Annexe [PDF]

Zitiervorschau

République Tunisienne

Cycle de Formation d’Ingénieurs dans la Discipline Génie civil

Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique, des Technologies de l'Information et de la Communication

ST-EN07/00 Projet de Fin d’Etude N° d’ordre: 2015 – DGC 013

Université de Sfax École Nationale d’Ingénieurs de Sfax

ANNEXE Présenté à L’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax (Département de Génie Civil)

en vue de l’obtention du Diplôme National d’Ingénieur en Génie Civil par

Mahdi FEKI & Houssem BEN ABDALLAH

ETUDE D’UN GRAND OUVRAGE HYDRAULIQUE SUR OUED MEJESSAR ET UN TRANÇON AUTOROUTIER

Soutenu le 14 juillet 2015, devant la commission d’examen : Mr. Fahmi NAIFAR Mr. Khaled MAALLA

Président Examinateur

Mr. Mounir BEN JEDIDIA

Encadreur

Mr. Ali ELLOUZE

Encadreur

Mr. Samir JMAL

Encadreur industriel

SOMMAIRE ANNEXE I.

ETUDE HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUE ...................................... 11

1. Etude Hydrologique et hydraulique du bassin versant Mejessar : ................................ 11 1.1.

Caractéristiques physiques et géométriques du bassin versant Mejessar: ............. 11

1.2.

Estimation des débits de crues de l’oued : ............................................................. 12

1.3.

Calcul du remous : ................................................................................................. 17

2. Etude hydrologique et hydraulique des autre ouvrages : .............................................. 19

.2.1........... Estimation des débits des ouvrage hydraulique:Méthode rationnelle(S100km²) Pour la région du Sud, le débit de crues donné par la formule de Kallel est : QT = q r × √S × T 0.41 Cette formule n’est valable que pour des bassins versants de superficie supérieure à 100km2. Q100 = 12.35 × √300 × 1000.41 Avec : S : superficie du bassin versant en km² T : la période de retours égale à 100 ans Le tableau suivant donne la valeur de qr : qr =12.35 (Sud Est et Ouest de la Tunisie) Tableau 3. Valeurs de qr

Région Tunisie du Nord et cap bon Noyau dorsal

qr

Domaine de validité S > 50km² S > 200km² T=10 ou 20 ans T=50 ou 100 ans S >200km²

5.5 2.6 S0.31 14.3 Tunisie centrale et sahel 24.7 Sud Est et Ouest 12.35 Donc Q100 = 1413.3 m3 /s  Méthode de Frankou-Roudier: C’est un moyen assez commode pour l’évaluation des crues exceptionnelles pour les grands bassins versants S > 200 km², Frankou et Roudier ont étudié les crues exceptionnelles dans le monde et se sont aperçus que pour une même région (caractérisée par un coefficient K).Les points représentants le débit Q en fonction de la surface d’un bassin versant S sur un graphique bi-logarithmique s’alignent et les différentes droites convergent vers le point (S0, Q0) où K Q S = ( )1−10 Q0 S0 8 2 6 3 Avec : S0 = 10 km ; Q0 = 10 m /s Cette méthode a été extrapolée pour le calcul des crues de différentes périodes de retour, en donnant une signification fréquentielle au coefficient K qui est déterminé à partir des résultats des observations hydrométriques. Pour le centre et le Sud Tunisien on a adopté un coefficient K = 5. 300 5 Q100 = 106 . ( 8 )1−10 10 Donc Q100 = 1732.1 m3 /s  Méthode de Sogreah(4>Km²) : Le débit de crue QT correspond à la période de retour T, est donnée par la formule suivante : PT − P0 QT = S 0.75 × 12 Avec : PT : pluie journalière de période de retour T P0 : seuil de ruissellement

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La détermination du débit de pointe passe donc par la détermination de la pluie centennale P100 et le seuil de ruissellement P0. Deux cartes régionales ont été établies à cet effet.

Figure 3. Carte des valeurs de la pluie seuil P0

Figure 2. Carte des pluies journalières centennales P100

D'après ces cartes pluviométriques, on a P0 = 40 mm et P100 = 150 mm. 150 − 40 QT = 3000.75 × 12 Donc Q100 = 660.77m3 /s

1.2.2. Estimation du débit à l’aide du logiciel SWMM5 : Le logiciel SWMM (Strom water Management Model) est le logiciel le plus utilisé en Amérique du nord pour l’analyse des réseaux d’égouts. Il peut être utilisé pour simuler, pour un seul événement ou en continu, le comportement hydrologique et hydraulique de réseaux simples ou très complexes -

Lors de l’insertion d’une image sur SWMM, on dessine les contours des sous bassins versant et on définit leur caractéristiques réels (surface, pourcentage de surface imperméable, pente…hyhyy

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Figure 4. Sous bassins versant d’oued Mejessar

-

On définit ensuite les stations de mesure de précipitations disponibles dans la zone étudié ; la valeur de la pluie centennale dans la région de notre projet est 150 mm et dure 20 min (d’après les courbe IDF).

Figure 5. les courbe IDF de Médenine

-

Ensuite, on introduit les nœuds de jonction avec leurs caractéristiques ainsi que les conduites entre les sous- bassins avec leur caractéristiques (rugosité, forme, longueur, côte,…)

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Figure 6. Les cours d'eau du bassin versant

-

On introduit les paramètres d’infiltration selon la théorie choisie :

C'est un modèle empirique qui exprime la décroissance exponentielle, au cours d'une averse, de la capacité d'infiltration du sol i(t) depuis une valeur initiale imax jusqu'à une valeur limite imin qui exprime le potentiel d'infiltration à saturation. Concernons les paramètres de la théorie de Horton : 

Imax : capacité d’infiltration maximale du sol (Max.Infi.Rate), dépend de la nature du sol.



Imin : capacité d’infiltration minimale du sol (Min.Infi.Rate), dépend de la conductivité hydraulique à saturation (Ks) du sol

Pour oued Mejessar on à entamer une capacité d’infiltration maximale égale à 80 mm/h et 9 mm/h pour la valeur de Ks 

Constante de temps (Decay.const)



Durée d'assèchement du sol (Drying Time) : Durée (en jours) pour passer d'un sol saturé à un sol complètement sec. Usuellement entre 2 et 14 jours



Volume maximum infiltrable (Max. Infil. Volume) en mm (0 si non applicable) Tableau 4. Les valeurs d'infiltration en fonction de la nature du sol Type de sol imax: (Max. Infil. Rate) A) Sol SEC avec peu ou pas de végétation Sableux

125 mm/h

Limoneux

75 mm/h

Argileux

25 mm/h

B) Sol SEC avec végétation dense

Multiplier par 2 les valeurs de A)

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C) Sol HUMIDE Drainé (A la capacité au champ)

Diviser par 3 les valeurs de A) ou B)

Proche de la saturation

Choisir une valeur proche de imin

Partiellement drainé

Diviser par 3 les valeurs de A) ou B)

Tableau 5:Les valeurs de la conductivité hydraulique Groupe de sol A B C

D

-

Description Potentiel de ruissellement faible. Sols à forts taux d'infiltration. Sols profonds sableux ou graveleux, très bien drainés. Sols à taux d'infiltration modérés. Sols moyennement profonds à profonds, bien à très bien drainés, à texture assez grossière (limon sableux ou loess) Sols à faibles taux d'infiltration. Sols comportant un horizon faisant obstacle au mouvement vertical de l'eau ou sols à textures moyennement fines à fines. (limons argileux) Potentiel de ruissellement élevé. Sols à très faibles taux d'infiltration. Sols argileux à fort potentiel de gonflement, sols en présence d'une nappe permanente à faible profondeur, sols comportant un horizon argileux proche de la surface et sols superficiels sur matériau imperméable.

Conductivité hydraulique Ks en (mm/hr) 11 8à4 4à1

1à0

Pour modéliser le bassin versant, on attribue à chaque conduite une section plus proche de l’état naturel déterminée par le logiciel Global Mapper et civil 3D.

Figure 7: profil en travers du lit d'oued sous l'ouvrage

-

Pour atteindre un résultat plus proche du réel, on introduit un profil du lit de l’oued en amont et en aval de l’ouvrage.

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1.3.

Calcul du remous :

Lorsque l’ouvrage proposé réduit la section naturelle de l’écoulement, on observe un exhaussement de la ligne d’eau h en amont de l’ouvrage qui est fonction du coefficient de contraction M. La méthode la plus facilement utilisable est celle du bureau of public ROADS des USA élaborés à partir d’essai sur modèle et dont la validité a été suffisamment vérifiée pour qu’il soit possible de lui accorder plein confidence. Le remous h* peut s’exprimer par :

Va 2 h K . 2g *

*

Où 

g est l’accélération de la pesanteur égale 9.81 m²/s



Va= la vitesse moyenne dans la section rétrécie sous un tirant d’eau égal à celui de l’écoulement non perturbé :

Qmax 850   2.434m / s S 349.2 K* il est donné dans les figures 1 et 2 en fonction du coefficient d’obstruction M Va 



pour les divers types de culées représentés en vue de dessus. K*  K b  K p



Kb : coefficient de base, terme principale de calcul :



On a M = b/B = 0.724



b : largeur entre culé=167.6m



B : la largeur de la cour d’eau B=231.51m

En utilisant l’abaque pour culée de type 4 : pour M= 0.724, Kb=0.4 Mahdi FEKI & Houssem BEN ABDALLAH

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

Kp : terme correcteur rendant compte de l’effet d’obstruction des piles : K p  K0 .



Coefficient d’obstruction : J =n.E/b =0.042



n : nombre des piles : 7



E : épaisseur des piles : 1.0

A partir de l’abaque (figure suivante) nous trouvons K0=0.07

σ est déterminée à partir de l’abaque suivant : pour M= 0.724 ; σ=0.91

Figure 8. Abaque de calcul remous (SCET Tunisie)

Kp=0.07*0.91=0.064 K*  K b  K p  K*  0.4  0.064  0.464

Finalement la valeur de remous :

Va 2 2.4342 h K .  0.464.  0.14m 2g 2 * 9.81 *

*

Signalons enfin que le remous n’est sensible que lorsque l’obstruction est de plus de 10% de la section de la section offerte à l’écoulement Mahdi FEKI & Houssem BEN ABDALLAH

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2.

Etude hydrologique et hydraulique des autre ouvrages :

2.1.

Estimation des débits des ouvrage hydraulique:Méthode rationnelle(S 6mm 0.6 10−3 : barres ou fils HA, Fe E50, treillis soudés en fils lisses de ∅ ≤ 6mm On prend ρ0 = 0.6 10−3  Ax ≥ 1.59 cm²

Ay ≥ 1.08 cm²

et

Ainsi Ay ≥

4.4.

Ax 3

Calcul des armatures :

Le calcul des armatures du hourdis est à l’état limite de service ELS (fissuration préjudiciable) section rectangulaire.

4.4.1. Dans le sens xx :  En travées : Mser = 2.523 t.m = 0.02523 MN.m