies). Malgré cette performance dans de nombreuses villes, le taux de desserte en eau

potable est devenu insuffisant en raison de l’augmentation sans cesse croissante de la population

urbaine et de la détérioration de certaines infrastructures de desserte et d'approvisionnement en

eau potable. L’insuffisance des ressources financières requises pour les réhabilitations,

rénovations et extensions des équipements, face à la forte demande est également à l’origine de

cette insuffisance.

Cette insuffisance de la desserte en eau potable est telle que le pays connaît une recrudescence

des maladies infectieuses et hydriques liées à la qualité de l’eau de consommation, à des

carences importantes dans l’assainissement et au manque de traitement des déchets solides et

liquides. Ainsi, les cas de paludismes et de diarrhées augmentent depuis 1996.

Pour permettre à l’Etat de Côte d’Ivoire de faire face à cette situation préoccupante de

dégradation des installations d’alimentation en eau potable, l’Office National de l’Eau Potable

(ONEP) a initié un vaste programme de réalisation d’Etudes d’Avant Projets Détaillés (APD)

en vue de leur mise en œuvre.

L’objectif de ce programme, est d’apporter aux populations concernées, un meilleur accès à

l’eau potable. Les interventions prévues sont orientées vers une sécurisation et une amélioration

de l’approvisionnement en eau des localités bénéficiaires : Guéyo, Dabouyo, Sérihio et villages

environnants.

II.2. Justification du projet

Située au Sud-Ouest de la Côte d’Ivoire, sur l’axe Gagnoa-Sassandra, les sous-préfectures de

Sérihio, Guéyo et Dabouyo totalisent respectivement 47 895, 39 213 et 44 467 habitants (Cf. :

RGPH 2014). L’alimentation en eau potable de ces villes repose actuellement sur des eaux de

forages. Contrairement aux villes de Guéyo et Dabouyo qui disposent d’un système

d’alimentation en eau potable (AEP) caractérisé par un forage, un local de traitement, un



3


stockage et un réseau de distribution d’eau, Sérihio et l’ensemble des villages environnants ne

disposent que de quelques pompes à motricité Humaine dont la plupart est à l’abandon.

Les principaux indicateurs des différents systèmes d’AEP existants lors de notre visite dans la

zone du projet sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1: indicateurs du système d'AEP de Guéyo, Sérihio et Dabouyo (source Onep).

Localités Nombres de

forages

Nombres de

forages

fonctionnels

Capacité du

château d’eau

Linéaire du

réseau de

distribution

Nombre

d’abonnés

Guéyo 3 1 50 m3 8 385 ml 741

Dabouyo 4 2 65 m3 - -

Sérihio 5 2 - - -

Depuis quelques années, la capacité de production en eau des infrastructures hydrauliques

installées dans la plupart de ces localités se sont révélées insuffisantes pour satisfaire les besoins

réels des populations.

Outre la chute des débits des forages d’exploitation, ce déficit s’expliquerait aussi par :

o la croissance fulgurante des populations ;

o l’urbanisation entraînant la création des zones d’extension dans lesdites localités ;

o et l’état de vétusté très avancé des ouvrages et équipements hydrauliques.

Pour améliorer les conditions d'existence des populations de Guéyo, Sérihio et Dabouyo et les

villages environnants, l’ONEP a entrepris de réaliser les travaux nécessaires pour le

renforcement du système d'alimentation d'eau potable de ces localités.

Vu l’urgence, le Gouvernement a mis en place un fonds d’études pour le financement des études

de projets prioritaires pour le renforcement du système d’alimentation en eau potable de la

localité de Guéyo et des villages environnants.

C'est dans ce contexte que s'inscrit le présent projet faisant objet de cette étude.

II.3. Objectifs de l’étude

II.3.1. Objectif général

Faire l’étude technique détaillée d’un réseau d’adduction en eau potable

II.3.2. Objectifs spécifiques

L’objectif de notre travail de fin d’études se limitera au dimensionnement des ouvrages de



4


stockage et les conduites de transfert d’eau. Pour mener à bien ce travail, il s’agira pour nous

de :

Evaluer la demande en eau de la zone du projet

Dimensionner les conduites de transfert d’eau

Faire la conception structurale des ouvrages de stockage

Faire le dimensionnement des ouvrages de stockage

Etablir les plans d’exécution des ouvrages de stockage

Estimer le coût du projet

III. PRESENTATION DE LA ZONE DU PROJET

III.1. Localisation de la zone d’étude

III.1.1. Situation géographique

Le Département de Guéyo est créé par décret n° 2008-96 du 05 mars 2008 et ouvert le 04 avril

2009. Situé entre 5°41’16’’ latitude nord et 6°04’15’’ longitude ouest, dans la région de la

Nawa, dans le District du Bas-Sassandra, ce département couvre une superficie de 669 km2.

Figure 1: Carte de localisation du département de Guéyo



5


III.2. Données humaines

La population du département de Guéyo regroupe les sous-préfectures de Dabouyo et de Guéyo.

La population de ce département est estimée à 83 680 habitants selon le recensement de 2014.

Avec 44 467 et 39 212 habitants respectivement pour Dabouyo et Guéyo.

La sous-préfecture de Sérihio à une population estimée à 42 545 habitants d’après le

recensement de 2014.

Le peuplement du département de Guéyo est d’origine diverse. Les bafoué, les bétés et les

Kouzié constituent les autochtones du département de Guéyo et font partie du groupe Krou.

Les allochtones et allogènes issus des différents groupes ethniques sont essentiellement

constitué d’Akans (Baoulé, Agni, Abron Abey, Attié, Ebrié), de voltaïque (sénoufo, tabgbana,

lobi, koulango, djimini, nafana), Mandé (malinké, yacouba, Toura, Gouro). Les communautés

non ivoiriennes proviennent en grande partie du Bénin, Burkina-Faso, Niger, Ghana, Nigéria,

Togo, Sénégal, Liban.

Selon les villages, les jours du marché sont fixés soit les dimanches, soit les mercredis ou les

vendredis. Il faut noter que toute personne non autochtone qui commet un crime de sang est

bannie.

III.3. Équipements collectifs

Les infrastructures urbaines ne sont pas nombreuses dans les localités d’étude, on note

cependant, l’existence de :

o Hôpital,

o Dispensaires,

o Maternités,

o Ecoles primaires à secondaires,

o Marchés non couverts,

o Hôtel,

o Structures administratives (Agences des eaux et forêts, sous-préfectures, mairie…).

Voir ci-dessous le tableau 2 des équipements collectifs recensés dans les différentes localités.

Dimensionnement des ouvrages de stockage dans le cadre des travaux de renforcement de l'alimentation en eau potable de Guéyo et localités environnantes en Côte

d’Ivoire.

9


Tableau 2: Equipements collectifs recensés dans les différentes localités.

Localités Hôpital Dispensaire Maternité Ecole

préscolaire Ecole

primaire Collèges/

lycées Ecoles

professionnelles Marché couvert

Structure administrative

Hôtel

GUÉYO 1 1 1 2 6 2 3 1 4 4

GODIAYO 1 - - - - 1 - - - - -

BRETIHIO - 1 1 - 1 - - - - -

KOSSOYO - 1 1 - 1 - - - - -

ZIWAYO 2 - 1 1 - 1 - - - - -

LAHOURIDOU 1 - 1 1 - 1 - - - - -

BODOUO 1 - 1 1 - 1 - - - - -

DAGOUAYO - 1 1 - 1 - - - - -

ZIWAYO - 1 1 - 1 - - - - -

BODOUYO - 1 1 - 1 - - - - -

TAGBAYO DIOULABOUGOU

- 1 1 - 1 - - - - -

TAGBAYO - 1 1 - 1 - - - - -

DABOUYO - 1 1 2 5 1 - 1 2 3

BAKAYO - 1 1 - 1 - - - - -

ZOHOURAYO - 1 1 - 1 - - - - -

BALEKO - 1 1 - 1 - - - - -

ALIKRO - 1 1 - 1 - - - - -

SERIHIO - 1 1 - 2 1 - 1 2 1

NIOROUHIO - 1 1 - 2 - - - - -

INAGBEHIO - 1 1 1 1 - - - - -

WANEWA - 1 1 - 1 - - - - -

BROKOHIO - 1 1 - 2 - - - - -

GNATROA - 1 1 - 2 - - - - -

VALOUA - 1 1 - 1 - - - - -



10


III.4. Données socioéconomiques et géographiques

III.4.1. Population et démographie

Selon le recensement de 2014, la population de la zone du projet est de 96 973 habitants. Le

taux d'accroissement les Sous-préfectures de Guéyo, Dabouyo et Sérihio est de 3% et de 2,5%

dans les villages environnants.

L’évolution démographique de la zone du projet est calculée avec la formule suivante :

𝑷𝒐𝒑𝟐𝟎𝟏𝟕 = 𝑷𝒐𝒑𝟐𝟎𝟏𝟒 ∗ (𝟏 + 𝑻𝑨𝑨𝑴)𝒏

Avec n = 2017- 2014 = 3 ans

On obtient donc :

Villages : 𝐏𝐨𝐩𝟐𝟎𝟏𝟕 = 𝐏𝐨𝐩𝟐𝟎𝟏𝟒 ∗ (𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟐𝟓)𝟑

Sous-préfectures : 𝐏𝐨𝐩𝟐𝟎𝟏𝟕 = 𝐏𝐨𝐩𝟐𝟎𝟏𝟒 ∗ (𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟑)𝟑

Les valeurs sont consignées en annexe 2 dans le tableau 1.

III.4.2. Activités économiques

Les activités économiques des localités de Guéyo, Dabouyo, Sérihio et villages environnants

sont dominées essentiellement par l’agriculture avec la culture du palmier à huile, du cacao, du

café et de l’hévéa comme principales cultures de rente. Le riz, le maïs, le haricot l’arachide, le

manioc et la banane plantain comme principales cultures vivrières ainsi que le commerce

(source INS).

III.4.3. Climat et géologie

La zone d’étude est soumise au climat Baouléen ; ce type de climat prédomine un vent chaud

et sec communément appelé harmattan. Les températures varient tout le long de l’année entre

24°C et 29° C. ce qui atteste d’une homogénéité thermique au niveau de la région. La moyenne

des précipitations annuelles atteints 1465 mm, une différence de 290 mm est enregistrée entre

le mois le plus sec et le mois le plus humide (source SODEXAM). Le relief de la région est

celui d'une vaste pénéplaine inclinée du Nord au Sud. L'altitude décroît régulièrement de la

partie nord de la région étudiée où elle est, en moyenne, de 250 m pour descendre, en auréoles

successives, jusqu'à moins de 100 m au sud (source INS). On constate que si les dénivellations

sont, en général, faibles, l'ensemble de la région se présente, cependant, comme une succession

de thalwegs creusés par les marigots et les quelques fleuves et rivières dans une pénéplaine. La

zone est recouverte de sols ferralitiques, et aussi de sols argilo- sableux profonds.



11


III.4.4. Hydrographie

La zone du projet est drainée par un affluent du fleuve Sassandra, la rivière Davo. La Davo, long

de 255 km prend sa source un peu au nord de Sinfra à environ 300 m d'altitude. Il est le dernier

affluent du Sassandra, côté rive gauche. Il coule dans une direction Nord-Sud (voir annexe 3). Sa

pente moyenne est d'environ 1,10‰ (source CNTIG).

III.4.5. Morphologie de la rivière Davo

La zone de captage, où se sont réalisés les levés bathymétriques, est située sur la rivière Davo à

Guéyo, à environ 1,5 km du centre-ville. La zone d’étude présente une morphologie très accidentée

dans la zone du projet. La profondeur dans la zone ciblée pour la station de pompage est de 6 m.

Le site du projet est la traversée de certaines populations habitant des villages situés du côté de la

rive gauche. La traversée se fait au moyen de pirogues (Figure 11). C’est le lieu de débarquement

des pêcheurs locaux pour vendre leurs produits de pêche.

IV. MATERIELS ET METHODOLOGIE DE TRAVAIL

IV.1. Méthodologie de travail

La présente étude de dimensionnement des ouvrages de stockage et des conduites d’adduction,

s’articulera autour des étapes suivantes : la collecte et l’analyse des données, l’analyse technique

traduisant la conception et le choix des équipements, enfin la rédaction du mémoire.

IV.1.1.La collecte et l’analyse des données

Les données générales de base sur l’environnement socio-économique et sur les systèmes

d’adduction en eau potable des villes de Guéyo, Sérihio et de Dabouyo et des localités

environnantes sont issues des investigations menées sur le terrain. Elles comprennent :

Les plans du réseau d’adduction d’eau potable des localités concernées par le projet ;

Les données GPS ;

Figure 2: Aperçu des berges et traversée de la rivière Davo



12


Les enquêtes socio-économiques réalisées dans la zone du projet ;

Les données d’exploitation fournies par les services techniques de Guéyo ;

Les informations collectées auprès de la population.

Par ailleurs, des séances de travail préliminaires ont eu lieu avec le Maître d’Ouvrage délégué

en vue de :

Recevoir l’ensemble des documents disponibles sur le projet ;

Obtenir des précisions sur les TDR et la consistance de la mission ;

Organiser les missions sur le terrain, etc.

IV.1.2. Les études topographiques

Dans le cadre de la présente étude, les relevés topographiques ont été exécutés par un cabinet

d’études et travaux topographiques nommé Delta Service sur une période de deux (02) mois.

Les levés topographiques ont porté sur :

les berges de la rivière Davo pour la station d’exhaure ;

Le site identifié pour la station de traitement ;

Le tracé des canalisations de transfert d’eau brute et d’eau traitée ;

Les sites des ouvrages de stockage ;

Et les tracés des conduites primaires de distribution d’eau potable.

A l’issu de ces travaux, le tracé du réseau, les profils en long du terrain naturel des axes des

conduites et des ouvrages annexes ont été réalisés au bureau avec des logiciels appropriés.

Il ressort des études topographiques le tracé du réseau d’eau voir en annexe 4.

IV.1.3. Étude des sols et fondation

Les études géotechniques des sols de fondation au droit des ouvrages ont été réalisées par la

structure LEKA sous la supervision du Bureau National d’Etudes Techniques et

Développement (BNETD). La campagne géotechnique a consisté en la réalisation de sondages

à la tarière manuelle et de sondages au pénétromètre dynamique. Les sondages à la tarière

manuelle ont permis d’affirmer que la nappe phréatique se trouve au-delà de 5 m de profondeur.

Conformément à l’étude géotechnique, nous retiendrons pour les calculs les résultats suivants :

Château d’eau : Site Djegnadou

Profondeur d’ancrage ou encastrement D = 1,00 m sur le sol reconstitué ;

Contrainte admissible du sol d’assise (ELS) , σs = 0,29 MPa (2,90 bar).



13


Château d’eau : Site Guéyo


Contrainte admissible du sol d’assise (ELS) , σs = 0,457 MPa (4,57 bar).

Château d’eau : Site Sérihio


Contrainte admissible du sol d’assise (ELS), σs = 0,271 MPa (2,71 bar).

IV.1.4. Conception et dimensionnement du réseau

La conception et le dimensionnement du réseau a été possible grâce aux différentes données

recueillies lors des précédentes étapes pour la conception d’un système adapté à la localité.

Les conduites d’adduction

Dimensionner le réseau d’adduction revient à estimer les performances des pompes mises en

place. Nous devons prendre en compte la pression et la vitesse à l'intérieur des conduites.

Les ouvrages de stockage

Les dimensionnements sont basés sur les règlements et les documents techniques énumérés ci-

après :

Règles BAEL 91 révisées 1999 : règles techniques de conception et de calcul des

ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites.

Fascicule 74 relatif à la construction des réservoirs en béton

Fascicule 62 titre V règles techniques de conception et de calcul des fondations des

ouvrages de génie civil.

Règles NV65 modifiées 1999 : règles définissant les effets de la neige et du vent sur

les constructions.

Tome 6 du traité de béton armé d’A. GUERIN

Les logiciels tels que Excel, ArcGIS 2.2, et Epanet 2.0 ont permis d’effectuer le traitement

des différentes données de base afin de parvenir aux dimensionnements de ces ouvrages.

Quant aux différents tracés, ils ont pu être effectués grâce aux logiciel Autocad 3D.



14


IV.1.5. Rédaction du mémoire

La rédaction du mémoire est la dernière étape pour l’élaboration du mémoire. Cette étape passe

par l’analyse et le résumé des données recueillies dans la documentation. Au terme de l’analyse

et du résumé des données, une synthèse générale des travaux de conception et de

dimensionnement du réseau a permis d’obtenir le présent mémoire technique.

IV.2. Hypothèses de calcul

IV.2.1. Hypothèses pour l'estimation de la demande et des besoins en eau de la zone du projet

1. Estimation de la consommation spécifique

La consommation spécifique en eau potable constitue le besoin global en eau potable par jour

pour un usager. C’est la somme des besoins unitaires (boisson, cuisson, entretien etc.…)

résultant de l'utilisation que l’usager fait de cette eau. Elle varie selon le niveau de vie et des

habitudes culturelles des ménages. Cette donnée est capitale dans l’estimation de la demande

et des besoins en eau d’une localité car son choix entraine le surdimensionnement ou le sous

dimensionnement des installations.

2. Horizons d’étude

Les horizons de planification des études n’ont pas été fixés dans les Termes de Référence (TdR).

L’ONEP a indiqué de fixer ces horizons. Ils sont indiqués comme suit :

Horizon +0 : année 2017, année de réalisation de l’étude ;

Horizon +5 : année 2022 ;

Horizon +12 : année 2029 ;

Horizon +15 : année 2032.

3. Consommation spécifique pour les besoins domestiques

La consommation spécifique pour un branchement particulier varie en fonction des horizons et

les valeurs sont indiquées dans les tableaux 4,5 et 6 ci-après :



15


Tableau 3: Besoins domestiques

Tableau 4: Taux de desserte de la population

Tableau 5: Taux de branchement de la population

4. Évolution de la population à l’horizon 2032

La population est estimée par la formule suivante :

𝑷𝒐𝒑𝒎 = 𝑷𝒐𝒑𝟎 ∗ (𝟏 + 𝑻𝑨𝑨𝑴)𝒎

Avec TAAM : le taux de croissance pris égal à 3% pour les localités Guéyo, Sérihio et Dabouyo

et 2,5% pour les villages environnants.

m : la variation d’année.

Pop0 : population à la date 0

Popm : population à la date m

En considérant les taux de desserte et de branchement des populations définis précédemment,

on obtient les valeurs suivantes de population par localité :

Population desservie par localité

La population desservie par localité est donnée par la formule suivante :

𝑃𝑜𝑝𝑑𝑒𝑠 =𝑇𝑎𝑢𝑥 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑠𝑒𝑟𝑡𝑒

100∗ 𝑃𝑜𝑝𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒

Population branchée par localité

La population banchée par localité est donnée par la formule suivante :

Besoins domestiques

2017 2022 2029 2032

de Guéyo, Sérihio et Dabouyo 30 l/j/hab. 40 l/j/hab. 45 l/j/hab. 50 l/j/hab.

de Guéyo, Sérihio et Dabouyo

par bornes fontaine

25 l/j/hab.

localités environnantes 20 l/j/hab. 30 l/j/hab. 35 l/j/hab. 40 l/j/hab.

localités environnantes

par bornes fontaine

20 l/j/hab.

Horizons 2017 2022 2029 2032

Taux de desserte de Guéyo, Sérihio et Dabouyo [%] 50 90 100 100

Taux de desserte des localités environnantes [%] 50 80 90 100

Horizons 2017 2022 2029 2032

Taux de branchements des localités environnantes [%] 80 80 90 95



16


𝑃𝑜𝑝𝑏𝑟𝑎𝑛 =𝑇𝑎𝑢𝑥 𝑑𝑒 𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡

100∗ 𝑃𝑜𝑝𝑑𝑒𝑠

5. Estimation de la demande en eau

L’évaluation de la demande en eau est basée sur l’inventaire des postes de consommation et

l’application des consommations spécifiques. Les différents postes de consommation sont :

les ménages : demande domestique ;

l’administration : Demande sociale ;

autonome : demande des activités économiques (industrie …).

Cette demande en eau varie suivant les saisons, les jours de la semaine et les heures de la

journée. Pour tenir compte de ces variations cycliques qui sont liées en général à la

consommation domestique, on applique à la demande en eau, les coefficients de variation.

La demande domestique est évaluée par la formule suivante :

Dd= Consommation spécifique∗Population

Donc Dd= 50*PopSPbran + 25*PopSPnon-bran + 40*PopLocbran + 20*PopLocnon-bran

La demande sociale et des établissements particuliers sont donnés par la formule suivante :

D= Dotation*Nombre_équipement*effectifs

La demande journalière moyenne (Djm) est la somme des trois demandes en eau à savoir la

demande domestique (Dd), la demande sociale (Ds) et enfin la demande pour industrie,

commerce et artisanat (Dica).

Quant à la demande journalière de pointe (Djp), elle est estimée par la formule :

Djp=Cps∗Cpj∗Djm

Cps : coefficient de pointe saisonnière

Cpj : coefficient de pointe journalière

Djm : demande journalière moyenne

6. Evaluation des débits

Les besoins sont déterminés en tenant compte de la demande en eau des usagers, du taux de

raccordement (tr) souhaité, leur comportement et les rendements des installations concernées.

Pour l‘estimation des besoins en eau de la zone de projet, les différents paramètres ci-dessous

ont été utilisés :



17


Coefficient de pointe saisonnière (Cps)

Le Coefficient de pointe saisonnière est le rapport entre la demande journalière moyenne du

mois de pointe sur la demande journalière moyenne de l’année. Il prend en compte les variations

saisonnières qui ont une grande influence sur la demande globale et les dimensions du système.

Coefficient de pointe journalier (Cpj)

Le Coefficient de pointe journalier le rapport entre la demande du jour de pointe et la demande

journalière moyenne du mois de pointe. Il prend en compte les variations hebdomadaires et

exprime le retour cyclique du comportement des usagers au cours de la semaine. Il varie entre

1,05 et 1,15 en Afrique Subsaharienne.

Coefficient de pointe horaire :

Le coefficient de pointe horaire rend compte de la pointe de la consommation au cours de la

journée. Il exprime donc les habitudes du consommateur au cours de la journée. Il varie entre

1,5 et 3.

Pertes de traitement

Dans le cadre de notre étude, nous estimons que la moyenne des pertes se situe autour de 5%

(volume d'eau réutilisé essentiellement sur la station) ; d’où le rendement de la station de

traitement (Nt) autour de 95%.

Pertes de distribution

Les pertes de distribution représentent les fuites constatées sur le réseau de distribution et les

pertes d'eau avant le compteur sur les branchements. Il est accepté 15 % de pertes soit un

rendement du réseau (Nr) de 85%.

Les formules ci-après sont utilisées pour l’évaluation des besoins en eau et des débits de

dimensionnement des installations.

besoin jour pointe (Bjp) :

𝑩𝒋𝒑 =𝑫𝒋𝒑

𝑵𝒓 ∗ 𝑵𝒕

Djp : demande journalière de pointe

Nr : rendement du réseau

Nt : rendement du réseau de distribution

débit de production d’eau brute, avec un pompage de 22 heures :

𝑸𝒑𝒓𝒐𝒅 =𝑩𝒋𝒑

𝑻



18


Bjp : besoin journalier de pointe

T : temps de pompage de l’eau brute

débit d’adduction d’eau potable :

𝑸𝒂𝒅𝒅 =𝑪𝒑𝒋 ∗ 𝑫𝒋𝒎

𝑵𝒕 ∗ 𝑻′

Djm : demande journalière moyenne

Cpj : coefficient de pointe journalière

Nt : rendement du réseau de distribution

T’ : temps de pompage de l’eau traitée

IV.2.2. Vitesse et pression

Les contraintes techniques et économiques recommandent une limitation de la vitesse à

l’intérieur de la conduite. La vitesse d’écoulement dans les conduites d’adduction se situe

idéalement entre 0,8 et 1,2 m/s avec des limites allant de 0,6 à 1,5 m/s. Quant à la pression

nominale, elle va varier de 16 à 25 bars.

Les valeurs tolérées seront adoptées dans certains cas, où les valeurs minimales se trouvent en

dessous des valeurs requises afin d’éviter des surdimensionnements inutiles.

IV.2.3. Pertes de charges

Le réseau sera dimensionné avec la formule de Manning Strickler car elle permet d’obtenir une

précision suffisante pour le calcul des pertes de charges. Les pertes de charges linéaires sont

données par la formule suivante

𝐻 = 10,29𝑄2

𝐾𝑠2𝐷163

𝐿

Avec :

H : perte de charge en m

Q : débit qui transite dans la conduite en m3/s

L : longueur de la conduite en m

Ks : coefficient de rugosité

D : diamètre de la conduite en m

Pour le calcul des pertes de charges totales on considère que les pertes de charges singulières

valent 10% des pertes de charges linéaires. Les pertes de charge sur le réseau doivent être

inférieures à 5 m/km.



19


IV.2.4.Les conduites d’adduction

Les formules utilisées pour le calcul des diamètres des conduites sont les suivantes :

formule de Bresse : D (m) = 1,5*Q0.5 (m3/s) ;

formule de Bresse modifiée D (m) = 0,8*Q1/3 (m3/s) ;

formule simplifiée de Munier : D (m) = (1+0,02*24)*Q0.5 (m3/s) ;

formule de Bonnin : D (m) = Q0.5 (m3/s) ;

formule de Achour : D (m) = 1,27*Q0.5 (m3/s).

Le choix du diamètre des canalisations retenues pour l’adduction tiendra compte des contraintes

technico-économiques du projet (HMT, disposition du terrain naturel, débit, possibilités de

production, coût, etc…). Dans le cadre de ce projet, la nature des conduites sera en fonte ductile

ou en PVC.

IV.2.5. Choix des groupes électropompes

Les groupes électropompes sont déterminés par :

-la hauteur manométrique (HMT) qui est la pression que la pompe devra imprimer à l’eau de

l’aspiration jusqu’au refoulement ;

-le débit ;

-le rendement de la pompe.

La HMT (Hauteur Manométrique Totale) est déterminée par la formule :

𝐻𝑀𝑇 = 𝐻𝑔é𝑜 + ∆𝐻 + ∆𝑃𝜌𝑔 = 𝐻𝑔é𝑜 + ∆𝐻

Car soumis à la pression atmosphérique.

Hgéo: la hauteur géométrique ;

ΔH : la somme des pertes de charges linéaire et singulière

La puissance hydraulique est établie par la relation : 𝑃ℎ = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝑄 ∗ 𝐻𝑀𝑇

La puissance absorbée par la pompe :𝑃𝑎 = 𝑃ℎ/𝑛𝑝(𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒)

IV.2.6. Les ouvrages de stockage

1. Capacité des châteaux

Les capacités des ouvrages ont été déterminées par la formule suivante :

Cu (m3) = 25% x Qj max

Avec Cu : volume théorique du réservoir, Qj max : besoins de pointe journalière.



20


La capacité de stockage sur un réseau est comprise entre 25% et 50%, de la consommation

journalière de pointe (Source : Denis ZOUNGRANA cours d’approvisionnement en eau

potable, 2003).

Pour la capacité totale nous tenons en compte d’une réserve incendie de RI= 2x60 =120m3

correspondant à 2 heure d’utilisation (Source : Béga Urbain OUEDRAOGO cours ouvrages

constitutifs de systèmes d'AEP/adduction-réservoirs-réseaux de distribution, 2015). On a la

capacité totale (Ct) des châteaux d’eau suivante :

𝐶𝑡 = 𝐶𝑢 + 𝑅𝐼

2. Les matériaux

Béton

Le béton employé présente les caractéristiques et propriétés suivantes :

La résistance caractéristique du béton à la compression à 28 jours est de 25 MPa ;

Ciment de classe 32,5 ;

Dosage en ciment : 350 kg/m3

Poids volumique du béton 25 KN/m3

Résistance caractéristique à la traction du béton à l’ELS : 𝜎𝑏𝑐 = 0,6 ∗ 𝑓𝑐28

Le module de déformation longitudinale instantanée du béton

𝐸𝑖𝑗 = 11000 ∗ 𝑓𝑐281/3

𝐸𝑖𝑗 = 11000 ∗ 251/3

La déformation longitudinale complémentaire due au fluage du béton :

𝐸𝑣𝑗 = 3700 ∗ 𝑓𝑐281/3

Résistance caractéristique à la traction du béton à l’ELU :

𝑓𝑡28 = 0,6 + 0,06 ∗ 𝑓𝑐28

Caractéristiques des aciers utilisés

Les armatures employées sont des aciers à haute adhérence de classe Fe 400. Leurs

caractéristiques et propriétés se présentent comme suit :

fe = 400 MPa (limite d'élasticité garantie)

η = 1,6 (coefficient de fissuration)



21


Ɣs= 1,15

L'enrobage des aciers est de 4 cm pour les parties en contact avec l’eau et celles en contact avec

la terre. Pour les autres parties de l’ouvrage, 3 cm de béton serviront à assurer l’enrobage.

3. Actions à prendre en compte

Charges permanentes

Poids propre de la construction

Poids surfacique de l’étanchéité

Escaliers métalliques

Equipements

Charges variables

Liquide contenu : poids volumique : 1000daN/m3

Charges d’entretien de couverture

Charges de vent

Règles NV65

Combinaisons des actions

Combinaisons aux ELS :

𝑮𝒎𝒂𝒙 + 𝑮𝒎𝒊𝒏 + 𝑸𝟏 +∑𝚿𝒐𝒊𝑸𝒊

Combinaisons aux ELS :

𝟏, 𝟑𝟓𝐆 + 𝟏, 𝟓(𝐐 + 𝛙𝟎𝐓) + 𝟏, 𝟐𝐖

𝟏, 𝟑𝟓𝐆 + 𝟏, 𝟕𝟓𝐖+ 𝟏, 𝟑(𝐐 + 𝛙𝟎𝐓)

𝐆 + 𝟏, 𝟕𝟓𝐖+ 𝟏, 𝟑𝛙𝟎 𝐓

4. Conditions de fissuration

Conditions de fissuration pour les éléments en contacts avec l’eau

Conformément aux dispositions de l’article IV.6.2.2 du Fascicule 74, les ouvrages contenant

de l’eau seront dimensionnés à l´état limite de service en considérant les fissurations comme

très préjudiciables.



22


En outre, selon les dispositions du même article la contrainte de traction des armatures est

limitée à la plus petite des deux valeurs suivantes :

celle définie dans la rubrique IV.6.2.2.a du Fascicule 74 et qui se présente comme suit :

𝛼 √𝜂𝑓𝑡28𝜙

+ 𝛽𝜂

Avec α = 240 η : coefficient de fissuration de l´armature 1.6, Φ : diamètre de l´armature

exprimé en mm, β coefficient retenu égal à 30.

Les applications numériques conduisent aux résultats suivants :

celle définie par les règles BAEL 91 modifiées en 1999 dans le cas de la fissuration très

préjudiciable :

En conclusion les contraintes de traction des armatures sont limitées aux valeurs suivantes :

Tableau 6: Contrainte admissible de l'acier tendu en fonction du diamètre des aciers

Conditions de fissuration pour les éléments pas en contacts avec l’eau

Pour les poteaux et les radiers, les fissurations seront considérées comme peu préjudiciables.

Dans ce cas, les règles BAEL 91 modifiées en 1999 n’imposent aucune limitation à la contrainte

de traction des armatures. On adoptera pour les calculs à l’ELU : σs = 348 MPa.

Diamètre des aciers HA

(mm)

8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 20,00 25,00

Contrainte de traction σs

(MPa)

203,54 187,12 175,00 165,58 157,98 146,37 135,99

Diamètre des aciers HA (mm) 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 20,00 25,00

Contrainte de traction σs (MPa) 161,30 161,30 161,30 161,30 157,98 146,37 135,99

𝜎𝑠 = 𝑀𝑖𝑛 ⌊2

3 , 𝑓𝑒 ; 𝑀𝑎𝑥(0,5, 𝑓𝑒; 110,√𝜂, 𝑓𝑡28 ⌋ x 0,80 = 𝟏𝟔𝟏, 𝟑𝟎 𝑴𝑷𝒂



23


V. RESULTATS DU DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES V.1. Dimensionnement du réseau de refoulement

V.1.1. Évolution de la population de la zone d’étude à l’horizon 2032

En prenant en compte le taux d’accroissement de la population (3%), le taux de desserte et le

taux de branchement, conformément aux TDR nous obtenons :

Population 2032 : 163 775

Branchement Privé : 155 586

V.1.2. Estimation de la demande à l’horizon 2032

La demande de pointe journalière a été estimée en considérant les spécificités du climat et des

habitudes de la population. A cet titre, nous convenons de prendre Cps = 1,1 et Cph = 1,15.

Le tableau 9 présente les résultats de la demande en eau.

Tableau 7 : Estimation de la demande en eau

Horizon Unité

2032

Demande domestique (Dd) m3/j 8 203

Demande sociale (Ds) m3/j 96.9

Demande pour industrie, commerce et artisanat (Dica) m3/j 7.4

Demandes journalières moyennes : (Djm) m3/j 8 307

Demande de pointe journalière : (Dpj) m3/j 10 508,20

V.1.3. Évaluation des débits

La production journalière (Qprod) est la quantité d’eau brute mobilisée en une journée par la

station de pompage. La nouvelle usine de traitement doit avoir une capacité de production

nominale minimum de 13 267 m3/jour d’eau traitée (journée de 22 heures) tout au long de

l’année. Cette production est fixée avec la station de captage sur la berge de la rivière Davo en

fonctionnant avec le niveau minimum historique de la rivière Davo. En supposant les pertes

sont égales à environ 5 % dans les décanteurs et 5 % dans les filtres, le débit d'eau brute en tête

de station devrait être alors de 13 267 m3/jour (tableau 10 ci-dessus) et celui d’eau traitée 12

604 m3/jour.

.



24


Tableau 8 : Estimation des débits à l'exhaure

Nous retenons un débit de production Qprod= 700 m3/j.

Ce débit servira au dimensionnement de la conduite de production entre l’exhaure et la station

de production.

Avec un fonctionnement de T’= 20 heures de la station de traitement, et une perte de 15% sur

le réseau de distribution, on a les débits Qadd pour les tronçons suivants :

Transfert eau traitée : Bief 2 : Station de traitement de Guéyo - Château d’eau de

Guéyo – bâche d’eau traitée de N’Guessankro.

o Bief 2 .1 : Station de traitement de Guéyo - Château d’eau de Guéyo :

Tableau 9: Débit d'adduction Guéyo

Transfert eau traitée : Bief 3 : Station de traitement de Guéyo - château d’eau de

Sérihio

Tableau 10: Débit d'adduction Sérihio

Horizon Unité Année 2032

Besoins de pointe journalière (Bpj) m3/j 13 266,57

Débit de production (Qprod) m3/h 603,03

Débit d’adduction (Qadd) m3/h 572,87

GUEYO

Horizon Unité 2032

Demandes journalières moyennes m3/j 2 736,91

Demande de pointe journalière m3/j 3 462,19

Besoins de pointe journalière m3/j 4 287,54


SERIHIO

Horizon Unité 2032







25


transfert eau traitée : Bief 4 : Station de traitement de Guéyo - Château d’eau de

Dabouyo.

Tableau 11: Débit d'adduction Dabouyo

V.1.4. Choix des diamètres

Les diamètres retenus devront satisfaire les exigences économiques et techniques :

- Vitesse comprise entre 0,6 et 1,5 m/s

- Les pertes de charges inférieures à 5 m/km

- La condition de flamant : V inférieures à 0,6 + D (m)

Les résultats des calculs de diamètres sont consignés dans le tableau 14 ci-dessous :

Tableau 12 : Calcul des diamètres-conduite de production

Nous retenons la formule de Bresse modifiée avec une DN 500 en fonte ductile.

De manière analogue nous résumons le calcul des diamètres d’adduction dans le tableau 15 ci-

dessous :

DABOUYO

Horizon Unité 2032





Formules Débit

(m3/h)

Diamètre

(mm)

Vitesse

(m/s)

Condition

Flamant

Vérification Pdc

(m/km)

Diamètre

(mm)

Bresse 700 586,30 0,5 1,20 Vérifiée 0,46 600,00

Bresse modifiée 700 497,67 0,87 1,05 Vérifiée 1,18 500,00

Munier 700 578,48 0,5 1,20 Vérifiée 0,46 600,00

Bonnin 700 390,87 1,2 1,00 Non Vérifiée 3,67 400,00

Achou 700 496,40 0,8 1,10 Vérifiée 1,17 500,00



26


Tableau 13 : Calcul des diamètres d'adduction

Nous retenons les conduites suivantes :

Bief 1 exhaure-Station de pompage : DN 500

Bief 2.1 Station de traitement-Château d’eau Guéyo : DN 300

Bief 2.2 Station de traitement-Bâche au sol à Nguessankro : DN 250

Bief 3 Station de traitement-Château d’eau Sérihio : DN 300

Bief 4 Station de traitement-Château d’eau Dabouyo : DN 300

V.1.5. Simulations hydrauliques

Les simulations hydrauliques ont été réalisées en régime permanent. Dans la suite nous

présenterons les résultats des simulations obtenus aux arcs et aux nœuds des réseaux allant de

la station de traitement vers les différents châteaux.

Château de GUEYO

Simulations aux nœuds

La figure 2 ci-dessous présente une courbe de niveau répartissant les pressions sur le réseau. La

zone en rouge représente des pressions supérieures à 5 bars, celle en jaune des pressions

comprises en 4 et 5 bars, celle en vert des pressions comprises en 3 et 4 bars tandis que celle en

bleu clair des pressions comprises en 2 et 3 bars.

Localités Exhaure Gueyo Guessankro Sérihio Dabouyo

Données

Diamètre(m) 0,50 0,30 0,25 0,30 0,30

Section (m2) 0,20 0,07 0,05 0,07 0,07

Q (m3/s) 0,170 0,05 0,05 0,044 0,06

Vitesse (m2/s) 0,87 0,66 0,96 0,62 0,89

Longueur (m) 500,00 2 950,00 7 386,00 13 874,00 25 750,00

Manning

Rugosité Ks 105,00 105,00 105,00 105,00 105,00

pdc(m) 0,59 3,98 26,26 16,48 62,32

pdc(m/km) 1,18 1,35 3,56 1,19 2,42



27


Quant à la figure 3 ci-après, elle présente une courbe de distribution de pressions dans les nœuds

avec sur l’axe Y la fraction d’objets de valeurs inférieures à la valeur de l’axe X. On constate

qu’au moins un nœud du réseau à une pression inférieure à 1 bar (P ˂ 10 mCE). Cela s’explique

par le fait que si l’eau refoulé de la station jusqu’au château arrive avec une forte pression la

coupole du château pourrait se voir détruite. Pour éviter que l’on assiste à cette catastrophe,

l’on dimensionne la pompe en jouant sur sa Hauteur Manométrique Totale HMT de sorte à ce

qu’on est une pression inférieure à 1 bar au nœud le plus proche du château. De plus, 90% des

nœuds du réseau ont une pression supérieure à 3 bars et la pression maximale étant inférieure à

10 bars nous allons prendre une pression nominale de 10 bars pour alimenter le château de

Gueyo donc une conduite DN 300 PN 10.

Figure 3: courbe de niveau-château de Guéyo



28


Figure 4: courbe de distribution de pression

Simulations aux arcs

Les figures 4 et 5 présentent respectivement des courbes de distribution de vitesses et de pertes

de charge unitaires. Une bonne vitesse d’écoulement de l’eau dans la conduite d’adduction est

comprise entre 0,5 et 1,5 m/s pour une perte de charge unitaire inférieure à 5 m/km. Pour le

château de Gueyo, nous avons une vitesse de 0,66 m/s pour une perte de charge unitaire de 1,35

m/km. Par conséquent, ces paramètres sont corrects.

La figure 6 nous présente une courbe HMT – Débit qui donne les caractéristiques de la pompe.

Ainsi, pour un débit de 50 l/s, la pompe a une HMT de 72 m.

Figure 5: courbe de distribution de vitesse-château de Guéyo



29


Figure 6: courbe de distribution des pertes de charges-château d'eau Guéyo

Figure 7: courbe HMT-Débit

Château de SERIHIO


Tout comme la figure 7, la figure 8 ci-dessus présente une courbe de niveau répartissant les

pressions sur le réseau.



30


Figure 8: courbe de niveau-château Sérihio

Sur la figure 7 ci-dessus, on remarque que plus de 90% des nœuds du réseau ont une pression

supérieure à 2 bars et la pression maximale étant inférieure à 16 bars nous allons prendre une

pression nominale de 16 bars pour alimenter le château de Sérihio donc une conduite DN 300

PN 16.

Figure 9: courbe de distribution des pressions



31



Les figures 9 et 10 présentent respectivement des courbes de distribution de vitesses et de pertes

de charge unitaires. On vérifie également que pour ce château nous avons de bonnes vitesses et

perte de charge unitaire sauf un tronçon du réseau où la perte de charge est supérieure à 5 m/km.

Il s’agit du tronçon menant à Brétihio. Puisqu’à ce niveau la longueur du tronçon ne vaut pas

le kilomètre (200 m précisément), l’on n’atteindra jamais 5 m de perte de charge. Par

conséquent, nous conservons la valeur obtenue.


Ainsi, pour un débit de 44 l/s, la pompe a une HMT de 97 m.

Figure 10: courbe de distribution de vitesses-château Sérihio

Figure 11: courbe de distribution des pertes de charges-château Sérihio



32



Château DE DJEGNADOU


La figure 12 ci-dessous présente également une courbe de niveau répartissant les pressions sur

le réseau.

Figure 13: courbe de niveau-château Djegnadou



33


Sur la figure 13 ci-dessous, outre le nœud où la pression est inférieure à 1 bar, on constate que

plus de 90% des nœuds du réseau ont une pression supérieure à 2 bars et la pression maximale

étant inférieure à 16 bars nous allons prendre une pression nominale de 16 bars pour alimenter

le château de Dabouyo donc une conduite DN 300 PN 16.

Figure 14: courbe de distribution des pressions-château Djegnadou


Les figures 15 et 16 présentent respectivement des courbes de distribution de vitesses et de

pertes de charge unitaires. Pour le château de Djegnadou, nous avons une vitesse de 0,88 m/s

pour une perte de charge unitaire de 2,35 m/km. Par conséquent, ces paramètres sont bons.


Ainsi, pour un débit de 62,80 l/s, la pompe aura-t-elle une HMT de 115 m.

Puisque dans ce projet nous avons affaire à de fortes pressions dans le transfert de la ressource

utile, nous faisons le choix des conduites de types FONTE, beaucoup plus résistant par rapport

aux conduites de type PVC

Figure 15: courbe de distribution des vitesses



34


Figure 16: courbe de distribution des pertes de charges




35


V.1.6. Synthèse des résultats des calculs hydrauliques

La synthèse des calculs hydrauliques de l’adduction est présentée dans les tableaux ci-dessous.

Tableau 14 : Synthèse des calculs hydrauliques

Bief Débit

(m3/h)

Diamètre

(mm)

Longueur

(m)

Vitesse

(m/s)

Pertes de

charges

(m/km)

Bief 1 700 DN500 PN16 500 0,87 1,18

Bief 2-1

185,14 DN300 PN10 2 950 0,66 1,35

Bief 2-2 DN250 PN10 7 386 0,96 3,56

Bief 3 160,55 DN300 PN16 13 874 0,62 1,19

Bief 4 209,21 DN300 PN16 25 750 0,89 2,42

V.1.6. Ouvrages de protection et d’exploitation

Quatre types d’ouvrages sont prévus sur ce refoulement :

Anti Bélier : pour lutter contre les pressions brusques dans les conduites ;

Les ouvrages de points hauts pour le dégazage : les ventouses ;

Les ouvrages de points bas : les vidanges ;

Et les ouvrages de sectionnement en vue de l’exploitation : les vannes.

V.2. Dimensionnement des châteaux d’eau

V.2.1. Ouvrages de stockage

Nous optons pour des châteaux d’eau tronconique en béton armé sur pilier, avec les

caractéristiques suivantes :

Sous-préfecture de Guéyo : Château d’eau en béton armé sur pilier à 25 m du sol.

Sous-préfecture de Dabouyo : Château d’eau en béton armé sur pilier à 20 m du sol.

Sous-préfecture de Sérihio : Château d’eau en béton armé sur pilier à 20 m du sol.

V.2.2. Calculs préliminaires et vérification de la capacité de la cuve

Volume de la cuve

Nous considérons 25% des besoins du jour de pointe (Bpj) pour l’évaluation de la capacité utile

de la cuve. On obtient par sous-préfecture :

Sous-préfecture de Guéyo : Ct = 0,25*4287,54 = 1071,8 m3

Cu = Ct + RI avec RI = 120 m3 on a donc Ct = 1 191,2 m3

Sous-préfecture de Sérihio : Ct = 0,25*3717,98 = 929,5 m3




36


Sous-préfecture de Dabouyo : Ct = 0,25*4844,76 = 1211,2 m3


Pour les trois (03) sous-préfectures, nous retenons 1 000 m3

Vérification

Nous allons procéder par une décomposition par partir de la cuve, il en sortira des volumes

positifs (le volume total avec vides) et les volumes négatifs (volumes des vides). Ensuite, nous

procéderons par variation des dimensions de telle manière que le somme des volumes tend vers

le volume de la cuve souhaité.

Château 1000 m3 à 20

Volume de la cuve tronconique

La cuve est un réservoir tronconique avec un fond en forme de coupole.

Les dimensions de la cuve tronconique sont les suivantes :

Grand rayon intérieure R1= 10, 58 m

Petit rayon intérieure r3 = 3, 45 m

Hauteur H = 6, 13 m

Vct = 1/3 x 3,14 x 6,13 x (10,582 +3,452 + 10,58x3, 45)

Vct = 1028, 75 m3

Cheminée dans la cuve

Hauteur de cheminée h = 6,13 m ; rayon extérieur r =0,72 m

Vch =3,14 x0, 722 x 6,13 = 9, 98 m3

V= 1028,75 – 9,98

Volume total V: V= 1018,77 m3

V.2.3. Calculs détaillés des descentes de charge

1. Lanterneau

Le lanterneau est la partie située sur la coupole de couverture, il est percé de fenêtre et fermé

par une couverture métallique. Il a pour rôle de permettre l’éclairage et la ventilation de la cuve.

Dans notre cas, il a une ouverture de 1,2 m et une hauteur de 0,58 m.



37


Le lanterneau proprement dit fait 1.2 KN en serrurerie, polycarbonate et isolant.

Muret de lanterneau : 0,58*0,12*25*pi*1,32= 7,21 kN

Poids du lanterneau : Pl= 1,2 + 7,21 = 8,41 kN

Charge total lanterneau Plan= 8,41 kN

2. Coupole supérieure

La coupole de couverture, (de même que la coupole de fond) a une forme de calotte sphérique.

Elle se distingue des dalles plates par son caractère économique en termes de quantité de béton,

mais aussi avec des difficultés d'exécution, notamment sur le coffrage.

Détermination de la flèche.

Nous avons décidé de prendre une flèche de 2,50 m, avec D= 10,58 m. L’épaisseur de la coupole

« e » doit être supérieure ou égale à 8 cm donc nous choisissons de prendre e=8 cm.

Déterminons le rayon de courbure Rc1

Rc1 = 𝟏𝟎,𝟓𝟖𝟐+𝟐,𝟓𝟐

𝟐𝐱 𝟐,𝟓

Rc1= 23, 64 m

S1= 2π *23, 64* x2, 5

S1 = 371,3 𝐦𝟐.

Détermination des charges

Forces agissant sur la coupole

A l’état limite de service (ELS), on sait que p = G + Q avec G l’ensemble des charges

permanentes et Q l’ensemble des charges d’exploitation. Dans notre cas, pour la coupole on a :

Charges permanent P

G1= 25*0,08*371,3

Donc G1= 742,6 kN/m2

- Poids d’étanchéité et protection

La charge pour l’isolation de 5 cm est : G2 = 0, 4 KN/m3 * 0,05 = 0, 02 kN/m²

La charge pour l’étanchéité G3 = 0, 15 kN/m² (Henry thonier tome 5 page 1927).

Soit G= 742.77 kN.



38


La charge d’exploitation Q

La charge totale sur la coupole est donc de : Pcoup= G – P’

Avec 𝐏′l’ouverture de la coupole :

𝑃′ =𝛑 ∗ 𝟎, 𝟎𝟖 ∗ 𝟐𝟓 ∗ 𝟏, 𝟑𝟐𝟐

𝟒

Donc P’=2,73 kN

Finalement la charge totale vaut :

Pcoup= 740,04 kN

3. Ceinture supérieure

Poids propre de la ceinture supérieure « Pcein »

Nous considérons une hauteur hcein = 45cm, et bcein= 60 cm. donc on a Dext=22,36 m et

Dint = 21,16 m. On obtient donc :

𝑷𝒄𝒆𝒊𝒏𝒕 =𝝅 ∗ (𝟏𝟏, 𝟏𝟖𝟐 − 𝟏𝟎, 𝟓𝟖𝟐) ∗ 𝟎, 𝟒𝟓 ∗ 𝟐𝟓

𝟒

Donc Pcein = 461, 43 KN

4. Paroi tronconique

La paroi tronconique a une épaisseur e1 de 20 cm, le minimum étant de 15 cm selon le Fascicule

74. a1= 7, 09 m (l’apothème du tronc de cône) et l’angle d’inclinaison de la cuve est de 44°.

e2 :l’épaisseur l’étanchéité (cuvelage) est 0, 03 m avec une charge de 24 kN/m3

On a St = 3, 14*7, 09*(10, 58+3, 4)

St= 311, 39 m2

Poids propre : Ppt = 311,39*0,2*25 donc Ppt = 1 556,9 kN

Poids de l’étanchéité : Pc = 311,39*0,03*24 donc Pc = 224,2 kN

Poids total de la partie tronconique : Ptronc = 1781,1 kN

5. Cheminée

La paroi de la cheminée est sollicitée par son poids propre et par la poussée hydrostatique. Elle

a un diamètre de 1,2 m, une épaisseur « ech » de 12 cm et une hauteur « hch » de 6, 25 cm. La

chéminée est surmontée d’une couronne de debord d1 = 0, 28 m et de hauteur 0.12 m.



39


Détermination du poids propre (Ppch) de la cheminée

𝑃𝑐ℎ =𝜋 ∗ (1,442 − 1,22) ∗ 25 ∗ 6,25

4

Pp = 77, 75 kN

Poids de la couronne

𝑃𝑐 = 2 ∗ 3, 14 ∗ 0, 28 ∗ 0, 12 ∗ (0, 6 + 0, 14) ∗ 25

Donc 𝑃𝑐 = 3, 91 𝑘𝑁

D’où Ppch = 81, 66 kN

Détermination du poids de l’étanchéité

𝑃𝑒𝑡𝑎𝑛 = 2 ∗ 𝜋 ∗ (0,6 + 0, 14) ∗ 6,25 ∗ 0,03 ∗ 0,5

Petan = 0, 43 kN

Poids de la cheminée : Pch= 82, 1 kN

6. Coupole de fond

Détermination de la flèche.

Nous avons décidé de prendre une flèche de 0, 750 m. L’épaisseur de la coupole « e » est de 20

cm.

Détermination de la surface « S2» et du rayon « Rc2 » de la coupole inférieure

Déterminons le rayon de courbure Rc2

Rc2 = 𝐫𝟑𝟐+𝐟𝟐𝟐

𝟐𝐟𝟐 =

𝟑,𝟐𝟐+𝟎,𝟕𝟓𝟐

𝟐𝐱 𝟎,𝟕𝟓

Rc2= 7, 00 m

S2= 2π *7* 0, 75- π*0, 62

S2 = 31, 86𝐦𝟐.

- Poids propre de la coupole :

G2= 25*0,2*31, 86

Donc G2= 159,3 kN



40


La charge pour revêtement d’étanchéité : G3 = 24 kN/m3 * 0,4*31, 86 = 30, 6 kN

Finalement la charge totale vaut : Pcoup= 189,9 kN

7. Ceinture inférieure 100*50

Pceintap = 2*3,14*3,4*1*0,5*25

Pceintap = 267 KN

8. Support de la cuve

Poteaux 60 x60

Poids des poteaux =0, 60 * 0,60 * 20 * 25 * 8

Ppot = 1 440 kN

Entretoises

En considérant des poteaux a la base de hauteur h = 5 m et une hauteur sous cuve de 20 m, nous

avons trois rangées d’entretoises. Elles seront dimensionnées comme des poutres soumises à

leur propre poids.

Ppent = 0,4*0,4*2,32*8*25*3

Ppent = 222,72 KN

Longrine

Hauteur de la longrine hlc = 50 cm, Rextlc = 3,75 cm et Rintlc = 3,15 cm

Plc = 162,5 KN

Radier général

Nous avons huit piliers sur un cercle de rayon r = 3,75 m, nous avons adopté un radier de forme

circulaire. Pour couvrir l’ensemble des piliers, on fixe un débord de 3,75 m du nu extérieur de

chaque pilier.

On a un radier constitué d’une partie tronconique et une partir cylindrique.

On a D tel que D = 2R = 2*(3,75 + 3,75) = 15 m. On a donc R = 7,5 m.

La hauteur théorique du radier est donnée par D/20 = 1500/20 = 75 cm.

Caractéristiques des différentes parties :

Partie tronconique :



41


Hauteur : 40 cm

Petite base : 7,5 m

Grande base : 15 m

Partie cylindrique :

Hauteur : 30 cm

Diamètre : 15 m

Vradier =π ∗ 0,4

3(7,5^2 + 3,75^2 + 7,5 ∗ 3,75) + π ∗ 7,5^2 ∗ 0,3

Vradier = 94,24 m3

Poids de la semelle= 94,24 * 25 = 2356,2 kN.

Pradier = 2356,2 kN

TOTAL CHARGES PERMANENTES G = 7 711,4 kN

Poids des terres (18 kN/m3) donc Terre = 5 301 kN

Surcharges d’exploitation

Eau 10000 kN

Surcharge sur coupole (1 ,50 kN/m²) 371,3 𝑚2 556,95 kN

TOTAL SURCHARGES D’EXPLOITATION Q = 10556, 95 kN

A L’ELS :

Réservoir plein

Nser = 18 268,35 kN (avec poids des terres)

Réservoir vide

Nser = 7 711,4 kN



42


V.2.4 Surcharges dues au vent

Surfaces exposées (m²) F (daN)

Eléments circulaires

Coupole 36,25 831,11

Ceinture haut 10,06 250,7

Cuve tronconique 102,41 2 169

Ceinture d'appui 7,5 172,5

S1 156,22 F1 3 423,3

Eléments supports

Piliers 91,2 2 648,5

Entretoise 3 172,5

S2 12,92 F2 2 836,1

Surface totale 169,14 Effort total 6 259,4

V.2.5. Étude de la stabilité du château d’eau

Stabilité au renversement (Réservoir vide)

Le moment renversant Mr est pondéré de 5/3, on a le moment renversant

Hc = 30, 03 m et Hs= 19 m

Mr = 5/3 * (34,23*30,03 + 28,36*19)

Mr = 2 611,28 kN.m

Le moment stabilisant Ms est la charge de l’ensemble des éléments qui participent à la stabilité

de l’ouvrage. En utilisant la descente de charge effectuée précédemment, on a :

Ms = 7,5 *7 315,5 = 54 866,25 kN.m ; R = 7,5 m, le rayon dessous semelle.

La stabilité au renversement est donc assurée.

Stabilité au glissement (Réservoir vide)

Soient H et V les composantes horizontales et verticales de l'effort appliqué à la fondation.

H = (5/3)* 62, 59 = 104, 32 kN, V = 7 315, 5 kN

𝐻

𝑉= 0,014< 0,5

On en déduit que la stabilité au glissement est assurée.

Stabilité au poinçonnement (Réservoir plein)

𝜎𝑠𝑜𝑙 ≥ 4 ∗18.26835

𝜋 ∗ 225

Moment stabilisateur

Moment de renversement= 21,01 > 1,50



43


𝜎𝑠𝑜𝑙 ≥ 0,1 𝑀𝑝𝑎

La condition est vérifiée pour chaque site.

Synthèse

Il ressort de cette étude que l’ouvrage est stable vis-à-vis du poinçonnement et du glissement.

Donc la semelle de diamètre 15 m convient comme fondation au réservoir de 1000 𝑚3 à 20 m

de haut à Dabouyo. La semelle sera exécutée sur un béton de propreté de 10 cm d’épaisseur,

dosé à 150kg/𝑚3.

V.2.6. Calculs des armatures

o Coupole de couverture

Combinaison d’action : g = 740, 04 kN et q = 556,95 kN

g : charge surfacique et q : surcharge surfacique

P = 1 297 kN ;

Charge vertical par ml de ceinture

P = 19,51 kN/ml

Effort de poussée horizontale

Le poids au mètre carré de la couple est : p = 0, 08 * 25 = 2 kN / m2

La poussée horizontale est Q1 = 2 * (10,584 - 2,54)/ (4 * 2,5 *10,582) ;

Q1 = 22,32 KN /ml

Effort normal de compression

On obtient N1= 107,38 KN/ml

Contrainte de compression :

. On a donc σadm = 0,11 / (100 * 0,08), soit σadm = 0,014 MPa.

Contrainte admissible dans le béton

𝜎𝑎𝑑𝑚 = 0,014 ≤ 𝑀𝑖𝑛 {0,985,25

La contrainte dans le béton est inférieure à la contrainte admissible, on prendra comme section

d’acier 0,2% de la section.

Ast = 0,2%*0,08*1*104

Ast = 1,6 cm2/ml



44


On adopte pour le ferraillage des HA8 espacés de 15 cm suivant les méridiens et des cerces de

HA8 espacés de 15 cm.

o Ceinture (60 x 45)

La ceinture supérieure est sollicitée par la poussée due à la coupole supérieure Q1.

Action due à la coupole

Q1 = 22,32 KN/ml

Traction dans la ceinture

T = 22,32 * 10,58 → T = 236,15 KN

Calcul de la section d’acier

Nous choisissons d’utiliser des ∅ 12 ce qui donne σs = 161, 30 MPa

As = 236,15 .10−3

161 ,3

As = 14,64 𝐜𝐦𝟐

Condition de non fragilité

𝐴𝑚𝑖𝑛 ≥ 45 ∗ 60 ∗2,1

400= 14,18 𝑐𝑚2

Nous allons choisir des 14 HA 12 espacés de 15 cm dans le sens de la longueur et de 10 cm

dans le sens de la largeur.

o Cheminée

La cheminée travaille à la compression, considérons une tranche de 1 m de hauteur à partir du

bas de celle-ci.

La force de compression de l’eau

N = 10*6,13.10−3×0,66

N = 0,083 MN/ml

Calcul de la contrainte de compression du béton

σb = 0,083

1 x 0,12



45


σb = 0,69 MPa

Calcule de la contrainte de compression limite du béton

σad = 0,85 ∗25

1.5

σad = 14 MPa

σb < σad La condition étant vérifiée on utilisera des aciers forfaitaires.

As min = 0,125% x 12 x 100

As min = 1,5 𝐜𝐦𝟐

Nous choisissons de prendre 3 HA 8 espacés de 20 cm pour les cerces et des HA 8 pour les

aciers de répartition avec espacement de 20 cm.

o Partie tronconique

Nous prendrons comme dimension : r2 = 10,58 m ; l = 7,43 m et heau = 6 m α = 45° avec une

épaisseur e = 20 cm

La partie tronconique est soumise d’une part à la pression de l’eau et d’autre part à son poids

propre

Action de la pression de l’eau

Poussée de l’eau s’exerçant sur tous les cercles de la paroi tronconique

F1 = 10∗ 7,43

sin 45 cos 45 [6 (3,45 +

7,43

2) − (

3,45

2+7,43

3) 7,43 ∗ tan45]

𝐅𝟏 = 1 749, 02 kN

Compression sur l’ensemble du tronc de cône suivant la direction des génératrices

C1 = 2π∗10∗7,43

sin45[6 ( 3,45 +

7,43

2) − (

3,45

2+7,43

3) 7,43 ∗ tan45]

𝐂𝟏 = 7 770, 7 kN

Force de traction élémentaire

F2 = 25x0,2×7,43

sin45 (3,45 +

7,43

2 )

𝐅𝟐 = 376, 46 kN

Effort de compression élémentaire

C2 = 2π∗25∗0,2∗7,43(3,45+

7,43

2)

sin45 cos45



46


𝐂𝟐= 3 344, 9 kN

Force de traction résultante

F = 1 749, 02 + 376, 46

F = 2 125,48 KN

La force de compression C résultante

P = 1 301, 07 KN

C = 1 840 + 7 770, 7 + 3 344, 9

C = 12 955,6 KN

La section d’action due à la force de traction F

Nous choisissons des Ф20 ce qui donne un σs = 146,37 MPa et nous sommes en présence d’une

double nappe. La section d’acier pour une nappe est donc :

As = 2 125,48 .10−3

2 x146,37

As = 72,61 cm2

Choix :

10 HA 20 espacements 13 cm soit 31,42 cm2




La section d’acier due à la force de compression

Calcul de la contrainte dans le béton :

σb = 𝟏𝟐 𝟗𝟓𝟓,𝟔 . 10−3

2𝑝𝑖∗3,45∗0,2

𝛔𝐛 = 2,9 MPa

La contrainte admissible

σad = 5, 5 MPa

𝛔𝐛 < σad La contrainte du beton est vérifiée nous prendrons donc des aciers forfaitaires.

Asmin = 0,125% x 20 x 100

Asmin = 2,5 cm2

Prenons 5 HA 10 espacés de 20 cm avec une section réelle de 3,93cm2.

o Coupole de fonds de cuve

Les calculs des armatures sont effectués à l’ELS car les fissurations sont jugées très



47


préjudiciables.

Combinaison d’action :

G = 189,9 kN et Q = 2 074 kN

g : charge surfacique et q : surcharge surfacique

A l’ELS : P =2 264 kN ;


P1 = 104,4 kN/ml

Effort de poussée horizontal

Le poids au mètre carré de la couple est : p = 0, 2 * 25 = 5 kN / m2

La poussée horizontale est Q1 = 2 * (3,24 - 0,754)/ (4 * 0,75 *10,582) ;

Q1 = 17,02 kN /ml


On obtient N1= 104,77 kN/ml ;

Contrainte de compression

σc = 0,005 MPa.


𝜎𝑎𝑑𝑚 = 0,005 ≤ 𝑀𝑖𝑛 {8,46,25



Ast = 0,3%*0,2*1*104

Ast = 6 cm2/ml

Armature à retenir :

e˃ 15 cm les aciers seront placés en double nappe donc on prendra Asmin= 3 cm2 par nappe.

Choisissons 4 HA 10 espacés de 20 cm avec une section réelle de As = 3,14 𝐜𝐦𝟐

o Ceinture d’appui

Le calcul se fera à l’E.L.U

Charge P transmis par la ceinture inferieure



48


Lanterneau : Plan = 1,35*8,41 + 1,5*3 = 15,85 kN

Coupole supérieure

Charge permanente : G = 25*0,08 = 2 kN/m2

Charge d’exploitation : Q = 1 kN/m2

Charge à l’E.L.U : Pu = 1,35*2 + 1,5*1 = 4,2 kN/m2

Charge totale : Pcs = 2*pi*2,5*23,64*4,2 = 1 559,61 kN

Poids ceinture supérieure : Ppce = 1,35*(2*pi*10,58*0,45*0,60*25) = 605, 76 kN

Charge transmise par la ceinture au trône de cône : P= 2 181,22 kN

Charge transmise par le trône de cône à la ceinture d’appui

N2 = 1,35*7 770,7+ 1,5*3 344,9 + 2 181,22/sin45

N2 = 18 592, 5 kN

N2 entraine une force P2 verticale et Q2 horizontale dans la ceinture d’appui.

P2 = 18 592,5*sin45 = 13 146,9 kN et P2/ (2*pi*3,45) = 606, 5 kN/m

Q2 = 18 592,5*cos45 = 13 146,9 kN et P2/ (2*pi*3,45) = 606, 5 kN/m

Charge transmise par la coupole de fond à la ceinture :

Charge permanent : G = 0,2*25 = 5 kN/m2

Charge d’exploitation : Q = 10*6 = 60 kN/m2

Charge à l’E.L.U : Pu = 1,35*5 + 1,5*60 = 96,75 kN/m2

Charge totale : Pco = 2*pi*7*0,75*96,75 = 3 191,5 kN

Poids cheminée : Pch = 1,35*(2*pi*25*0,12*0,6*6,25) = 95,43 kN

Composante verticale de charge transmis par la coupole de fond :

P1 = (3 191,5 + 95,43)/(2*pi*3,45) = 151,6 kN/m

Composante horizontale Q1 :

𝑄1 = 151,6 ∗3,452 − 0,752

2 ∗ 3,45 ∗ 0,75

Q1= 332,20 kN/m

Charge totale résultante des efforts :

Effort horizontale : Q = Q1-Q2 = 273,48 kN/ml, pas d’acier tendu et le calcul est fait en flexion

simple.

Effort verticale :

Pv= 1,35*(25*1*0,5*2*pi*3,45) +3 286,93+13 146,9 = 16 799,6 kN

Calcul des sollicitations :



49


La cuve repose sur des piliers ce qui fait qu’elle est sollicitée en flexion composée avec un

effort normal de compression. Selon le BAEL on a comme valeur maximale des sollicitations

pour 8 piliers :

Effort tranchant : 𝑉𝑢 =16 799,6

16= 10 49,98 𝑘𝑁

Moment de flexion sur appuis : Ma = -0,00827*19799,6*3,45

= - 564,9 kN.m

Moment de flexion en travée : Mtu = 0,00416*19799,6*3,45

= 284,16 kN.m

Moment de torsion : Tu = 0,00063*19799,6*3,45

= 43 kN.m

Section d’acier

Acier longitudinaux

Section d’acier pour la flexion

En travée

Moment réduit : 𝜇 =0,240

0,5∗0,81∗14,16= 0,042 ≤ 0,37 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝑝𝑎𝑠 𝑑′𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚é𝑒

𝛼𝑢 = 0,054

𝑧 = 0,88

𝐴𝑠 =0,240

0,88 ∗ 348= 7,8 𝑐𝑚2

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 5,4 𝑐𝑚2 ≤ 𝐴𝑠

Nous retenons donc As = 7,8 cm2

En appui

Moment réduit : 𝜇 =0,479

0,5∗0,81∗14,16= 0,08 ≤ 0,37 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝑝𝑎𝑠 𝑑′𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚é𝑒

𝛼𝑢 = 0,10

𝑧 = 0,86

𝐴𝑠 =0.479

0.88∗348= 15,6 cm2

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 5,4 𝑐𝑚2 ≤ 𝐴𝑠

Nous retenons donc As = 15,6 cm2

Section d’acier dû à l’effort tranchant et au couple de torsion

Vérification du béton



50


Contrainte tangentielle due à l’effort tranchant : 𝜏𝑢𝜏 =1,05

0,5∗0,9= 2,33 MPa

bo (largeur d’âme) = min (b ; h) /6= 0,083 et Ω (aire du contour) = 0,38 m2

Donc 𝜏𝑢𝜏 = 0.58 𝑀𝑝𝑎

La contrainte tangentielle totale vaut 𝜏𝑢 = 2,38 𝑀𝑃𝑎

La contrainte tangentielle limite vaut : 𝜏𝑙𝑖𝑚 = min (0,15 ∗25

1,5; 4) = 2,5 ≥ 𝜏𝑢 ok

Section d’acier longitudinale pour la torsion : 𝐴𝑠 =2,6∗0,03648

2∗0,38∗348= 3,6 𝑐𝑚2

Avec u (périmètre du contour) = 2,6 m

Récapitulatif :

Acier longitudinal

sur appui : 15,6+ 3,6 = 19,2 cm2

en travée : 7,8 + 3,6 = 11,4 cm2

Choix :

En travée : 4 HA20 avec une section réel de As réel=12,57 cm2

Sur appuis : 7 HA20 avec une section réel de As réel=21,99 cm2

Acier transversaux : nous optons pour des HA8, avec un espacement initial de 10 cm.

o Entretoises

En considérant une hauteur sous cuve de 20 m et une hauteur de pilier de 5m, on a trois (03)

rangées d’entretoise. Les entretoises seront dimensionnées comme des poutres isostatiques

soumises à leurs propres poids, et les calculs seront fait à l’ELU.

Détermination des dimensions des entretoises et des moments

On a la longueur en travée Lt = 2,32 m

Comme dimensions on prendra h= 40 cm et b= 40 cm

On a le poids propre de la ceinture Pp = 25 * 0,4 * 0,4 = 4 kN/ml donc sa charge à l’ELU

Pu = 1, 35 * 4 = 5,4 kN/ml.

Les entretoises sont sollicité en flexion par un moment Mo en travée et Ma sur appuis provoqué

par leurs propre poids :

Le moment en travée Mt = 5,4∗2,32²

8 = 3,6 kN.ml

Le moment sur appuis Ma == 0,54 kN.ml

Sections d’acier



51


Détermination des armatures en travée

On a 𝜇𝑢 = 3,6

1000∗0,362∗0,4∗14,16 = 0, 0049 et 𝜇𝑎𝑏 = 0, 186. D’où 𝜇𝑢 < 𝜇𝑎𝑏 donc on n’a pas d’aciers

comprimés. Notre ceinture sera dimensionnée en flexion simple.

On a 𝛼𝑢 = 0, 0061 et 𝑧𝑢 = d * (1- 0,4𝛼𝑢) = 0, 36 m.

Astt = 0, 29 cm².

Or Amin = 1, 73 cm2 > Ast. On prend donc Amin.

Détermination des armatures en appuis

On a 𝜇𝑢 = 0,54

1000∗0,362∗0,4∗14.16 = 0, 0007 et 𝜇𝑎𝑏 = 0, 186. D’où 𝜇𝑢 < 𝜇𝑎𝑏 donc on n’a pas d’aciers

comprimés. Notre ceinture sera dimensionnée en flexion simple.

On a 𝛼𝑢 = 0, 0009 et 𝑧𝑢 = 0,36 m.

As = 0,043 cm².

Or Amin = 1, 73 cm2 > As. On prend donc Amin.

On choisit 3HA10 qui totalise 2, 36 cm².

Etant donné que notre hauteur est de 0,4 m et que St doit être inférieure à 40 cm, nous allons

mettre 2HA6 (aciers forfaitaires) en milieu de travée pour respecter cette condition. Ces aciers

totalisent une section de 0, 57 cm².

Aciers transversaux

En les respectant, on a des HA6 espacés de 25 cm.

o Piliers de support

Les piliers constituent les éléments de support du château d’eau. Nous avons choisi un nombre

de pilier égal à 8. Ces piliers reposeront sur des fondations de semelles isolées ou de radier

général selon la section des semelles obtenue. La fissuration sera considérée comme peu

préjudiciable et le dimensionnement se fera à l’état limite ultime de résistance.

La hauteur totale sous cuve est de 20 m. Nous avons une longueur libre des piliers de 5 m (l0 =

5 m). Les piliers seront de section carrée (60*60) et le nombre de rangées de poteaux est de 4.

Calcul des charges

Charge P transmis par la ceinture d’appui : P (ELU) = 16 799.6 KN

Poids des piliers : 𝑃𝑝𝑝 = 1,35 ∗ 25 ∗ 0,6 ∗ 0,6 ∗ 5 ∗ 32

𝑃𝑝𝑝 = 1 944 𝑘𝑁



52


Poids propre des entretoises : Ppe = 1,35*25*0,4*0,4*2,32*8*3 = 300,67 kN

Effort normal par pilier : Nu = (16 799,6+1 944+300,67)/8 = 2 380,5 kN

Détermination de la section d’acier

𝜆 = 34,64 ≤ 50

Ce qui nous donne : 𝛼= 0,71

Section réelle calculée

Br = (0,6 – 0, 02)* (0,6 – 0, 02) = 0, 34 m2

Section d’aciers longitudinaux

Asc ≥ −129 𝑐𝑚2

Avec k (charge appliquée avant 90 jours) = 1,1

Asmin = 7,2 cm2.

On retient donc 7,2 cm2 soit 9 HA 10 avec un espacement de 40 cm totalisant 7,07 cm2.

Dimensionnement de l’acier transversal

Øt ≥ 3,33 mm

Pour les aciers transversaux on choisira des HA 8.

Espacement

St ≤ min [𝟑𝟎 𝒄𝒎; 40 cm; 60cm]

On prendra un espacement de 15 cm entre les cadres.

o Radier

La charge permanente : G = 7 711,4 kN (voir descente de charges plus haut)

La charge d’exploitation : Q = 10 557 kN

La surface du radier : S = (7 711,4 + 10 557) /290 = 62,96 m2

La charge par mètre carré :

𝐺𝑚2 = 0,12 𝑀𝑁/𝑚2

𝑄𝑚2 = 0,16 𝑀𝑁/𝑚2

Partant du BAEL, on a :



53


Lx = ly = 15 m donc 𝛼 = 1 > 0,4 le radier se comporte donc comme une dalle portant sur les

deux côtés. Et on a :𝜇𝑥 = 0,037 𝑒𝑡 𝜇𝑦 = 1 et elle sera calculée comme une poutre rectangulaire

de hauteur 1 m et de largeur bo = 1m.

Charge à l’ELU : Pu = 0,40 MN/m2

Calcul des moments

𝑀𝑜𝑥 = 0,037 ∗ 0,39 ∗ 225 = 3,24 𝑀𝑁.𝑚

𝑀𝑜𝑦 = 1 ∗ 3,24 = 3,24 𝑀𝑁.𝑚

Suivant x en travée Mtx et en appui Max

𝑀𝑡𝑥 = 2,75 𝑀𝑁.𝑚

𝑀𝑎𝑥 = 1,62 𝑀𝑁.𝑚

Suivant y en travée Mty et en appui May

𝑀𝑡𝑦 = 2,75 𝑀𝑁.𝑚

𝑀𝑜𝑦 = 1,62 𝑀𝑁.𝑚


𝜇𝑢 = 0,018 < 𝜇𝐴𝐵 = 0,186 𝑃𝑖𝑣𝑜𝑡 𝐴 𝑝𝑎𝑠 𝑑′𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚é

𝛼 = 0,02

𝑧 = 0,89


𝛼 = 0,19

𝑧 = 0,8

Section d’acier en nappe supérieure et inférieure

𝐴𝑠𝑡𝑥 = 88,83 𝑐𝑚2

Choix : 19HA25 totalisant une section de 92,27 cm2 avec un espacement de 5 cm.

Section d’acier chapeau

𝐴𝑠𝑡𝑥 = 58,18 𝑐𝑚2

Choix : 19HA20 totalisant une section de 59,69 cm2

𝐿𝑐ℎ𝑎𝑝 ≥ max (max1

4 (15; 15) ; 40 ∗ 0,02) = 4 𝑚



54


Tout comme la section d’acier chapeau suivant x est égale à la section d’acier suivant y.

o Nervures

On considère que les nervures constituent des poutres isostatiques et indépendantes. Pour le

chargement linéique q, on le prend égal au 6ème de la charge surfacique totale divisée par la

portée de la travée. Les dimensions des nervures seront prises égales à : H = 50 cm ; B = 60 cm

et L = 2,64 m

Calcul de la charge uniformément reparti q

𝑞 =1,35 ∗ 7 711,4 + 1,5 ∗ 5 301

6 ∗ 2,64= 1 160,3 𝑘𝑁/𝑚

Calcul des aciers sur appuis et en travées

Nous sommes en FPP et la poutre est supposée simplement appuyée.

Calcul du moment

𝑀𝑜 =1,162 ∗ 2,64

16= 0,22 𝑀𝑁.𝑚

Calcul de la section d’acier réelle


𝛼 = 0,16

𝑧 = 0,42

𝐴𝑠𝑡 = 15 𝑐𝑚2

Choix acier longitudinale 14 HA 12 espacement 5 cm totalisant une section de 15.83 cm2.

Acier transversale HA8 avec un espacement de 20 cm.

Les plans de ferraillage et de coffrage sont en annexe 6 pour chaque élément de l’ouvrage et

nous fournirons en annexe 7 la note de calcul pour le château d’eau de Guéyo à 25m ainsi que

le schéma synoptique.

VI. DEVIS ESTIMATIF ET QUANTITATIF DES TRAVAUX

L’évaluation des couts consistera à calculer les quantités élémentaires des matériaux qui rentrent

dans la composition de l’ouvrage, les prix unitaire des matériaux et enfin l’application du prix



55


unitaire aux quantités des matériaux pour avoir le coût total.

Ce devis permet d’évaluer le coût des ouvrages soumis à notre étude, en vue d’un devis général.

Cela permettra d’avoir une idée sur l’enveloppe financière à mobiliser pour l’exécution des travaux.

Dans le cadre de notre projet, le coût de la réalisation des ouvrages s’élève à la somme de deux

milliards huit cent quarante-sept millions deux cent quatre-vingt-six mille cinq cent quarante-

six (2 847 286 546) FCFA.



56


Unité Quantités P. Unitaire

Ff 1 25 000 000

Ff 7 38 800 000

m3 10538 7 000

m3 22224 9 000

m3 15 250 000

m3 623 350 000

m3 772.83 400 000

m3 29.8 400 000

m3 81.33 400 000

m3 969 400 000

m3 27.15 400 000

m3 103.05 400 000

m3 315 400 000

m3 82 400 000

U 1 500 000 000

ml 1 231 17 700

ml 2804 50 000

ml 84 80 000

631 012 000.00

TOTAL T VA (18%)

Béton armé pour la cheminée intérieure 10 860 000.00

Béton armé pour ceinture sous la cuve dosé à

350Kg/m3 32 532 000.00

EQUIPEMENTS HYDRAULIQUES

Béton armé pour la ceinture dosée à 350 Kg/m3 41 220 000.00

Béton armé pour acrotère dosé à 350 Kg/m3 126 000 000.00

140 200 000.00

6 720 000.00

TOTAL T TC

2 412 954 700.00

434 331 846.00

2 847 286 546.00

Installation du chantier 271 600 000.00

Béton armé des piliers dosé à 350Kg/m3 309 132 000.00

Béton armé pour planchers intermédiaires dosé à

350Kg/m3 11 920 000.00

Béton Armé pour fondation dosé à 350Kg/m3 218 050 000.00

SOUS TOTAL 2 221 800 000.00

Béton armé pour parois de la cuve 387 600 000.00

21 788 700.00

DESIGNATION Prix Total

Études du projet 25 000 000.00

Béton de propreté dosé à 150Kg/m3 pour semelles 3 750 000.00

Terrassement et implantation 73 766 000.00

Remblai 200 016 000.00

SOUS TOTAL 1 570 382 000.00

321 052 000.00 SOUS TOTAL 3

SOUS TOTAL 4

SOUS TOTAL 5 668 708 700.00

ETUDES ET INSTALLATION DU CHANTIER

BETON ARME DU RESERVOIR

BETON ARME FONDATION

BETON ARME DES PILIERS

Fourniture et Pose Équipements hydrauliques 500 000 000.00

TOTAL HT

béton armé pour la coupole dosé à 350Kg/m3 32 800 000.00

Tuyau Hydroclass DN 250 (6m)+ Rondelle



Tableau 15: Devis estimatif des travaux



57


VII. CONCLUSION

Cette étude a permis de soulever la complexité de l'analyse des réseaux d’adduction en eau

potable. Cette complexité est accentuée par la présence des ouvrages hydrauliques tels que les

réservoirs en béton armé, et de l'eau élément prépondérant des charges sollicitant la structure et

en même temps, élément à conserver, d'où la nécessité de considérer un état de fissuration très

préjudiciable.

Nous avons pu dimensionnement les conduites de production et d’adduction et les châteaux

d’eau de 1 000 m3 à 20 m de Dabouyo. Ainsi nous avons mis en place un programme Excel

automatisant le calcul du ferraillage des différents éléments d'un château d'eau tronconique.

Afin de dimensionner les châteaux d’eau (1000 m3) à 20 et 25 m de Guéyo et Sérihio. Ce

programme nous a permis d'effectuer les calculs beaucoup plus vite et a facilité le choix de

plusieurs options de pré dimensionnement.

Enfin, ce projet revêt un caractère essentiel sur la formation que nous venons de terminer. En

nous plongeant dans l'univers des règles de calcul en béton armé, et de dimensionnement de

réseau d’adduction d’eau potable, il nous a permis aussi d'apprécier l'importance et la nécessité

de la maîtrise de l'outil informatique. Ce projet constitue pour nous un fort élan pour embrasser

la carrière professionnelle.



58


BIBLIOGRAPHIES

OUEDRAOGO. B (2006), Cours sur qualité des eaux naturelles et des eaux de consommation

besoins et demande en eau tirage. 96 pages

OUEDRAOGO. B (2014), Cours ouvrages constitutifs de systèmes d'AEP/ adduction

réservoirs-réseaux de distribution. 109 pages

MESSAN.A (2015), Cours de dimensionnement des réservoirs en béton arme. 55 pages

Fascicule 74 (1998), Cahier des clauses techniques générales ; construction des réservoirs en

béton armé, 272 pages

Fascicule 62 Titre V (1993), Règles techniques de conception et de calcul des fondations des

ouvrages de génie civil, 03 Novembre, 182 pages.

REGLES NV65 (2000), Règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions

et annexes, 392 pages

GUERRIN A. et R.C. LAVAUR (1979), Traité de béton armé Tome 6 ; réservoirs château

d’eau, piscines. 204 pages

THONIER. H (1996), Conception et calcul des structures de bâtiment tome 3, Presses de

l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées. 779-1285 p.





JEAN PIERRE Mougin (2006), Béton armé. BAEL 91 modifié 99 et DTU associés, deuxième

Edition EYROLLES et quatrième tirage Paris, 1567 pages.

ZOUGRANA. D (2003).cours d’approvisionnement en eau potable, tirage 143 pages.

YONABA. Y (2016), Cours de Modélisation des réseaux hydrauliques, tirage 109 pages.

Dr MOUNIROU. A. Lawani (2014), Essentiel d'hydraulique générale, cours et exercices

corrigés, Janvier, 55-95.

SARRE. A. Ibnou (2009), Projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur de

conception Génie Civil, Elaboration de programme de dimensionnement de

réservoirs en béton armé, application sur les ouvrages hydrauliques en béton armé

du projet d’alimentation en eau potable à Mbane, 66 pages.



59


VIII. ANNEXES

Annexe 1 : Plan de lotissement Guéyo, Dabouyo et Sérihio

Annexe 2 : Evolution de la population à l’horizon du projet

Annexe 3 : Réseau hydrographie

Annexe 4 : Tracé du réseau d’adduction en eau potable

Annexe 5 : Abaque permettant la détermination de 𝛾 𝑒𝑡 𝛿

Annexe 6 : Plan de coffrage et ferraillages

Annexe 7 : Note de calculs château d’eau Guéyo, Sérihio et schéma synoptique



60


Annexe 1 : Plans de lotissements



61




62




63


Annexe 2 : Tableau1 : Evaluation de la population

LOCALITES POP α POP(17) POP(22) POP(29) POP(32)

GUEYO 11633 0.03 12712 14736 18124 19804

TCHEDJELE 938 0.025 1010 1143 1359 1463

KOSSOYO 1191 0.025 1283 1451 1725 1858

ZIWAYO 2 1426 0.025 1536 1737 2065 2224

GODIAYO 1 74 0.025 80 90 107 115

BRETIHIO 3859 0.025 4156 4702 5589 6019

LAHOURIDOU 1064 0.025 1146 1296 1541 1659

DAGOUAYO 289 0.025 311 352 419 451

ZIWAYO 1426 0.025 1536 1737 2065 2224

BODOUO 1 559 0.025 602 681 810 872

BODOUYO BLOC 2695 0.025 2902 3284 3903 4203

TAGBAYO 1887 0.025 2032 2299 2733 2943

TAGBAYO

DIOULABOUGOU 1432 0.025 1542 1745 2074 2233

TOTAL SP

GUEYO 28473 30847 35254 42513 46069

DABOUYO 20247 0.03 22124 25648 31544 34469

BAKAYO 7247 0.025 7804 8830 10496 11303

DJEGNADOU 2238 0.025 2410 2727 3241 3491

ZOHOURAYO 2813 0.025 3029 3427 4074 4387

BALEKO 4971 0.025 5353 6057 7199 7753

GBAKADOU 3717 0.025 4003 4529 5383 5797

ALIKRO 2186 0.025 2354 2663 3166 3409

TOTAL SP

DABOUYO 43419 47078 53881 65104 70610

SERIHIO 6926 0.03 7568 8774 10790 11791

NIOROUHIO 5350 0.025 5761 6518 7748 8344

INAGBEHIO 1383 0.025 1489 1685 2003 2157

WANEWA 5428 0.025 5845 6613 7861 8466

BROKOYO 2838 0.025 3056 3458 4110 4426

GNATROA 5020 0.025 5406 6116 7270 7829

VALOUA 4091 0.025 4406 4984 5925 6381

TOTAL SP

SERIHIO 31036 33532 38149 45709 49394

TOTAL GENERAL 111 457 127 285 153 326 166 073



64


Annexe 3 : Réseau hydrographie



65


Annexe 4 : Tracé du réseau d’adduction en eau potable



66


Annexe 5 : Abaque permettant la détermination de 𝛾ℎ , 𝛾ℎ0 et 𝛿



67


Annexe 6 : Plan de coffrage et ferraillages



68




69




70




71




72




73


Annexe 7 : Note de calculs château d’eau Guéyo, Sérihio et schéma synoptique



74


NOTE DE CALCUL

Coupole supérieure

S = 2π*Rc1 *f1,

Rc1 = 𝐫𝟏𝟐+𝐟𝟏𝟐

𝟐𝐟𝟏

Détermination des charges

Charges permanent P

Poids propre de la coupole : 𝑮𝟏 = 𝜸𝒃é𝒕𝒐𝒏 ∗ 𝒆 ∗ 𝑺𝟏, 𝒂𝒗𝒆𝒄 𝜸𝒃é𝒕𝒐𝒏 = 𝟐𝟓𝒌𝑵

𝒎𝟑

La charge d’exploitation Q

La charge totale sur la coupole est donc de : Pcoup= G – P’

Avec 𝐏′ =𝛑∗𝐞∗𝛄𝐛é𝐭𝐨𝐧∗𝐃𝐥𝐚𝐧

𝟐

𝟒 l’ouverture de la coupole :

Ceinture supérieure

Poids propre de la ceinture supérieure « Pcein »

𝑷𝒄𝒆𝒊𝒏𝒕 =𝝅 ∗ (𝑫𝒆𝒙𝒕

𝟐 −𝑫𝒊𝒏𝒕𝟐 ) ∗ 𝒉𝒄𝒆𝒊𝒏 ∗ 𝜸𝒃𝟒

Paroi tronconique

Surface latérale St = π ∗ a1 ∗ (R1 + r3)

Poids propre : Ppt = St*0.2*25

Poids de l’étanchéité : Pc = St*0.03*24

Cheminée

Détermination du poids propre (Ppch) de la cheminée

Pch =π ∗ (Dext

2 − Dint2 ) ∗ γb ∗ hch4

Poids de la couronne 𝑃𝑐 = (2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ ℎ𝑐𝑜𝑢𝑟 ∗ (𝑟2 +𝑑1

2)) ∗ 25

Détermination du poids de l’étanchéité

𝑃_𝑒𝑡𝑎𝑛 = 2 ∗ 𝜋 ∗ (𝑟2 +𝑑12) ∗ ℎ𝑐ℎ ∗ 𝑒𝑐𝑢𝑣𝑒𝑙𝑎𝑔𝑒 ∗ ɣ𝑒𝑡𝑎𝑛

Longrine

𝐏𝐥𝐜 =𝛑 ∗ (𝐃𝐞𝐱𝐭

𝟐 − 𝐃𝐢𝐧𝐭𝟐 ) ∗ 𝛄𝐛 ∗ 𝐡𝐥𝐜𝟒



75


Radier général

𝐕𝐫𝐚𝐝𝐢𝐞𝐫 =𝛑 ∗ 𝐡𝐭𝐫𝐨𝐧𝐜

𝟑(𝐑𝐜𝐲𝐥

𝟐 + 𝐫𝐭𝐫𝐨𝐧𝐜𝟐 +𝐑𝐜𝐲𝐥 ∗ 𝐫𝐭𝐫𝐨𝐧𝐜) + 𝛑 ∗ 𝐑𝐜𝐲𝐥

𝟐 ∗ 𝐡𝐜𝐲𝐥

Surcharges dues au vent

𝐅 = 𝐪𝟏𝟎 ∗ 𝐤𝐬 ∗ 𝛃 ∗ ∑𝐂𝐭𝐢 ∗ 𝐤𝐇𝐢 ∗ 𝛅𝐢 ∗ 𝐒𝐢

Q10 est la pression dynamique fonction de la vitesse du vent :

𝐪𝟏𝟎 =𝐕𝟐

𝟏𝟔, 𝟑

Avec un vent de 25 m/s on a : q10 = 38,34 daN/m2.

Le site est supposé normal donc ks=1

𝛃 : Coefficient d’amplificateur dynamique est égal à 1.

𝐂𝐭𝐢 : Coefficient de trainé avec 𝐂𝐭𝐢 = 𝜸𝑪𝟏𝟎 avec 𝜆 =h

D

On supposera que le réservoir est un cylindre rugueux donc C10 = 0, 55

𝐤𝐇𝐢 effet du vent agissant à la hauteur H par rapport au sol vaut : 𝐤𝐇𝐢 = 𝟐, 𝟓 ∗𝐇+𝟏𝟖

𝐇+𝟔𝟎

𝛅 = 𝟎, 𝟖𝟓 car la plus grande dimension offerte au vent est inférieure à 30 m et vaut 22, 36 (voir

abaque en annexe 6). On a donc pour la cuve : la plus grande dimension à considérer est égale

à 22,36 m. et la hauteur de la cuve vaut 7 m, 𝜆 =h

D=

7

22,36= 0.3 ce qui implique que γ =

0,90 (voir abaque en annexe 6). On obtient donc 𝐂𝐭 = 𝟎, 𝟗𝟎 ∗ 𝟎, 𝟓𝟓 = 𝟎, 𝟓

Avec une hauteur de H = 20 + 7 = 27 m on a KH= 1,3

Pour le Poteau : Ct = 0,83 et KH = 1,17, 𝛅 = 𝟎, 𝟕𝟖

Pour les ceintures Ct = 0,5 et KHceintsup = 1.3, KHceintinf = 1,2, 𝛅 = 𝟏

Coupole de couverture : Ct = 0,5 et KH = 1,3, 𝛅 = 𝟎, 𝟗2

Dalle intermédiaire : Ct = 0,5 et KH = 1,1, 𝛅 = 𝟏

Entretoise 1 : Ct = 0,5 et KH = 1,1, 𝛅 = 𝟏

Entretoise 1 : Ct = 0,5 et KH = 1, 𝛅 = 𝟏

Entretoise 1 : Ct = 0,5 et KH = 0,9, 𝛅 = 𝟏

Détermination des surfaces exposées au vent et l’effort du vent (F)

Pour cela, nous utilisons la méthode des maîtres – couples qui consiste à faire une projection

orthogonale des surfaces à évaluer.

Pour la coupole en effectuant la projection, nous avons un segment de disque dont la surface

est calculée par la formule : (𝜋∗𝛼∗𝑅𝐶1²

360) -

𝑅𝐶1²𝑠𝑖𝑛𝛼

2 (Henry Thonier Tome 6, conception et calcul



76


des structure de bâtiment – formulaire, page 20)

Considérons le triangle OBD rectangle en D, on a OB = Rc1 et BD = R. On déduit donc que

sin𝛼

2 =

𝑅1

𝑅𝑐1 d’où sin

𝛼

2 =

10,58

23,64 = 0,45. On trouve 𝛼 = 53,48°.

Étude de la stabilité du château d’eau

Stabilité au renversement (Réservoir vide)

Le moment renversant Mr est pondéré de 5/3, on a le moment renversant

MR = 5

3 * (F1*Hc + F2*Hs).

Hc= Hpoteaux + H coupole sup + Hceinture + H tronconique

Stabilité au glissement (Réservoir vide)

Soient H et V les composantes horizontales et verticales de l'effort appliqué à la fondation.

H = (5/3) *F

𝐻

𝑉= 0,014< 0,5

Stabilité au poinçonnement (Réservoir plein)

𝜎𝑠𝑜𝑙 ≥ 4 ∗𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + 𝑃𝑒𝑎𝑢

𝜋 ∗ 𝐷𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑟2

Calculs des armatures

Coupole de couverture

Combinaison d’action :

P = g+q avec g : charge surfacique et q : surcharge surfacique


P = (G+Q) / (2𝜋𝑅1)

Moment stabilisateur

Moment de renversement= 21,01 > 1,50



77


Effort de poussée horizontale

Le poids au mètre carré de la couple est : p

La poussée horizontale est Q1 = p * (R4 - f4)/ (4 * f *R2) ;


N1 =√Q12 + P2 ;

Contrainte de compression :

σadm = N1/100*e,


𝜎𝑎𝑑𝑚 ≤ 𝑀𝑖𝑛

{

100 ∗ 𝑒

𝑅𝑐1∗ 𝑓𝐶28

1/3

𝑒 + 0,55

3∗ 𝑓𝐶28



Ast = 0,2%*B

Ceinture (60 x 45)

La ceinture supérieure est sollicitée par la poussée due à la coupole supérieure Q1.

Traction dans la ceinture

T = Q1 x R1


As = T

σs

Condition de non fragilité

𝐴𝑚𝑖𝑛 ≥ 𝐵 ∗𝑓𝑡28𝑓𝑒

Cheminée

La force de compression de l’eau

N = P×Rm

Calcul de la contrainte de compression du béton

σb = N

1 x e

Calcule de la contrainte de compression limite du béton

σad = 0,85 ∗𝑓𝑐28

1.5

σb < σad La condition étant vérifiée on utilisera des aciers forfaitaires.

As min = 0,125% x B



78


Partie tronconique

Action de la pression de l’eau

Poussée de l’eau s’exerçant sur tous les cercles de la paroi tronconique

F1 = ∆l

sin α cosα [heau ( r2 +

l

2) − (

r2

2+

l

3) ltanα]

Compression sur l’ensemble du tronc de cône suivant la direction des génératrices

C1 = 2π∆l

sinα[heau ( r2 +

l

2) − (

𝑟2

2+

l

3) l ∗ tanα]

Force de traction élémentaire

F2 =Ωl

sinα (r2 +

l

2 )

Effort de compression élémentaire

C2 = 2πΩl(r2+

l

2)

sinα cosα

Force de traction résultante

F = F1 + F2

La force de compression C résultante

C = P

sin α +C1+C2 avec P le poids transmis au trône de cône par la ceinture supérieure.

La section d’action due à la force de traction F

La section d’acier pour une nappe est donc :

As = F

2σs

La section d’acier due à la force de compression

La contrainte admissible

σad ≤ Min [100e

R(fc28)

1/3 ; e+0,55

3 fc28]

𝛔𝐛 < σad La contrainte du beton est vérifiée nous prendrons donc des aciers forfaitaires.

As min = 0,125% x B

Coupole de fonds de cuve (voir coupole supérieure)

Les calculs des armatures sont effectués à l’ELS car les fissurations sont jugées très

préjudiciables.

Si e˃ 15 cm les aciers seront placés en double nappe.

Ceinture d’appui

Le calcul se fera à l’E.L.U

Charge transmise par le trône de cône à la ceinture d’appui

N2 = 1,35*C1 + 1,5*C2 + P/sin45



79


N2 entraine une force P2 verticale et Q2 horizontale dans la ceinture d’appui.

P2 = N2*sin45

Q2 = N2*cos45

Charge transmise par la coupole de fond à la ceinture :

Charge permanent : G

Charge d’exploitation : Q

Charge à l’E.L.U : Pu = 1,35*Q + 1,5*P

Calcul des sollicitations :

Effort tranchant : 𝑉𝑢 =𝑃𝑣

16=

Moment de flexion sur appuis : Ma = - 0,00827*Pv*r2moy

Moment de flexion en travée : Mtu = 0,00416*Pv*r2moy

Section d’acier

Acier longitudinaux

Section d’acier pour la flexion

En travée

Moment réduit : 𝜇 =𝑀𝑡𝑢

𝑏∗𝑑2𝑓𝑏𝑢

𝛼𝑢 = 1,25 ∗ (1 − √1 − 2 ∗ 𝜇)

𝑧 = 𝑑(1 − 0,4 ∗ 𝛼𝑢)

𝐴𝑠 =𝑀𝑡𝑢

𝑓𝑠𝑢 ∗ 𝑧

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛=0,23 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑𝑓𝑡28𝑓𝑒

= 5,4 𝑐𝑚2 ≤ 𝐴𝑠

En appui

Moment réduit : 𝜇 =𝑀𝑎

𝑏∗𝑑2𝑓𝑏𝑢

𝛼𝑢 = 1,25 ∗ (1 − √1 − 2 ∗ 𝜇)

𝑧 = 𝑑(1 − 0,4 ∗ 𝛼𝑢)

𝐴𝑠 =𝑀𝑎

𝑓𝑠𝑢 ∗ 𝑧

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛=0,23 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑𝑓𝑡28𝑓𝑒

= 5,4 𝑐𝑚2 ≤ 𝐴𝑠

Section d’acier dû à l’effort tranchant et au couple de torsion

Vérification du béton



80


Contrainte tangentielle due à l’effort tranchant : 𝜏𝑢𝜏 =𝑉𝑢

𝑏∗𝑑

Contrainte tangentielle due au couple de torsion : 𝜏𝑢𝜏 =𝜏𝑢

2∗𝑏0∗Ω

La contrainte tangentielle totale vaut 𝜏𝑢 = √𝜏𝑢𝑣2 + 𝜏𝑢𝑡2

La contrainte tangentielle limite vaut : 𝜏𝑙𝑖𝑚 = min (0,15 ∗25

1,5; 4) ≥ 𝜏𝑢 ok

Section d’acier longitudinale pour la torsion : 𝐴𝑠 =𝑢∗𝜏𝑢

2∗Ω𝑓𝑠𝑢

Avec u (périmètre du contour) = 2*((b-bo) + (h – bo))

Entretoises

Le moment en travée Mt = 𝑃𝑢∗𝐿𝑡²

24

Le moment sur appuis Ma = 0,15*Mt

Sections d’acier

Détermination des armatures en travée

On a 𝜇𝑢 = 𝑀𝑡

𝑏𝑑²𝑓𝑏𝑢

On a 𝛼𝑢 = 1, 25* (1 - √1 − 2𝜇𝑢 )

𝑧𝑢 = d * (1- 0,4𝛼𝑢)

Ast = 𝑀𝑡

𝑧𝑢∗𝑓𝑠𝑢

Amin = 0,23𝑏𝑑𝑓𝑡28

𝑓𝑒

Détermination des armatures en appuis



On a 𝛼𝑢 = 1, 25* (1 - √1 − 2𝜇𝑢 )

𝑧𝑢 = d * (1- 0,4𝛼𝑢)

Ast = 𝑀𝑡



𝑓𝑒

Aciers transversaux

Pour le calcul des aciers transversaux dans le cadre d’une poutre, il faut respecter 3 conditions

essentielles :

{

𝑆𝑡 ≤ min(0, 9𝑑 ; 40𝑐𝑚) (1)

∅𝑡 ≤ min (ℎ

35;𝑏

10 ; ∅𝑙) (2)

𝐴𝑡 ≥ 0,4𝑏0𝑆𝑡

𝑓𝑒 (3)



81


Piliers de support

Calcul des charges

Poids des piliers : 𝑃𝑝𝑝 = 1,35 ∗ 𝛾𝑏 ∗ 𝑎 ∗ 𝑎 ∗ 𝑙0 ∗ 𝑛𝑝

Détermination de la section d’acier

𝜆 = max (𝜆𝑎, 𝜆𝑏)

Ce qui nous donne : 𝛼 =0.85

1+0,2∗𝜆

35

2

Section réelle calculée

Br = (a – 0, 02)* (a – 0, 02)

Section d’aciers longitudinaux

Asc ≥ [k ∗ Nuα

−Br ∗ fc280,9 ∗ γb

] ∗γsfe

Avec k (charge appliquée avant 90 jours) = 1,1

Asmin = max (0,002*B ; 4cm2/m)

Dimensionnement de l’acier transversal

Øt≥ 1

3∅𝑙

Espacement

St ≤ min [1,5Øl; 40 cm; a + 10cm]

St ≤ min [30 𝑐𝑚; 40 cm; 60cm]

Radier

La charge par mètre carré :

𝐺𝑚2 =

𝐺

𝑆

𝑄𝑚2 =

𝑄

𝑆

Calcul des moments

𝑀𝑜𝑥 = 𝜇𝑥 ∗ 𝑃𝑢 ∗ 𝑙𝑥2

𝑀𝑜𝑦 = 𝜇𝑦 ∗ 𝑀𝑜𝑥

Suivant x en travée Mtx et en appui Max

𝑀𝑡𝑥 = 0,85 ∗ 𝑀𝑜𝑥



82


𝑀𝑎𝑥 = 0,5 ∗ 𝑀𝑜𝑥

Suivant y en travée Mty et en appui May

𝑀𝑡𝑦 = 0,85 ∗ 𝑀𝑜𝑦

𝑀𝑜𝑦 = 0,5 ∗ 𝑀𝑜𝑦




On a 𝛼𝑢 = 1, 25* (1 - √1 − 2𝜇𝑢 )

𝑧𝑢 = d * (1- 0,4𝛼𝑢)

Ast = 𝑀𝑡



𝑓𝑒

Section d’acier en nappe supérieure et inférieure

Section d’acier chapeau

𝐴𝑠𝑡𝑥 =𝑀𝑎𝑥

𝑧 ∗ 𝑓𝑒𝛾𝑠

La longueur d’acier chapeau :𝐿𝑐ℎ𝑎𝑝 ≥ max (max1

4 (𝑙𝑥; 𝑙𝑦) ; 40∅)

Nervures

Calcul de la charge uniformément reparti q

𝑞 =1,35 ∗ 𝐺 + 1,5 ∗ 𝑄(𝑝𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑑𝑒𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑠)

6 ∗ 𝐿

Calcul des aciers sur appuis et en travées

Calcul du moment

𝑀𝑜 =𝑞2 ∗ 𝑙

16

Calcul de la section d’acier réelle



83




On a 𝛼𝑢 = 1, 25* (1 - √1 − 2𝜇𝑢 )

𝑧𝑢 = d * (1- 0,4𝛼𝑢)

Ast = 𝑀𝑡



𝑓𝑒

dimensionnement des ouvrages de stockage …

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