Rapport talbi youssef [PDF]

Zitiervorschau

Université Abdelmalek Essaâdi Ecole Nationale des Sciences Appliquées de Tétouan

Mémoire de Fin d’Etudes Pour l’obtention du diplôme

D’Ingénieur d’Etat Génie Civil Promotion 2018 – 2019

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

TALBI Youssef Soutenance le …. …… 2019 Membres du jury : Pr. ………………………

Président

Pr. ………………………

Examinateur

Pr. ……………………....

Encadrant professionnel

Pr. ………………………

Encadrant ENSATé

Année Universitaire : 2018-2019

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Dédicaces

A mes chers parents, pour tous leurs sacrifices, leur amour, leur tendresse, leur soutien et leurs prières tout au long de mes études, A mon cher frère Moulay Yazid, A tout mes camarades que j’ai connus par le biais de l’ENSA Que ce travail soit l’accomplissement de vos vœux tant allégués, et le fuit de votre soutien infaillible, Merci d’être toujours là pour moi.

I

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Avant-propos Ce document est un rapport de stage de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’Etat en Génie Civil à l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées de Tétouan de l’Université Abdelmalek Essaâdi.

Rédigé par l’élève ingénieur TALBI Youssef

Intitulé  Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Etablissement d’accueil  OCP S.A. Division OIK/G/P/T | www.ocpgroup.ma

Sous l’encadrement de Mr. MOUJANE Mohcine Pr. EL YAMOUNI Bouraida Pr. El KADDOURI Abdelmonaim

Durée de stage 4 mois.

II

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Remerciements Au terme de ce projet, je remercie Mr.MOUJANE Mohcine de m’avoir accepter de passer le stage au sein de la division OIK/GP, je tiens aussi à exprimer mes sincères remerciements et mes profondes reconnaissances à Mr ; Omar qui a eu la gentillesse de m’accueillir dans son bureau et d’être toujours là pour moi dans toutes les circonstances quelles soit privées ou professionnelles. Je tiens aussi à remercier Mr. SADOUK Idriss et Mr. Abdelali pour leur soutien, leurs critiques constructives, leur disponibilité et pour le savoir-faire dont ils m’ont fait part en toute générosité et modestie. J’exprime tout particulièrement ma gratitude à mes encadrants pédagogiques Pr. EL YAMOUNI Bouraida et Pr. EL KADDOURI Abdelmonaim aisni qu’à l’ensemble du corps enseignant de la filière Génie Civil de l’ENSAté, pour avoir porté un vif intérêt à ma formation et pour avoir accordé beaucoup de temps, d’attentions et d’énergies, et ce dans un cadre très agréable de complicité et de respect.

III

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Résumé Le présent mémoire présente une étude technico-économique d’une trémie de déchargement des camion 190T des phosphates. Le projet se compose de deux parties majeures : La charpente métallique qui comporte la trémie et son support.et un mur de soutènement qui empêchera le sol sous le camion de déborder et couler vers la trémie. La difficulté principale qui se présente est l’évaluation rigoureuse des charges sur la trémie qui permettrons de dimensionner tous les autres éléments. Ainsi, il a fallu se referrer à des normes spécifiques telle la norme : EN 1991 :4. Lors de cette étude, on a dû faire appel à plusieurs outils informatiques, à savoir : TEKLA, Cype3D, Robot Structural Analysis, Abaqus, MATLAB et Excel.

Mots-clés : Trémie, mur de soutènement, silo, conception, dimensionnement, contreventement.

IV

‫‪Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates‬‬

‫موجز‬ ‫‪T‬تقدم هذه الرسالة دراسة تقنية اقتصادية عن واثب تفريغ شاحنات الفوسفات من سعة ‪190‬‬ ‫يتكون المشروع من جزأين رئيسيين‪ :‬اإلطار المعدني الذي يتضمن الواثب وحامله ‪،‬والجدارالداعم الدي سيمنع األرض‬ ‫‪.‬تحت الشاحنة من الفيضان والتدفق إلى الواثب‬ ‫تكمن الصعوبة الرئيسية في التقييم الدقيق لألحمال على الواثب التي ستم ّكن من قياس و تصميم جميع العناصر األخرى‪.‬‬ ‫‪ EN 1991: 4 :‬وبالتالي ‪ ،‬كان من الضروري اإلشارة إلى معايير محددة مثل المعيار‬ ‫في هذه الدراسة ‪ ،‬تم استخدام العديد من أدوات الكمبيوتر‪ ،‬وهي‬

‫‪TEKLA, Cype3D, Robot Structural Analysis, Abaqus, MATLAB, Excel‬‬

‫الكلمات الرئيسية‬

‫‪V‬‬

‫‪ :‬واثب‪ ، ‬الجدار‪ ‬االستنادي‪ ، ‬تصميم‪ ، ‬تحجيم‬

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Abstract This thesis presents a technical-economic study of an unloading hopper of the 190T truck of phosphates. The project consists of two major parts: The metal frame that includes the hopper and its support and a retaining wall that will prevent the ground under the truck from overflowing and flow to the hopper. The main difficulty that presents itself is the rigorous evaluation of the loads on the hopper that will make it possible to size all the other elements. Thus, it was necessary to refer to specific standards such as the standard: EN 1991: 4. In this study, several computer tools were used, namely: TEKLA, Cype3D, Robot Structural Analysis, Abaqus, MATLAB and Excel.

Keywords: Hopper, retaining wall, silo, design, sizing.

VI

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Table des matières Dédicaces................................................................................................................... I Avant-propos............................................................................................................ II Remerciements....................................................................................................... III Résumé.................................................................................................................... IV Abstract................................................................................................................... VI Table des matières................................................................................................. VII Liste des figures........................................................................................................ X Liste des tableaux.................................................................................................... XI Partie 1 : Présentation du cadre général du projet...................................................1 I.

Présentation de l’organisme d’accueil.......................................................2 1.

Historique du groupe OCP..................................................................2

2.

Le groupe OCP en chiffres...................................................................2

3.

Activités du groupe OCP.....................................................................3

4.

La division OIK /GP............................................................................. 4

II.

Présentation générale du projet.................................................................5 1.

Objectif................................................................................................. 5

2.

Acteurs du projet.................................................................................. 5

3.

Avantages des trémies en acier contre celles en béton......................5

4.

Plan directeur....................................................................................... 6

5.

Situation géographique.......................................................................6

Partie 2 : Etude économique et impact sur environnement..................................8 I.

Etude économique...................................................................................... 9

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

1.

Les variantes proposées.......................................................................9 a. Transport par camion...............................................................9 b. Transport par convoyeur..........................................................9

2.

Comparaison........................................................................................ 9

Partie 3 : Conception et étude technique...............................................................11 I.

Méthodologie adoptée............................................................................... 12

II.

Hypothèses et normes de calcul...............................................................13 1.

Normes adoptées................................................................................. 13

2.

Caractéristiques mécaniques des matériaux.....................................13

3.

Données géotechniques......................................................................13

III.

Conception................................................................................................. 14 1.

Charpente métallique.........................................................................14 a. Trémie...................................................................................... 14 b. Poutre périphérique................................................................15 c. Structure support.....................................................................16

2. IV.

Béton armé.......................................................................................... 16 Evaluation des charges sur la trémie........................................................17

1.

Charges permanentes.........................................................................17

2.

Charges variables................................................................................17 a. Domaine d’application de l’ENV1991-4...................................17 b. Cas de la présente trémie........................................................18 c. Liste des symboles...................................................................20 d. Propriétés de la matière ensilée (Phosphate)........................21 e. Charges sur parois inclinées de 17°de la verticale.................22 f. Charges sur paroi inclinée de 7°.............................................28

VIII

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

g. Charges sur paroi verticale.....................................................33 3.

Régime des vents................................................................................ 36

4.

Conditions sismiques.........................................................................36

II.

Evaluation des efforts appliqués au mur de soutènement......................37 1.

Charges permanentes......................................................................... 37

2.

Charges variables................................................................................ 37

3.

Calcul de la résultante horizontale des forces..................................37

4.

Calcul de la résultante verticale des forces.......................................37

5.

Vérification du poinçonnement........................................................37

6.

Vérification du glissement.................................................................38

7.

Vérification du renversement............................................................39

8.

Modélisation....................................................................................... 39

9.

Ferraillage........................................................................................... 40

Partie 4 : Conclusion générale................................................................................ 43 Références............................................................................................................... 46 Annexes................................................................................................................... 48

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Liste des figures Figure 1 : Schématisation de la chaîne de valeur.....................................................3 Figure 2 : Organigramme de la division OIK..........................................................4 Figure 3 : Plan directeur préliminaire.....................................................................6 Figure 4 : Situation géographique du projet...........................................................7 Figure 5 : Logigramme résumant la méthodologie adoptée lors de la conception .................................................................................................................................. 12 Figure 6 : Trémie..................................................................................................... 14 Figure 7 : Poutre périphérique................................................................................ 15 Figure 8 : Structure support.................................................................................... 16 Figure 9-a : Géométrie et dimensions de la trémie...............................................18 Figure 10 : Pressions pnf et ptf appliquées aux parois β=17 ° (Cas de remplissage)............................................................................................................ 26 Figure 11 : Pressions pne et pte appliquées aux parois β=17 ° (Cas de vidange).28 Figure 12 : Illustration des paramètres β et hh......................................................29 Figure 13 : Pressions pnf et ptf appliquées aux parois β=7 ° (Cas de remplissage) .................................................................................................................................. 31 Figure 14 : Pressions pne et pte appliquées aux parois β=7 ° (Cas de vidange). .33 Figure 15 : Pressions pnf , ptf , pne et pte appliquées à la paroi verticale...............35 Figure 16 : Mur de soutènement sur ROBOT........................................................40 Figure 17 : Ferraillage du mur de soutènement.....................................................42

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Liste des tableaux Tableau 1 : Comparaison entre variantes...............................................................10 Tableau 2 : Bilan géotechnique................................................................................ 13 Tableau 3 : Propriétés mécaniques du phosphate.................................................21 Tableau 4 : Valeurs caractéristiques des propriétés mécaniques du phosphate.22 Tableau 5 : Pressions pnf et ptf appliquées aux parois β=17 ° ............................26 Tableau 6 : Pressions pne et pte appliquées aux parois β=17 ° ...........................28 Tableau 7 : Pressions pnf et ptf appliquées aux parois β=7 ° ..............................31 Tableau 8 : Pressions pne et pte appliquées aux parois β=7 ° .............................33 Tableau 9 : Pressions pnf , ptf , pne et pte appliquées à la paroi verticale.............36 Tableau 10 :Tableau de ferraillage du mur de soutènement.................................41

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Partie 1 :

Présentation du cadre général du projet

Présentation du cadre général du projet

1

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

a. Présentation de l’organisme d’accueil b. Historique du groupe OCP L’Office Chérifien des Phosphates fut créé au 7 août 1920 par dahir, le dahir réservera à l'état tous les droits de recherche et d'exploitation du phosphate, ainsi que le monopole des ventes de ce minerai sur le marché. L'exploitation effective du minerai ne fut entreprise qu'en 1921 dans la région d’Oued Zem. L’OCP occupe une place particulière dans l’histoire industrielle du Maroc ; le groupe est le premier exportateur au monde de minerai, leader sur le marché de l’acide phosphorique et un acteur de poids dans les engrais solides. Le Groupe OCP depuis 1975 a évolué sur le plan juridique, pour devenir en 2008 une société anonyme dénommée « OCP S.A ».

c. Le groupe OCP en chiffres1 

1er Exportateur mondial de phosphate sous toutes ses formes



1er Employeur du Maroc (+23000 Collaborateurs)



7,1 Milliards de dirhams de Résultat Net



46 Milliards de dirhams de Chiffre d’affaires



4,3% de contribution au PIB marocain

1

Sources: ocpgroup.ma (2019), Commerce extérieur du Maroc 2013.

2

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

d. Activités du groupe OCP L’OCP s’occupe d’exploitation du phosphate selon les opérations suivantes : a. Extraction : C’est une opération de l’extraction à ciel ouvert des phosphates, celle souterraine est arrêtée en 1993. C’est la division la plus importante de l’OCP en effectif du personnel et en matériel. Son siège se situe à KHOURIBGA. La grande production de cette zone est concentrée à Sidi DAOUI, MERA et SIDI CHENNANE. b. Traitement : C’est un procédé technique de traitement du phosphate provenant de la Division d’Extraction pour le rendre prêt à être commercialisé. Cette opération est nécessaire en vue de purifier le phosphate de tout résidu et d’améliorer sa qualité minière. c. Valorisation : Elle se manifeste dans la production des acides phosphoriques et engrais dans les usines d’industries chimiques au Maroc, particulièrement JORF-LASFAR et Youssoufia.

Figure 1 : Schématisation de la chaîne de valeur

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

e. La division OIK 2/GP3 Génie civil et préservation du patrimoine

Secrétariat

Service travaux OIK/GP/T

Service Etudes et Contrôle OIK/GP/E

Section bureau d'étude BE

Section contrôle technique CT

Section surveillance des travaux ST

Figure 2 : Organigramme de la division OIK

2 3

OIK GP

: Opérations Industrielles Khouribga : Génie civil et Préservation du patrimoine

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

f. Présentation générale du projet 1. Objectif Suite à la stratégie nouvelle qu’a adoptée le groupe non seulement dans le but d’optimiser et d’améliorer la flexibilité d’alimentation des phosphates, mais aussi atténuer l’impact environnemental qui s’ensuit, des chantiers de trémies mobiles de chargement ont été lancés. Le projet de la trémie sujet à l’étude aura pour but la construction d’une station de déchargement des camions 190T de transport du phosphate en provenance de la nouvelle trémie récemment acquise, et ceci dans le but de l’acheminer vers l’espace de stockage et le rendre facilement accessible par la laverie Béni Amir.

b. Acteurs du projet Maître d’ouvrage

: OCP SA

Entreprise

: GEQ2I

Bureau d’études

: BCET Ingénierie

Laboratoire

: LABO CONTROL

c. Avantages des trémies en acier contre celles en béton Le choix de l’acier comme matériau de construction de la trémie est justifié par plusieurs faits, on peut citer : 

Rapidité de la mise en œuvre



Fabrication hors chantier des éléments de précision

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates



Haute ductilité



Légèreté

d. Plan directeur Le plan directeur (Error: Reference source not found) a servi comme guide général pour effectuer la conception et l’étude du projet.

Figure 3 : Plan directeur préliminaire

e. Situation géographique Le projet se situe au niveau de la laverie OCP de Béni-Amir. La laverie Béni Amir constitue un des grands projets du Groupe visant à augmenter la capacité de bénéficiassions du site de Khouribga pour atteindre une capacité supplémentaire annuelle de 12 millions de tonnes. L’objectif du processus industriel de la laverie est double : d’abord enrichir la roche phosphatée, puis l’adapter pour qu’elle soit transportée via slurry pipeline à la plateforme de transformation de Jorf Lasfar. 6

Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Figure 3  : Situation géographique du projet -Khouribga, Beni Amir-

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Partie 2 :

Etude écon omique et impact sur environnement

Etude économique

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

I. Etude économique 1. Les variantes proposées a.

Transport par camion

Le transport par camion génère des couts sur plusieurs niveaux à savoir :



Les frais de carburant du camion : 16 800 dh/j



Les chauffeurs : 1 920 dh/j Et bien sûr les frais qui découlent de la dégradation de la chaussée et les pièces de rechanges des camions.

b.

Transport par convoyeur

Le convoyeur nécessite la mise en œuvre d’une trémie, donc des investissements assez importants, ce qui donne les couts suivants :



Construction de la trémie : 8 252 844 dh



Déploiement du convoyeur ainsi que l’infrastructure qui en découle : 1,4MDH



Maintenance du convoyeur : 150 000 dh/an à partir de la 3ème année.

b. Comparaison Le but de la comparaison est d’établir une idée générale sur la rentabilité du projet, ceci dit on ne va pas s’intéresser au taux d’actualisation et aux autres paramètres du jargon économique : Le tableau suivant va résumer les frais engendrés par chacune des variantes ce qui va permettre de les comparer :

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Tableau 1 : Comparaison entre variantes Année

Camion (Cout en Dh)

Convoyeur (Cout en Dh)

Différence(Dh)

1

6 832 800

9 652 844

-2 820 044

2

13 665 600

9 652 844

4 012 756

3

20 498 400

9 802 844

10 695 556

4

27 331 200

9 952 844

17 378 356

5

34 164 000

10 102 844

24 061 156

On remarque que la trémie devient rentable dès la deuxième année de son utilisation, ce qui est très tentant !

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Partie 3 :

Conception et étude technique

Conception et étude technique

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

I. Méthodologie adoptée Afin d’obtenir une structure optimale, il a fallu commencer par établir un modèle préliminaire sur lequel on pourra effectuer des améliorations au fur et mesure que l’on se familiarise avec les charges auxquelles nous avons affaire. Cette démarche nous permettra de mieux comprendre la répartition des efforts dans la structure et ainsi renforcer

les

parties

qui

nécessitent

un

renforcement

(Contreventement-Raidissage …) et éliminer les éléments redondants. Ce logigramme résume les étapes décrites ci-haut :

Figure 4  : Logigramme résumant la méthodologie adoptée lors de la conception

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

b. Hypothèses et normes de calcul 1. Normes adoptées 

Le calcul des éléments en béton armé sera fait en respectant les règles de l’Eurocode 2.



Les éléments de charpente métallique seront calculés avec les règles de l’Eurocode 3.



Les charges appliquées sur la trémie seront évaluées selon l’Eurocode 1.



Les actions du vent seront évaluées selon la norme NV65.



Le RPS2011 englobe les règles qui serviront à l’évaluation et la vérification de la structure vis-à-vis de l’action sismique

b. Caractéristiques mécaniques des matériaux Différentes nuances d’acier ont été utilisées selon les utilisations, les éléments

c. Données géotechniques Le Tableau 2 résume le bilan de reconnaissance géotechnique du terrain : Tableau 2 : Bilan géotechnique Sol d’assise

Tuf graveleux et marno-calcaire

Paramètres mécaniques

' C =0,1 ¯¿

'

ϕ =28 °

Encastrement

0,50 m dans la formation d’assise

Système de fondation

Semelles filantes ou radier général

Contrainte admissible

σ sol =2,40 ¯¿

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

Tassements

Faibles et admissibles

Nappe

Néant

d. Conception 1. Charpente métallique Dans la partie qui suit, nous allons assigner la terminologie définie dans la figure ci-dessous aux différents éléments de la structure :

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

a.

Trémie

Figure 5  : Trémie

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

b.

Poutre périphérique

Figure 6 : Poutre périphérique

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

c.

Structure support

Figure 7  : Structure support

b. Béton armé La partie béton armé se compose du radier qui supporte la charpente métallique, le mur de soutènement et la dalle de roulage.

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Etude technico-économique d’une trémie de déchargement des camions 190T des phosphates

c. Evaluation des charges sur la trémie 1. Charges permanentes Les charges permanentes résident exclusivement dans le poids propre de la charpente.

b. Charges variables Les charges variables comprennent les actions appliquées sur les parois de la trémie dues au chargement du phosphate et sa vidange.

a.

Domaine d’application de l’ENV1991-4

Les règles de calcul s’appliquent dans les limitations suivantes :



Le remplissage fait intervenir des effets dynamiques négligeables ;



Le diamètre maximal des grains de matière ensilée ne dépasse pas 0,3 d c;



La matière ensilée est à écoulement libre i.e. s’écoule sans pression imposée ;



L’excentricité e i de la matière ensilée, du fait du remplissage, est inférieur à 0,25 d c;



L’excentricité e o du centre de l'orifice de vidange est inférieur à 0,25 d c et aucune partie de cet orifice ne se trouve distant de plus de 0,3 d c du plan de symétrie de la trémie ;



Lorsqu’on utilise des dispositifs de vidange (par exemple des vis extractrices ou des tubes de vidange), l'écoulement de la matière se fait sans à-coup dans les limites d'excentricité indiquées ci-dessus ;



La transition se fait sur un plan horizontal unique ;



Les limites géométriques sont : h b / d c