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DIRECTION DES ETUDES ET DES
SERVICES ACADEMIQUES.
MEMOIRE DE FIN DETUDE DINGENIEUR
DE LEQUIPEMENT RURAL
Prsent par :
Donatien Benot BINGUIMATCHI
Analyse des tudes gotechniques et vrifications du
dimensionnement du chteau deau et de la bche de stockage du
site RA du projet AEP de la ville de Ouagadougou partir du
barrage de Ziga
Mmoire de fin dtudes dIngnieurs en Hydraulique, en Gnie Rural et Urbain
Thme : Analyse des tudes gotechniques, et vrification du dimensionnement des ouvrages du site RA du projet AEP de la ville de Ouagadougou partir du barrage de Ziga
Ralis et prsent par : Donatien Benot BINGUIMATCHI 34ime Promotion
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Ddicace
Cest dans lallgresse que je saisis cette opportunit pour ddier ce
mmoire :
Ma fille chrie Ashley, Shaldini, BINGUIMATCHI ;
Toute la famille BINGUIMATCHI Bangui ;
Celle qui sera ma future pouse ;
Que Dieu nous bnisse, nous protge et guide nos pas sur le chemin du
bonheur !! Amen !!!
Benot Donatien BINGUIMATCHI
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Thme : Analyse des tudes gotechniques, et vrification du dimensionnement des ouvrages du site RA du projet AEP de la ville de Ouagadougou partir du barrage de Ziga
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Remerciements
Nous tenons, remercier trs sincrement tous ceux qui, de prs ou de
loin, ont contribu llaboration de ce mmoire.
Nos remerciements vont particulirement :
M. Kodjo DAMBA chef dagence du groupe SOGEA-SATOM
M. GABI BIDJERE Ingnieur Etudes et mthodes notre
encadreur SOGEA-SATOM
M. Ismala GUEYE et M. Sammy LEBELLE nos professeurs
encadreurs lEIER pour leur franche collaboration
Tout le corps professoral du groupe EIER-ETSHER
Tout le personnel du Groupe SOGEA-SATOM et du Groupe
EIER-ETSHER
Les amis de la 34ime Promotion
Tous les compatriotes du Burkina-Faso particulirement ceux du
Groupe EIER-ETSHER
Mes fidles amis de Bangui : Sverin, Moise et Aubin
Ma gratitude va galement lendroit de tous ceux et toutes celles qui
ont apport leur concours pour ce mmoire
Du fond du cur B. Donatien. BINGUIMATCHI
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Thme : Analyse des tudes gotechniques, et vrification du dimensionnement des ouvrages du site RA du projet AEP de la ville de Ouagadougou partir du barrage de Ziga
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AUTEUR : Donatien Benot BINGUIMATCHI
Professeurs responsables : M. Ismala GUEYE et M. Sammy LEBELLE
Organisme encadreur Groupe SOGEA-SATOM : M. GABI BIDJERE
THEME
Analyse des tudes gotechniques et vrifications du
dimensionnement du chteau deau et de la bche de stockage du
site RA du projet AEP de la ville de Ouagadougou partir du
barrage de Ziga
RESUME
Ce mmoire rdig dans le cadre de notre mmoire de fin dtude, et qui porte sur les
ouvrages de gnie civil (chteau deau et bche semi-enterre) du projet
dapprovisionnement en eau potable de la ville de Ouagadougou partir du barrage de Ziga,
particulirement les ouvrages du site RA au secteur 22 de la ville de Ouagadougou, vise
deux aspects :
Laspect Gotechnique : dont le but est de ressortir partir des essais effectus sur
le site :
o La nature et le niveau dassise des sols de fondations ;
o La coupe gotechnique de lemprise des ouvrages ;
o La contrainte admissible du sol qad ;
o Les tassements prvisibles sous les diffrents ouvrages et les prcautions
observer ;
Laspect Vrification de calcul structure : qui donne une mthodologie manuelle de
dimensionnement des chteaux deau surlev et des bches de stockage semi-
enterre, base sur des approches empiriques. Les rsultats sont ensuite compars
aux rsultats de calculs effectus avec le logiciel EFFEL, spcifique pour le
dimensionnement de ces ouvrages spciaux.
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Mots cls : contrainte du sol, tassement, portance, bton, ELU, ELS, armature, fissuration,
coupole, ceinture, cuve, fond tronconique, ft cylindrique, radier, charge, virole, stabilit,
renversement, traction, effort, compression.
SOMMAIRE
Ddicace __________________________________________________________________ 1
Remerciements _____________________________________________________________ 3
SOMMAIRE _______________________________________________________________ 5
LISTE DES TABLEAUX _____________________________________________________ 8
LISTE DES FIGURES ______________________________________________________ 9
LISTE DES PHOTOS ______________________________________________________ 10
LISTE DES ANNEXES _____________________________________________________ 10
LISTE DES ABREVIATIONS ET DES SYMBOLES _____________________________ 12
INTRODUCTION GENERALE ET APPROCHE METHODOLOGIQUE ____________ 14
I. CONTEXTE GENERAL ________________________________________________ 16
II. CONTEXTE DU PROJET _____________________________________________ 17
III. PRESENTATION GENERALE DU PROJET _____________________________ 18
IV. DESCRIPTION DES DIFFERENTS OUVRAGES DU PROJET _____________ 20
IV.1. Le barrage de ZIGA ___________________________________________________ 20
IV.2. La station de traitement N1 (eau brute) __________________________________ 20
IV.3. Adduction ____________________________________________________________ 21
IV.4. Rservoir intermdiaire de Boudtenga ____________________________________ 21
IV.5. Piste daccs __________________________________________________________ 22
IV.6. Alimentation en nergie lectrique _______________________________________ 22
IV.7. Station de traitement ___________________________________________________ 22
IV.8. La station de pompage deau traite (SP2) _________________________________ 23
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IV.9. Rseau de distribution __________________________________________________ 24
IV.10. Station de pompage (SP3) et centre de contrle _____________________________ 24
IV.11. Rseau de distribution primaire __________________________________________ 25
IV.12. Rseau secondaire et tertiaire, branchement _______________________________ 26
V. PRESENTATION DU SITE RA ________________________________________ 28
VI. PRESENTATION DES OUVRAGES DE GENIE CIVIL DU LOT RA _________ 29
VI.1. Le Chteau deau ______________________________________________________ 29
VI.2. La Bche de stockage __________________________________________________ 31
VI.3. La station de pompage _________________________________________________ 33
VII. LES ESSAIS GEOTECHNIQUES_______________________________________ 35
VII.1. Les essais in situ _______________________________________________________ 36
VII.1.1. Le sondage pdologique carott ________________________________________________ 36
VII.1.2. Lessai pressiomtrique ______________________________________________________ 37
VII.1.3. Rsultats de lessai pressiomtrique _____________________________________________ 38
VII.1.4. Essai pntromtrique ________________________________________________________ 39
VII.1.5. Influence de la fondation sur louvrage __________________________________________ 41
VII.2. Les essais de laboratoire ________________________________________________ 41
VII.2.1. Lanalyse granulomtrique ____________________________________________________ 41
VII.2.2. Lessai proctor _____________________________________________________________ 42
VII.3. Interprtation des rsultats _____________________________________________ 44
VII.4. Calcul de la capacit portante du sol ______________________________________ 44
VII.5. Calcul du tassement ____________________________________________________ 45
VII.6. Interprtation des rsultats _____________________________________________ 47
VII.7. Comparaison des rsultats avec les rsultats du LNBTP _____________________ 47
VIII. LES VERIFICATIONS DU DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES ______ 50
VIII.1. LE RESERVOIR CIRCULAIRE ________________________________________ 50
VIII.1.1. Coupole de couverture _____________________________________________________ 52
VIII.1.2. La paroi circulaire_________________________________________________________ 55
VIII.1.3. Calcul de leffort normal de compression dans la paroi ____________________________ 57
VIII.1.4. Calcul de leffort de traction en utilisant la pression hydrostatique ___________________ 57
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VIII.1.5. Calcul de leffort de traction par la mthode empirique de LEBELLE ________________ 59
VIII.1.6. Interprtation des rsultats __________________________________________________ 61
VIII.1.7. Calcul des armatures en cerces dans les viroles __________________________________ 61
VIII.1.8. Action du radier et de la couverture sur la paroi __________________________________ 65
VIII.1.9. Le radier ________________________________________________________________ 68
VIII.2. LE CHATEAU DEAU _________________________________________________ 72
VIII.2.1. La coupole sphrique de couverture ___________________________________________ 74
VIII.2.2. Calcul de leffort de traction et des armatures dans la cuve cylindrique _______________ 77
VIII.2.3. La partie Tronconique de la cuve _____________________________________________ 80
VIII.2.4. Paroi cylindrique intrieure (chemine) ________________________________________ 82
VIII.2.5. Tour de support (ft) ______________________________________________________ 83
VIII.2.6. Le radier ________________________________________________________________ 84
VIII.2.7. Calcul de stabilit et de contrainte ____________________________________________ 85
VIII.2.8. Dispositions constructives __________________________________________________ 88
CONCLUSION ____________________________________________________________ 89
BIBLIOGRAPHIE _________________________________________________________ 90
ANNEXES _______________________________________________________________ 92
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Les Caractristiques des ouvrages de gnie civil construire _____________________________ 26
Tableau 2: Dtails des diffrents niveaux du chteau RA _________________________________________ 30
Tableau 3: dtails des diffrents niveaux du rservoir deau BRA ___________________________________ 32
Tableau 4:Les rsultats de lessai pressiomtrique sous le chteau __________________________________ 38
Tableau 5: Tableau de la pression limite dans chaque couche ______________________________________ 38
Tableau 6: Les contraintes dans le sol en fonction de la profondeur sous diffrents ouvrages _____________ 40
Tableau 7:Conditions Normalises pour les essais proctor ________________________________________ 42
Tableau 8: Tableau des optimums proctor sous les diffrents ouvrages_______________________________ 43
Tableau 9: Les rsultats des limites d'Atterberg au droit de chaque ouvrage __________________________ 43
Tableau 10:Tableau rcapitulatif de l'effort de compression dans la paroi ____________________________ 57
Tableau 11:Tension dans la paroi en considrant la pression de leau _______________________________ 58
Tableau 12: Effort de traction dans la virole avec la mthode empirique ____________________________ 60
Tableau 13: La tension T dans les viroles et la section dacier correspondante ________________________ 62
Tableau 14:Moment de flexion dans la paroi de la cuve __________________________________________ 64
Tableau 15: Effort de traction dans la paroi de la cuve (*) ________________________________________ 77
Tableau 16: Effort de traction dans la paroi de la cuve (**) _______________________________________ 78
Tableau 17: Les sections d'acier dans la paroi de la cuve _________________________________________ 80
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LISTE DES FIGURES
Figure 1: Carte de Situation du secteur 22 _____________________________________________________ 28
Figure 2: Coupe gologique sous les diffrents ouvrages _________________________________________ 36
- Figure 3:Coupe gotechnique sous le chteau ________________________________________________ 38
Figure 4: Vue en lvation de la bche de stockage ______________________________________________ 50
Figure 5: Schma de la coupole _____________________________________________________________ 52
Figure 6: Schma de sollicitation sur la paroi de la cuve _________________________________________ 55
Figure 7: Schma des sollicitations dans la paroi cylindrique ______________________________________ 56
Figure 8: Schma de dcoupage de la cuve en virole _____________________________________________ 57
Figure 9: Tension dans la cuve avec la mthode des pressions hydrostatiques _________________________ 59
Figure 10: Effort de traction dans la cuve avec la mthode empirique _______________________________ 61
Figure 11: Diagramme du moment de flexion dans la cuve ________________________________________ 65
Figure 12: Allure de la dformation de la paroi sous l'effet de la coupole et du radier ___________________ 65
Figure 13: action de charges sur du radier ____________________________________________________ 69
Figure 14: Schma de coupole de couverture ___________________________________________________ 74
Figure 15: Schma des efforts sur la ceinture suprieure _________________________________________ 75
Figure 16:Diagramme de traction dans la cuve _________________________________________________ 78
Figure 17 : Diagramme de traction avec les rsultats du tableau 16 _________________________________ 78
Figure 18: Courbe de la section des aciers dans la cuve en fonction de la profondeur deau ______________ 79
Figure 19: Schma des efforts sur la partie tronconique du chteau _________________________________ 80
Figure 20:Section des aciers dans la paroi de la chemine en fonction de la hauteur d'eau _______________ 83
Figure 21 : Diagramme des contraintes _______________________________________________________ 85
Figure 22:Schma des effets du vent sur le chteau ______________________________________________ 86
Figure 23: Schma de la stabilit de l'ouvrage __________________________________________________ 87
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LISTE DES PHOTOS
Photo 2:Vue du chteau en construction. Le coffrage du fond tronconique sur chafaudage mtallique _____ 30
Photo 3 : Vue dune bche de stockage en construction ___________________________________________ 32
Photo 4: Ferraillage des panneaux de la coupole _______________________________________________ 54
Photo 5: Ferraillage du radier du chteau et de la cuve tronconique ________________________________ 72
Photo 6: ferraillage de la coupole du chteau __________________________________________________ 77
Photo 7:Ferraillage de la partie tronconique ___________________________________________________ 82
Photo 8: Armatures de la paroi cylindrique en attente ___________________________________________ 84
Photo 9: Panneaux de coupole prfabriqus Photo 10: Panneaux de coupole prfabrique ____ 93
Photo 11:Partie tronconique du radier chteau Photo 12: Fond tronconique et ft du chteau ___ 93
Photo 13: Poutres prfabriques pour la STP Photo 14: coffrage de la ceinture de la bche ____ 93
Photo 15: Dispositif dtanchit de la bche Photo 16: ferraillage du fut du chteau _____ 94
Photo 17: Armatures de la ceinture suprieure Photo 18: Radier de la bche de stockage _______ 94
LISTE DES ANNEXES
ANNEXES 2: Schma densemble du projet AEP Ziga ____________________________________________ 94
ANNEXES 3: Rsultats des essais pressiomtriques ______________________________________________ 95
ANNEXES 4: Diagramme pntromtrique (chteau RA) _________________________________________ 96
ANNEXES 5: Diagramme pntromtrique (bche de stockage) ____________________________________ 97
ANNEXES 6: Diagramme pntromtrique (station de pompage) ___________________________________ 98
ANNEXES 7:Fiche de sondage coupe gotechnique sous le chteau _________________________________ 99
ANNEXES 8:Fiche de sondage et coupe gotechnique sous la bche de stockage _____________________ 100
ANNEXES 9: Fiche de sondage et coupe gotechnique sous la station de pompage ____________________ 101
ANNEXES 10: Courbe granulomtrique et proctor (Bche de stockage) _____________________________ 102
ANNEXES 11: Courbe granulomtrique et proctor (Chteau) _____________________________________ 103
ANNEXES 12: Courbe granulomtrique et proctor (Station de pompage) ___________________________ 104
ANNEXES 13: Abaque du coefficient pour le calcul des tensions dans la paroi de la cuve ____________ 105
ANNEXES 14: Abaque du coefficient pour le calcul des tensions dans la paroi de la cuve ___________ 106
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ANNEXES 15: Abaque de dtermination de uMk pour FeE500 ___________________________________ 107
ANNEXES 16: Abaque des coefficients x et y des dalles uniformment charge ___________________ 108
ANNEXES 17: Tableau des valeurs du rapport Ep/Pl ____________________________________________ 109
ANNEXES 18: Ordre de grandeur de Ep et de Pl pour les principaux types de sols _____________________ 109
ANNEXES 19: Vue en lvation du chteau ___________________________________________________ 110
ANNEXES 20: Vue en lvation de la bche de stockage _________________________________________ 112
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LISTE DES ABREVIATIONS ET DES SYMBOLES
z : Coefficient de structure variable oxM : Moment dans la dalle sens de y
(%) : Teneur en eau oyM : Moment dans la dalle suivant y
d : Poids spcifique sec maximal yx et .. : Coefficient de moment
s : Contrainte de lacier tendu tM : Moment en trave
b : Contrainte du bton comprim N : Effort normal de compression
: Coefficient de poisson Pu : combinaison daction lELU
: Contrainte tangentielle Pser : Combinaison daction lELS
: Angle de dformation du mridien Asmin : Section dacier minimale
: Dformation radiale dans une cuve H : Pousse horizontale
: Poids volumique de leau M : Moment de flexion
fc28 : Contrainte la compression du bton 28jours Vu : Effort tranchant
ft28 : Contrainte du bton la traction 28jours E(z) : Module pressiomtrique
ELU : Etat limite Ultime : Coefficient de pression
ELS : Etat limite de service EIJ : module dlasticit instantane
qad : Capacit portante du sol Ev :Module dlasticit diffre
pl : Pression limite dune couche de sol B.A : bton arm
p : pression hydrostatique qH : pression normal du vent
s : Tassement du sol
G : Charge permanente dune structure
Q : Charge dexploitation dune structure
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T : Tension
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INTRODUCTION GENERALE ET APPROCHE
METHODOLOGIQUE
Stocker de leau, la mettre en charge avant de la distribuer, ncessite lutilisation des
ouvrages spciaux, savoir les chteaux deau, les bches de stockages, les rservoirs et
autres. Ces ouvrages doivent, non seulement reposer sur un sol de bonne capacit
portante, mais aussi ils doivent tre bien dimensionns.
Le travail qui nous est demand, dont le thme est analyse des tudes
gotechniques et vrification du dimensionnement structural du chteau deau et de la
bche de stockage du site RA du projet dapprovisionnement en eau potable de la ville de
Ouagadougou partir du barrage de Ziga comporte deux grandes parties :
Ltude de conception des fondations :
Cette premire partie consiste analyser, critiquer et interprter les rsultats des
tudes gotechniques effectus sur le site RA, partir des rsultats des essais
pressiomtriques, pntromtriques, proctors et granulomtriques, effectus par le
Laboratoire National des btiments et des travaux publics. Nous devons donc
dterminer :
o La coupe gotechnique du sol ;
o La contrainte admissible du sol qad ;
o Les tassements prvisibles sous les ouvrages ;
o La conception des ouvrages ;
La vrification du dimensionnement structural :
Cette deuxime partie porte sur la vrification du dimensionnement structural du
chteau deau et de la bche de stockage.
Ces ouvrages (chteau deau et bche de stockage), en bton arm sont constitus par une
partie cylindrique, surmonte dune coupole sphrique de couverture, lensemble est reli,
par une ceinture de renfort. En premire approximation ltude de telle structure consiste
calculer sparment chacun des trois lments : Coupole, paroi cylindrique et radier de fond.
Cest donc, entre ces trois lments, quil convient de repartir les effets des ractions.
Ainsi le chteau et la bche de stockage seront dcomposs en :
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o Chteau : coupole, ceinture suprieure, cuve cylindrique, fond tronconique,
support cylindrique et radier.
o Bche de stockage : coupole, ceinture suprieure, cuve cylindrique, et radier.
Pour chacun des lments considrs, des calculs de sollicitations seront effectus. Ces
calculs permettront de dterminer :
o Leffort Normal (traction ou compression)
o Le moment de flexion ou de traction.
o Les contraintes de compression dans les ouvrages.
Les rsultats obtenus seront ensuite compars aux rsultats de note de calcul effectu avec
le Logiciel EFFEL.
A partir de ces sollicitations, nous calculerons la section darmature ncessaire pour
armer louvrage. Pour le chteau, en plus des vrifications mentionnes ci-haut, une
vrification de la stabilit sous leffet du vent sera faite.
Lhypothse la plus dfavorable pour ce calcul est de considrer le chteau vide
soumis au vent maximal.
La mthodologie utilise pour ces vrifications du dimensionnement structural du chteau et
de la bche de stockage est base sur une approche empirique, dvelopper dans le trait de
bton arm volume 6.
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I. CONTEXTE GENERAL
Leau, ressource minrale, indispensable la vie humaine sur terre, est devenue de
nos jours, une denre rare. Ce problme, daccs leau potable est trs accentu dans les
pays du tiers monde et en particulier dans les pays au sud du sahara.
Leau potable, quand elle, est devenue trs rare. Aujourd'hui dans le monde, plus de 1.1
milliard de personnes n'ont pas accs une source d'eau potable et plus de 2,4 milliards
dindividus ne disposent d'aucun systme assainissement (toilettes, latrines) source : OMS
La croissance de la demande en eau, pourtant toujours en mme quantit sur notre
plante est en croissance surtout dans les pays arides, o, leau devient trs rare. Laccs
leau potable exige beaucoup dinfrastructures (Chteaux deau, Bche de stockage,
rseaux de distribution deau, des bornes fontaines etc.), dans les villes, qui sont en pleine
expansion, tel est le cas de la ville de Ouagadougou. En 2000, 450 millions de personnes
souffraient de pnuries chroniques d'eau dans 29 pays situs principalement en Afrique et
au Moyen-Orient. D'ici 2050, si les taux actuels de consommation, de croissance
dmographique et de dveloppement se maintiennent, ces pnuries toucheront les deux
tiers environ de la population mondiale.
Par ailleurs, la demande en eau se dplace mesure que les pays s'industrialisent et
s'urbanisent.
Face ce problme deau potable, lAcadmie de lEau a organis, Paris, les 22 et
23 mars 2005, date de la Journe mondiale de lEau et du lancement dune nouvelle
Dcennie de lEau des Nations-Unies, une Confrence Euro-Africaine sur le thme "l'eau
pour la vie, l'eau pour tous" , dans la continuit du 3ime Forum Mondial de lEau de Kyoto
de mars 2003, et dans la perspective du 4ime Forum Mondial de lEau prvu Mexico en
mars 2006, destine diviser par deux, d'ici 2015, le nombre de personnes qui n'ont pas
accs l'eau potable et lassainissement. Source : http://www.elysee.fr/elysee/francais
Malgr lampleur des dfis, la solution de la question de leau en Afrique est
aujourdhui, entre les mains des bailleurs de fonds et des institutions internationales. Les
ressources en eau font encore dfaut en Afrique et la mobilisation pose de dfis
considrables en termes de gestion et de lamnagement du territoire. Ces dfis peuvent
aussi tre des opportunits en poussant des Etats cooprer, limage des pays du
bassin du Niger et entre les pays traverss par les grands fleuves transfrontaliers tels que le
Nil, le Congo ou le Niger.
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II. CONTEXTE DU PROJET
La population de la ville de Ouagadougou qui tait de 600 000 habitants en 1995 ,
contre 441 500 habitants en 1985, est aujourdhui estime environ 1.200.000 habitants,
ce qui correspond un taux de croissance annuel moyen denviron 6.4% (source :
www.unitar.org/cifalweb/etudes_cas/b/b-ouaga).
Cette croissance galopante de la population, nest pas sans effet sur laccroissement
de la ville, crant dautres problmes notamment le problme dapprovisionnement en eau
potable.
Les barrages, de Loumbila (36 millions de m3), de Ouagadougou 1-2 et 3 (12.87 millions de
m3), ne suffisent plus pour approvisionner la ville de Ouagadougou en eau potable, do la
ncessit du renforcement du rseau existant.
Cest dans lobjectif de rsoudre, ce problme de manque deau potable dans la ville
de Ouagadougou, que lOffice Nationale de lEau et de lAssainissement (ONEA) a projet
de raliser, sur financements multilatraux, le renforcement des installations dalimentation
en eau potable de la ville de Ouagadougou partir du Barrage de ZIGA, dont la crmonie
officielle du jaillissement de la premire goutte a t prside par son excellence M. Blaise
COMPAORE prsident du Burkina Faso le samedi 10 juillet 2004.
Ce projet, commenc depuis 1996, par la construction du Barrage de ZIGA et qui se
poursuit actuellement par la construction dans la ville de Ouagadougou de rseaux de
distribution deau, de Chteaux deau, de Bches de stockages et de stations de pompage
du rseau primaire. Ces diffrents ouvrages cits ci-haut sont raliser dans le cadre du lot
5 dudit projet.
Le groupement dentreprise SOGEA SATOM - SADE - FADOUL TECHNIBOIS, a la
charge dexcuter ces diffrents ouvrages.
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III. PRESENTATION GENERALE DU PROJET
Le projet dapprovisionnement en eau potable de la ville de Ouagadougou partir du
barrage de Ziga est divis en plusieurs volets :
Volet hydraulique ;
Volet gnie civil ;
Volet lectrique et lectromcanique
Volet environnement ;
et comprend les ouvrages suivants :
Le barrage sur le fleuve Nakamb, crant une retenue de 200 millions de m3
Des ouvrages hydrauliques intgrs au barrage ; vacuateur de crue, vidange de
fond, station de pompage deau brute dune capacit de 3150m3/h, extensible
4740m3/h.
Conduite de refoulement deau brute, de diamtre 1000mm et de longueur 2400m.
Une station de traitement, proximit du barrage de ZIGA, dune capacit de
3000m3/h, extensible 4500m3/h puis ventuellement 9000m3/h.
Stockage de leau aprs traitement dans deux bches au sol de capacit totale
6000m3.
Reprise de leau traite par une station de pompage (SP2), dune capacit de
3000m3/h, extensible 4500m3/h, ventuellement 9000m3/h et refoulement dans une
canalisation de 1000mm de diamtre sur 17300ml jusquau rservoir de Boudtenga,
de capacit 5400m3 .
Conduite gravitaire, de diamtre 1000mm et de longueur 23850m.
Reprise de leau traite la station de pompage (SP3) , partir dune bche de
capacit 2000m3/h recevant gravitairement les eaux du rservoir de Boudtenga.
Cette eau est envoye par lintermdiaire de trois rseaux primaires de distribution
distincts (Nord, Centre et Sud) dune part en complment la station existente de
PASPANGA, et dautre part dans lensemble de nouveaux rservoirs, situs en
priphrie de la ville. Lunit hydraulique de (SP3) qui fait partie de la structure
primaire du rseau comprend les ouvrages suivants:
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Thme : Analyse des tudes gotechniques, et vrification du dimensionnement des ouvrages du site RA du projet AEP de la ville de Ouagadougou partir du barrage de Ziga
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o Une bche au sol de capacit de 2000m3
o Deux stations de pompage
Un rseau primaire de distribution denviron 50km de canalisation de diamtre variant
de 350 1000mm, et construction des ouvrages suivants :
o Huit (08) chteaux deau de 2000m3 des hauteurs de lordre de 20 35m ;
o Neuf (09) bches au sol de capacit 1000, 2000 et 3000m3 ;
o Neuf (09) stations de pompages pour la mise en charge des rservoirs ;
o Deux (02) boosters.
Rseau de distribution secondaire de 220km de longueur en canalisation de 800
1000mm de diamtre.
Rhabilitation partielle et renforcement des rseaux actuels de distribution qui seront
intgrs au futur rseau.
Le cot de ce gigantesque projet jamais ralis au Burkina Faso est estim environ 150
milliards de FCFA et a mobilis plus de douze (12) bailleurs de fonds en plus de la
contribution de lEtat Burkinab.
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IV. DESCRIPTION DES DIFFERENTS
OUVRAGES DU PROJET
IV.1. Le barrage de ZIGA
Le barrage de ZIGA conu dans le cadre du projet Approvisionnement en eau
potable de la ville de Ouagadougou se situe 50km au Nord-Est de Ouagadougou. Il est
lamont du barrage de Bagr sur le fleuve Nakamb, deuxime cours deau en importance
du pays.
Le barrage est compos d'un mur en bton (partie amont), de bton compact au
rouleau dans la partie centrale et d'un bton de masse (seuil dversant)
Dune capacit de 200 millions de m3, le barrage comprend, des ouvrages hydrauliques et
des ouvrages annexes (pistes daccs, prise deau, vidange de fond)
IV.2. La station de traitement N1 (eau brute)
La station de pompage (SP1) est implante laval du barrage de ZIGA, incorpore
dans le bajoyer de louvrage central du barrage. Cette station de pompage a pour fonction
dassurer lexhaure des eaux brutes de la retenue vers la station de traitement des eaux,
situe deux kilomtres environ lest du barrage, une altitude suprieure de vingt (20)
mtres.
Elle sera ralise en deux tranches (horizon 2005 et 2010), la premire capable
dalimenter la station de traitement au dbit de : 1317 l/s (4740m3/h). La deuxime phase
prvue pour le mme dbit sera ralise lors du droulement des installations. Le gnie
civil des deux stations tant li celui de louvrage central du barrage, on a ralis en
premire tranche lensemble du gnie civil de la station (SP1) premire tranche. Concernant
les groupes de pompage, une premire tranche est prvue avec un dbit de 878 l/s
(3160m3/h) et 4+1pompes installes.
Les pompes seront alimentes en charge directement partir de la chambre deau,
fractionne en deux parties amont et aval pour permettre des rparations tout en autorisant
un service partiel. La collecte des fuites est prvue par caniveau ct chambre deau avec
vide-cave.
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Lappareil de commande sera plac dans le local dentre, avec vue directe sur la
salle des pompes, comportant un pupitre de commande locale de secours et un panneau
synoptique donnant tous les lments de fonctionnement des groupes et appareils.
Lappareillage de commande sera pilot partir de la salle de contrle de la station de
traitement par lintermdiaire de rseau tlgestion.
IV.3. Adduction
Leau brute sera refoule depuis la station de pompage (SP1) par une conduite de
1000mm de diamtre et de 2.40 Km de long vers la station de traitement. La capacit de
traitement slvera 3000m3/h extensible 4500m3/h, lors de la premire phase. La station
de pompage (SP2) sera situe la sortie de la station de traitement o elle refoulera leau
traite jusquau rservoir intermdiaire par une conduite DN 1000 mm sur une distance
totale de 17.30 km.
Ce rservoir, pos sur une colline aux alentours du village de Boudtenga permettra
dassurer une charge suffisante pour envoyer leau gravitairement, jusqu la bche de
reprise de la station de traitement (SP3), situe lentre de la ville de Ouagadougou. La
longueur du tronon gravitaire est de 28.85 km. Une piste en parallle au trac de la
conduite permettra lentretien de celle ci et aussi laccs aux diffrents ouvrages.
La rgulation du dbit de transit sur la conduite se fera par le suivi du niveau de
rservoir de Boudtenga ; en fonction de ce niveau les pompes de refoulement la station de
traitement seront mises en marche ou arrtes. La transmission des donnes se fera par le
rseau de tlgestion.
IV.4. Rservoir intermdiaire de Boudtenga
Le rservoir intermdiaire de Boudtenga assurera deux fonctions :
Continuit du dbit pour la station de pompage N 3 (SP3) en cas darrt temporaire
des pompes (SP2) ;
Rduction de leffet du coup de blier en cas darrt ou de dmarrage des pompes
par rapport une conduite de 44.00 Km de longueur.
La rserve est compose de deux cuves concentriques, agences de telle manire quil ne
puisse pas exister de zone deau morte.
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IV.5. Piste daccs
La piste daccs doit rpondre au double objectif suivant :
Assurer en toutes saisons laccs des vhicules tous les ouvrages ;
Permettre lapprovisionnement de la station de pompage (SP1) et de la station de
traitement en produits chimiques et en matriels ;
Laccs cette piste partir de Ouagadougou se fera par la route nationale RN4
(Ouagadougou-Koupela) hauteur de Boudtenga. La longueur totale de la piste et la bretelle
est de 19.60Km, partir de la rive droite du barrage.
IV.6. Alimentation en nergie lectrique
Lalimentation en nergie lectrique de la station de pompage (SP1) sera ralise
partir du rseau public de la SONABEL. Une ligne secondaire moyenne tension 33kV, part
de la ligne existante entre Ouagadougou et Ziniar et aboutit au poste lectrique de la
station de pompage (SP1). Le trac de cette nouvelle ligne longera le village de Boudtenga
puis la nouvelle route daccs aux stations de pompages (SP1) et (SP2) sur une longueur
de 32Km.
Le poste lectrique de la station de pompage (SP1) a t construit ct du
btiment principal des pompes. Les quipements lectriques seront logs dans un btiment
de service maonn qui sera dimensionn pour recevoir en phase finale du projet deux (02)
transformateurs de puissance 1600kVA, 33kV/400V, quatre (04) cellules moyenne tension
prfabriques, les armoires de commande gnrale basse tension et les armoires auxiliaires
de protection et dalimentation en courant continu.
Le rservoir intermdiaire sera aliment en nergie lectrique partir du rseau de la
SONABEL depuis un poste arien.
IV.7. Station de traitement
Au vu des rsultats danalyses effectues, les principales caractristiques de leau de
la Nakamb sont les suivantes :
Eau peu minrale dont le pH est voisin de la neutralit ;
Eau agressive
Turbidit et couleur variables et saisonnires ;
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Prsence de composs indsirables (fer, ammoniaque)
Linterprtation des rsultats, en corrlation avec lanalyse et le diagnostic des installations
actuelles de lONEA ont permis de cadrer la filire de traitement ci-aprs :
o Prchloration ;
o Coagulation au sulfate dalumine ;
o Correction du pH par le lait de chaux ;
o Adjuvant de floculation ;
o Dcantation par ouvrage du type lit de boue pulse ;
o Possibilit de recirculation de boue ;
o Filtration sur lit de sable mono couche ;
o Neutralisation leau de chaux ;
o Dsinfection ;
Les consommations en eau traite, prvues aux diffrents horizons du projet ont conduit au
choix dune conception modulaire des installations de faon raliser les extensions un
cot optimal, avec des modules de capacit unitaire de production de 1500m3/h, comportant
chacun un ouvrage de dcantation et un ensemble de filtres sables, en tenant compte de
5% de perte lors du traitement.
La premire phase du projet a t conue pour une capacit deau traite de 4500m3/h
incluant une premire tranche de 3000m3/h
La station de traitement abrite un central principal de tlgestion qui gre les sites de (SP1),
(SP2) et de Boudtenga, et communique avec le central principal de (SP3).
IV.8. La station de pompage deau traite (SP2)
A la sortie de la station de traitement et proximit de celle-ci est implante une
station de pompage deau traite. Elle est quipe de cinq (05) pompes de dbit 750m3/h,
dont une de secours.
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IV.9. Rseau de distribution
Il constitue une ceinture priphrie autour du rseau existant et alimente des
rservoirs supplmentaires.
Cette ceinture, constitue en majeure partie de conduites du rseau primaire et de chteaux
deau complts par des bches semi enterres, assure une continuit de service par la
multiplication des points de stockage sur tours et linterconnexion de lensemble des sites
desservis.
Actuellement lusine de traitement de PASPANGA, alimente totalement en eau
traite la plupart des rservoirs de Ouagadougou, lexception de R1 et R2 qui sont
aliments partir de forages (NIAKO 1et 2).
Le rseau actuel dadduction deau qui alimente les rservoirs existants depuis PASPANGA
sera conserv et renforc en fonction des besoins.
Lalimentation des nouveaux rservoirs et celle complmentaire de PASPANGA
seront ralises partir dune nouvelle station de pompage (SP3), compose de trois sous-
station Nord, Centre et Sud, situe lentre de la ville de Ouagadougou sur la conduite
gravitaire venant de Boudtenga.
Cette station rpartira, par lintermdiaire de conduites de refoulement ceinturant la ville,
leau dans les nouveaux rservoirs.
IV.10. Station de pompage (SP3) et centre de contrle
A lentre de la ville, leau arrive la station (SP3) dans une bche au sol de 2000
m3. Cette eau est reprise par trois (03) stations de pompage et refoule vers les quartiers
Nord, Centre (la station existante de PASPANGA) et Sud
Tableau 1: Rpartition des dbits partir de la station de pompage SP3
Adduction depuis SP3
dbit maximum
(m/s)
Nombre de pompes
dbit unitaire de pompes
m3/s HMT
Nord 1288 2+1 720 46
Centre 432 1+1 432 11
Sud 3038 2+1 720 46
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Le site de la station de pompage (SP3) comprend les ouvrages suivants :
Un rservoir au sol de 2000m3 ;
Une station de pompage double (quartier Nord et Centre) ;
Une station de pompage (quartier Sud) ;
Un centre principal de tlgestion du rseau de distribution primaire de la ville (ou
btiment administratif) ;
Un hangar atelier ;
Un logement de gardien F2 ;
IV.11. Rseau de distribution primaire
Le rseau primaire se compose, partir de la station de pompage (SP3), de trois
(03) conduites de refoulement qui alimentent une srie de stations de reprise et de
Chteaux deau, qui ont toutes la capacit de 2000m3, sur tours de hauteur variable.
La branche Nord, comprend une conduite de 600mm qui alimente au passage le chteau
deau existant R1, puis le chteau deau RB. Leau est reprise par une station de pompage
de pied de RB et par une conduite de refoulement de 450mm, alimente en bout de rseau, le
chteau deau RA.
La branche Centre, alimente, par une conduite de refoulement de 600mm, un
nouveau chteau deau RF la station de traitement existante de PASPANGA. Elle alimente
au passage le chteau deau existant R2 .En bout de rseau existant, une conduite de
500mm alimente un nouveau chteau deau R4A partir du chteau deau existant R4.
La branche Sud alimente, par une conduite de refoulement de 900mm, un nouveau chteau
R2A puis, par une conduite de 800mm, les chteaux deau R8 existant et nouveau RC. Puis,
par une conduite de 600mm, le chteau deau RD et enfin, par une conduite de 450mm, les
chteaux deau RE et R11A.
Le rseau primaire comprend ainsi les lments suivants :
Huit (08) chteaux deau de 2000m3, des hauteurs de 20 30m ;
Dix (10) bches au sol de 1000, 2000 et 3000m3 ;
Onze (11) stations de reprise et deux (02) boosters ;
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54.574m de canalisation en fonte de 900mm (1260m), de 800mm (5750m), de
600mm (24385m), de 500mm (5040m), de 450mm (12424m), de 400mm (1425m), et
de 350mm (750m) et 3540m de canalisations en PVC de 150mm.
Tableau 1: Les Caractristiques des ouvrages de gnie civil construire
IV.12. Rseau secondaire et tertiaire, branchement
Le rseau secondaire mettre en place pour lhorizon 2005 comprend les conduites
en fonte suivantes : 850m de 800mm, 2170m de 700mm, 4010m de 600mm, 6040m
de 500mm, 7710m de 400mm, 11470 m de 350mm et 200mm de 300mm, et
enfin 118Km de conduites en PVC, de 100 300mm.
SITE CHTEAU D'EAU BACHE STATION DE POMPAGE
Hauteur
crpine (m) Volume
(m3)
Dsignation Volume
(m3)
Dbit 2005 (l/s)
Dbit 2010 (l/s)
HMT (m)
SP3 2000
R1 (BOOSTER)
30 45 8
R2 (BOOSTER)
30 45 32
RB 25 2000 BR1 2000 228 442 35
RA 26 2000 BRA 2000 233 472 36
RF 34 2000 BRF 2000 189 267 42
R4A 23 2000 BR4A 2000 206 372 33
R2A 27 2000 BR2A 2000 167 283 37
RC 22 2000 BRC 2000 217 406 35
RD 18 500 BRA 3000 297 472 41
RE 28 2000 BRE 3000 167 294 38
R11A 18 2000 BR11A 1000 61 122 28
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V. PRESENTATION DU SITE RA
Le site retenu pour RA se trouve au secteur 22 de Ouagadougou, dans la commune
de Sig-Nooghin la sortie Nord de Ouagadougou, sur la route de Ziniar. Ces ouvrages qui
seront raliss dans le cadre dudit projet, permettront dalimenter la population du secteur
22 en eau potable dans un rayon denviron 3Km. Cette population est estime environ
165.000 habitants.
La carte ci-dessous situe le secteur 22 dans la commune de Sig-Nooghin par rapport la
ville de ouagadougou.
Secteur 22
Secteur22
Routes principales du secteur
0 1 Kilomtres
NCarte de situation du
Secteur 22 de Ouagadougou
15
17
30
25
23
19 28
18
16
5
21
4
2227
9 29
13
3
78
20
24
1211
14
6
2 1
26
10
Lgende
Ralis p ar: B INGUIM ATCHI Do na tien Be noit
Figure 1: Carte de Situation du secteur 22
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VI. PRESENTATION DES OUVRAGES DE
GENIE CIVIL DU SITE RA
VI.1. Le Chteau deau
Le chteau deau, conu pour stocker un volume de 2056.72m3 deau potable, est
constitu dune ossature en bton arm cylindrique, comprenant :
Une fondation circulaire en radier de 18.60m de diamtre et une paisseur de 40m,
pos sur un bton de propret de 10cm, coul fond de fouille la cote N1.Une
partie tronconique de grande base 18.60m, de petite base 8.47m et de 2.10m
hauteur repose sur le radier.
Une tour support cylindrique, de 7.44 m de diamtre intrieur et de 28 cm
dpaisseur, slevant depuis la fondation jusqu la base de la cuve au niveau N2.
Un radier de cuve en bton arm tanche, en forme de coupole de 10.75m de
diamtre, 1.20m dpaisseur, sencastrant la partie infrieure dans une ceinture
cylindrique de 0.45x0.70m de section et tronque la partie suprieure pour crer le
dpart de la chemine daccs de 180 cm de diamtre intrieur et de 20cm
dpaisseur slevant du niveau N3 jusquau niveau N4.
Une cuve en bton arm tanche contenant 2056.72m3 deau entre les niveaux N5 et
N6 avec une partie infrieure tronconique de 40cm dpaisseur, un diamtre intrieur
de 23.00m et une partie cylindrique de 30cm dpaisseur.
La partie suprieure de la cuve reoit lensemble de la toiture par lintermdiaire dune
ceinture circulaire de 45x50cm de section.
Une toiture en forme de coupole de 23.30m de diamtre moyen, de 2.47m de flche
et 18 cm dpaisseur. Cette coupole est tronque la partie suprieure pour crer un
accs la couverture, ainsi quune ventilation haute.
La partie infrieure de la coupole de couverture se termine par un acrotre de 12x33cm de
section, traverse par huit (8) barbacanes, permettant lvacuation des eaux de pluie.
Cette couverture est prvue pour recevoir une isolation thermique multicouche assurant
galement ltanchit.
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Un dallage en bton de 0.15m dpaisseur recouvrant toute la surface intrieur de
7.44m de diamtre.
Dans ce dallage sera incorpor un caniveau de 140x151cm, de profondeur 1.60m, recouvert
de dalles amovibles de 15cm dpaisseur, permettant la mise en uvre des canalisations et
quipements hydrauliques.
Tableau 2: Dtails des diffrents niveaux du chteau RA
Photo 1:Vue du chteau en construction. Le coffrage du fond tronconique sur chafaudage mtallique
Cotes (m)
N1 fond de
fouille
fondation
N2 Base
cuve
N3 Radier
cuve
N4
chemine
N5
crpine
N6 plan
d'eau
Chteau
RA 311,1 337,6 340,38 345,4 339,3 344,8
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VI.2. La Bche de stockage
Le rservoir semi enterr est conu pour stocker 2013m3 deau. La hauteur deau dans la
bche est de 4.80m. Lossature est circulaire de diamtre 23.60m et entirement en bton
arm et comprenant :
Une assise de drainage et dispositif de localisation des fuites, constitu par un
rseau de drain 160 200 mm plac en tranche au-dessus dun film polyane et
sous forme dassise en bton poreux dos 200kg/m3 (ou tout autre matriau filtrant
dune bonne compacit), dune paisseur de 15cm. Les drains dbouchent dans des
regards de contrle. Ces regards sont relis entre eux par une conduite en PVC de
200mm avant rejet la fosse dinfiltration ou au rseau dassainissement pluvial.
Un radier en bton arm, de 30cm dpaisseur, coul sur lassise en bton poreux de
15cm dpaisseur. Ce radier est de forme circulaire de diamtre intrieur au rservoir
23.00m. Sa surface prsente une pente de 1%. Dans le radier, sera prvu, un
ouvrage particulier pour la prise de la station de pompage. Cette prise est constitue
par un puisard dans lequel est installe la crpine de la conduite daspiration de la
station de pompage situe laval. Un quipement de vidange compos dune
manchette DN 200 et dune vanne opercule DN 200 complte ce puisard qui
lextrieur, dbouche dans un regard de pompage. Il est suppos que les eaux des
oprations de nettoyages de la cuve seront vacues par pompage laide dun
groupe motopompe mobile.
Un voile en bton arm tanche, dpaisseur 28cm raccord au radier par un gousset
et une semelle dpaisseur 45cm.
Une couverture en forme de coupole, en bton arm de 15cm dpaisseur, bord en
rive par un acrotre de 15cm dpaisseur, de 40cm de hauteur et traverse par huit
(08) goulottes, permettant lvacuation des eaux pluviales. Au sommet de la coupole
est positionn un lanterneau daration mini de quatre lucarnes protges par des
persiennes et un grillage moustiquaire en acier galvanis. Cette coupole reois un
complexe disolation thermique et dtanchit multicouche et trois trmies avec
relevs permettant laccs la cuve et fermes par des chssis en acier inoxydable
de dimensions appropries (trou dhomme de 1.00mx1.00m permettant linstallation
dune chelle crinoline ; une ouverture jour sur le dessus du lanterneau
galement de 1.00mx1.00m ; une trappe de manuvre au dessus de la crpine de la
conduite daspiration de la station de pompage.
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Cotes
(m)
N1 fond de fouille
fondation
N2 Base
cuve
N3 Radier
cuve
N5
crpine
N6 plan
d'eau
Rservoir
BRA 307.90 308.30 310.80 309.30 315.30
Tableau 3: dtails des diffrents niveaux du rservoir deau BRA
Photo 2 : Vue dune bche de stockage en construction
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VI.3. La station de pompage
La station de pompage est constitue dune ossature en bton arm, partiellement enterre,
mise en uvre sur une forme de bton de propret de 0.10 m dpaisseur et comprenant :
Un radier gnral de 25cm dpaisseur, couvrant toute la surface intrieure du
btiment de 12.75mx8.80m. Dans ce radier est implante une partie en dcaiss de
2.40mx3.60m permettant la mise en place de la tuyauterie daspiration de diamtre
1000mm ;
Des voiles enterres de 20cm dpaisseur et de 3.20m de hauteur, avec poteaux
incorpors reportant sur les supports horizontaux et verticaux sur le radier ;
Dans ces voiles seront incorpores des manchettes dancrage de diamtre 1000mm
permettant les raccordements des canalisations daspiration depuis le rservoir et le
refoulement.
Une superstructure en lvation au-dessus du terrain naturel, prvus en maonnerie
renforce par des raidisseurs verticaux et chanages horizontaux en bton arm, le
tout destin recevoir un enduit ciment sur les parements intrieurs et extrieurs .
Dans ces parois en lvation sont prvues des rservations pour chssis dclairage
sur les longs des pans et les accs sur les pignons ;
Un niveau intermdiaire partiel, constitu dune dalle en bton arm de 25cm
dpaisseur, situ le long du pignon, reposant sur un poteau intermdiaire 20x30cm
servant de support aux armoires lectriques et les accs des quipements. Les
rservations sont prvues dans cette dalle intermdiaire pour la mise en place des
escaliers daccs et garde corps mtallique en rive de dalle ;
Des massifs en bton arm implants pour servir de support aux quipements
hydrauliques (pompes et canalisations etc..). Les massifs recevant des quipements
qui transmettent des vibrations (pompes) seront dsolidariss de la structure du
btiment ;
Le long des massifs supports, il sera incorpor, en outre , un caniveau dans le radier
pour ramener les eaux vers le regard destin tre quip de pompe de relevage
pour vacuer les eaux de ruissellement vers lextrieur ;
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Une toiture en bton arm, compose de poutre de 30cmx70cm, de 8.80m de porte,
supportant une dalle en bton de 16cm dpaisseur destine recevoir un complexe
dtanchit.
Ces poutres serviront, en outre, de support aux chemins de roulement des palans de trois
(03) tonnes prvus pour la manutention des quipements de la station de pompage.
La dalle sera termine en rive par un relev format acrotre, au travers duquel seront
rservs des passages pour vacuation des eaux de pluies.
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VII. LES ESSAIS GEOTECHNIQUES
But
Cette tape a pour objet, de dfinir plus prcisment la stratigraphie et les
caractristiques physiques et mcaniques des sols et de prciser la profondeur de la nappe
phratique.
Les rsultats ainsi obtenus doivent permettre de juger de la continuit et de
l'homognit des sols de fondation de l'ouvrage concern et de localiser les difficults
gotechniques et les zones difficiles ("points dlicats"), tels que les terrains compressibles,
les zones instables, les formations solubles
Pour des ouvrages poss au sol ou semi enterrs tels que les chteaux d'eau, les
rservoirs et les cuves, il y a lieu de prvoir des sondages (destructifs, carotts
ventuellement, pntromtriques), de mme lutilisation du pressiomtre est envisager.
Ceci permettra de tester l'homognit des sols, et mme, si l'importance des problmes le
justifie, de caractriser mcaniquement les familles de sols rencontrs (caractristiques de
cisaillement et de compressibilit par exemple) par des essais classiques de mcanique des
sols en nombre limit. La pose de pizomtres, ce stade, peut tre trs utile.
Ces diffrents essais permettront de dterminer :
La nature des sols de fondations ;
La contrainte admissible du sol qad ;
Les tassements prvisibles sous les ouvrages ;
Les prcautions observer ;
Les caractristiques mcaniques du sol, serviront pour la dtermination du niveau dassise et
du type de fondations de louvrage.
C est ainsi quil a t effectu sur le site RA, dans lemprise du chteau deau, de la bche
semi-enterre, et de la station de pompage, des tudes gotechniques (des sondages la
pelle, un essai pressiomtrique sous le chteau, des essais pntromtriques, des essais
granulomtriques, des essais proctor et les limites dAtterberg).
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VII.1. Les essais in situ
Les essais in situ sont des essais effectus, sur le site et dont les rsultats seront analyss
ultrieurement. Ces essais sont dtaills ainsi quil suit :
VII.1.1. Le sondage pdologique carott
Il a t effectu, sous chacun des ouvrages du site RA, des sondages carotts la
pelle, sur une profondeur de 3.50m pour la station de pompage et de 3.30m pour le chteau
et la bche de stockage. Ces sondages carotts, ont pour objectif, dune part davoir une
trs bonne identification des sols en profondeur et dautre part de fournir du matriel pour
les essais au laboratoire.
Un autre sondage lourd et destructif a t excut sous lemprise du chteau. Ce
sondage est excut pour lessai pressiomtrique. Elle a t effectue avec une petite
sondeuse jusqu 11.00m de profondeur.
Ces diffrents sondages ont permis dtablir la coupe gotechnique ci dessous.
0.00m 0.000.00m
0.50m
1.80m
2.50m
3.50m
Argile sableuse
Carapace
latritique
Grave latritique
Argile
latritique
kaolonise
graveleuse
Coupe gotechnique
sous la station de
pompage
Argile sableuse
Cuirasse
Argile graveleuse
0.25m
1.20m
2.80m
3.30m
Argile
latritique
kaolonise
graveleuse
0.40m
Argile graveleuse
Argile sableuse
Cuirasse
Argile
latritique
kaolonise
graveleuse
0.70m
1.90m
3.30m
Coupe gotechnique
sous le chteauCoupe gotechnique sous la bche
Figure 2:Coupe gotechniques
sous les ouvrages
Figure 2: Coupe gologique sous les diffrents ouvrages
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VII.1.2. Lessai pressiomtrique
Lessai pressiomtrique est effectu dans lemprise du chteau deau.
Principe :
Lessai pressiomtrique consiste, effectuer une mise en charge latrale du terrain,
grce une sonde, descendue dans un avant trou sensiblement de mme diamtre ,
parfaitement ralis, car il ne doit pas modifier les caractristiques du sol in situ.
Cette sonde est dilatable radialement par application dune pression interne
croissante. On dtermine les dformations correspondantes en mesurant la variation du
volume de la cellule centrale.
La dilatation est obtenue par injection deau sous pression dans une cellule de
mesure constitue, par une gaine en caoutchouc comprise entre deux cellules de garde, de
mme diamtre, destines assurer une rpartition sensiblement uniforme des contraintes
et des dformations au droit de la cellule de mesure.
Lessai pressiomtrique sur le site de RA est conduit comme suit :
Ralisation dun sondage lourd destructif jusqu 11.00m de profondeur ;
Excution dessai pressiomtrique tous les un mtre partir de 3.00m jusqu 10.00m
11.00m
10.00m
8.00m
6.50m
1.50m
0.50m
0.00m
Arne grenue
Arne granitique argileuse
Argile latritique ocre
Argile latritique
graveleuse plus
grains de quartz
Carapace latritique
Terrain vgtal
Figure 3: coupe gotechnique sous le
chteau pour l'essai pressiomtrique
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- Figure 3:Coupe gotechnique sous le chteau
VII.1.3. Rsultats de lessai pressiomtrique
Les rsultats de lessai pressiomtrique servent pour le calcul de la stabilit des
fondations (superficielles et profondes) et celui des tassements, dans le cas o les
phnomnes de consolidation ne sont pas prpondrants. Pour les calculs de la capacit
portante et du tassement, on utilisera les formules de L.Mnard.
Les rsultats de lessai pressiomtrique sous le chteau se trouvent dans le tableau
ci-dessous.
Ce tableau donne la profondeur de lessai, le module de dformation le rapport lP
E et la
pression limite.
Profondeur (m) 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00
Module de
dformation E 642 228 188 51 67 119 97 225
Pression Limite Pl 31 22 21 16 14 15 16 26
Rapport E/Pl 12 10 9 3 5 8 6 9
Tableau 4:Les rsultats de lessai pressiomtrique sous le chteau
Le tableau qui suit donne les diffrentes couches et la pression limite moyenne dans
chaque couche.
Tableau 5: Tableau de la pression limite dans chaque couche
Profondeur (m) De 3,00m
6,50m De 6,50m
8,00m De 8,00m
10,00m
Couche gologique
Argile latritique graveleuse plus
de grains de quartz
Argile Ocre Arne granitique
argileuse
Pression limite moyenne (Bars)
19,39 14,5 15,49
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Le module de dformation E sert pour les calculs de tassement ;
La pression limite Pl, qui correspond par dfinition la limite de rupture du terrain, intervient
dans les calculs de stabilit des fondations.
Le rapport lP
E est une caractristique du sol tudi. On trouve des valeurs leves de ce
rapport (12-30) pour les sols surconsolids tandis que les faibles valeurs (5-8) se rencontrent
plutt dans les terrains alluvionnaires. Statistiquement, ce rapport varie entre 8 et 12 pour les
sols courants. Les valeurs de lP
E gales 3 et 5 (trouve la profondeur 6.00m et 7.00m)
montre gnralement que le terrain a t remani ou altr. Ce remaniement peut tre
produit accidentel pendant lessai.
En comparant les valeurs du rapportlP
E du tableau N5 avec le tableau indiquant lordre de
grandeur du rapport lP
E voir annexes N12 nous en concluons que le terrain est :
Normalement consolid entre 3.00m et 6.00m
Altr ou remani entre 6.00m et 8.00m
Sous-consolid entre 8.00m et 10.00m
VII.1.4. Essai pntromtrique
Principe
Lessai pntromtrique consiste enfoncer dans le sol un train de tiges (de diamtre
compris entre 3 et 6 cm). Selon le mode de pntration, on distingue :
Le pntromtre dynamique : dont le train de tiges est enfonc par battage dune
masse connue, souleve dune hauteur h connue, et qui percute le train de tiges. Le
train de tiges est enfonc laide dun mouton (masse frappante) de petites
dimensions. On compte le nombre de coups N ncessaire pour enfoncer le train de
tiges de 10cm de diamtre .On dduit la rsistance de la pointe grce la formule
des hollandais
HgMMMe
MPp
et
A
Rq
p
d Avec A : la section de la pointe
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M : Masse frappante appele mouton en Kg
M : Masse frappe compose du pntromtre et de ses accessoires
H : Hauteur de chute de la masse frappante
e : Pntration moyenne par coup
On reporte alors le nombre de coup ou de la rsistance en pointe RP en fonction de la
profondeur.
Le pntromtre Statique : dont le train de tiges est enfonc laide dun vrin
install sur un vhicule lourd. Le train de tiges, termin par une pointe, est enfonc
avec une vitesse lente et constante. Il permet dobtenir sparment la contrainte sous
la pointe qd et la rsistance au frottement fs.
Les rsultats sont reprsents par des graphiques donnant qd et fs en fonction de la
profondeur
Lessai pntromtrique est ralis au droit de chaque ouvrage, sur une profondeur de
4.20m .Les rsultats obtenus partir de ces essais, excuts en fond de fouille sont donns
dans le tableau ci-dessous.
Ouvrages Profondeur (m) Contrainte qd (Mpa)
Chteau d'eau
Fond de fouille 0,50 m 0,15
A partir de 0,50 m 0,25
Bche de stockage
Fond de fouille 0,40m 0,15
A partir de 0,40 m 0,25
Station de pompage
De 0,40 2,80 m 0,40
De 0,40 2,80 m 0,25
A partir de 2,80 m 0,40
Tableau 6: Les contraintes dans le sol en fonction de la profondeur sous diffrents ouvrages
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VII.1.5. Influence de la fondation sur louvrage
Les essais gotechniques effectus sur le site RA, ont t fait au plus 11.00m de
profondeur sur la couche darne grenue.
Le radier du chteau a un diamtre de 18.60m et celui de la bche 23.60m. Nous savons
que linfluence dun radier ou dune fondation peut atteindre une profondeur gale la plus
grande dimension du radier ou de la fondation de louvrage. Dans notre cas linfluence du
radier peut atteindre 18.60m de profondeur pour le chteau et 23.60m pour la bche.
Ceci tant, nous pouvons conclure que la profondeur de sondage de 11.00m, semble
insuffisante pour les sondages ncessaires pour les essais.
VII.2. Les essais de laboratoire
Il a t effectu sur le site RA, deux essais de laboratoire, qui sont lessai granulomtrique
et lessai proctor.
VII.2.1. Lanalyse granulomtrique
Lanalyse granulomtrique a pour but de dterminer, les proportions pondrales des
grains de diffrentes tailles dans le sol.
Elle seffectue :
Par tamisage (tamis maille carre) pour les diamtres suprieurs 80 m . Un
mode de reprsentation commode des rsultats de lanalyse granulomtrique est le
trac de la courbe granulomtrique. Elle reprsente pour chaque dimension dy de
particule, le poids (ou masse) y des particules de cette taille ou de tailles
infrieures. Ce poids est exprim en pourcentage par rapport au poids total de la
matire sche de lchantillon tudi. La courbe est trace en coordonnes semi-
logarithmiques. En abscisse nous avons les diamtres des tamis correspondant aux
diamtres des refus et en ordonne est report le pourcentage des tamisats
cumuls.
Par sdimentomtrie pour les grains plus fins de diamtre infrieur 80 m . Lessai
consiste laisser une suspension de sol se dposer au fond dune prouvette pleine
deau. Plus les grains sont fins, plus la vitesse de dcantation est lente conformment
la loi de Navier Stockes sur la vitesse de chute de billes sphrique dans leau
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VII.2.2. Lessai proctor
Lessai proctor a pour but de dterminer, pour un compactage normalis dintensit donne,
la teneur en eau optimale ( % ) et le poids spcifique sec maximal ( d )
Le sol en place est prlev, et soigneusement homognis. Dans une moule Proctor de
diamtre mmmoule 6.101 et de hauteur mmhmoule 117 . On compacte le matriau pour
diffrente teneur en eau. Le compactage est fait en trois (3) couches et chaque couche est
compacte 25 coups. La hauteur de chute de la dame de compactage est cmhchute 50.30 et
sa masse est Kgmd 460.2 . Loptimum proctor est atteint lorsque laugmentation du poids
de sol humide est infrieure la diffrence des quantits deau ajoute pour les derniers
compactages.
Ces deux facteurs influencent fortement sur le compactage dun sol :
La teneur en eau : Pour une nergie de compactage donne, si on fait varier la
teneur en eau % dun chantillon de sol et lon reprsente graphiquement la
variation du poids spcifique d en fonction de cette teneur en eau, on obtient une
courbe en cloche qui reprsente lOptimum Proctor. Cela sexplique par le fait que si
la teneur en eau est leve, leau absorbe une partie importante de lnergie de
compactage sans aucun profit de plus elle occupe la place des grains solides . Par
contre si la teneur en eau est trop, leau joue un rle de lubrifiant non ngligeable.
Linfluence de la nature des sols : La forme de la courbe Proctor est fonction de la nature du
sol. Plus le sol est fin et plus loptimum est marqu (cest le cas de lagrile plastique) et plus
le sol est sablonneux plus la courbe est aplatie.
Masse de la
dame (Kg)
Hauteur de
chute (cm)
Nombre de
coups par
couche
Nombres de
couches
45,7 25 3 2,71ESSAI P
RO
CTO
R
Energie de compactage
Kj/dm3
Proctor
Normal 30,5 25 3 0,59
Proctor
Modifi
Tableau 7:Conditions Normalises pour les essais proctor
Les rsultats des essais proctor effectus sur le site se trouvent voir annexes N6-7-8
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Les valeurs de la teneur en eau optimale ( % ) et le poids spcifique sec maximal ( d ) sont
obtenues aprs avoir trac la courbe d en fonction de % et correspond loptimum de la
courbe.
La teneur en optimale % et la densit sche d des rsultats des essais effectus sur le
site RA se trouvent dans le tableau ci-dessous. Les courbes proctor se trouvent aux
annexes N11-12-13
ESSAI PROCTOR
Ouvrage Teneur en eau
(%)
Densit sche
d (kN/m3)
Chteau d'eau 12,5 18
Bche semi-enterre 11,7 20
Station de pompage 13,4 18,8
Tableau 8: Tableau des optimums proctor sous les diffrents ouvrages
Bche Chteau Station de pompage
Limite de liquidit wl (%) 43 70 40
Limite de plasticit wp (%) 22 30 24
Indice de plasticit Ip (%) 21 40 16
Etat du sol Plastique Plastique Plastique
Tableau 9: Les rsultats des limites d'Atterberg au droit de chaque ouvrage
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VII.3. Interprtation des rsultats
Lallure de la courbe proctor (voir Annexes), trs aplatie, montre que le matriau en
place au droit de chaque ouvrage est de nature argilo-sableux.
Cette couche se retrouve une profondeur de 0.50m sur les diffrentes coupes
gologiques issues des sondages.
Les rsultats des limites dAtterberg nous amne conclure que ces matriaux sont
plastiques.
Ces matriaux pourront donc constituer priori un bon remblai du point de vue
tolrance lexcution, car peu sensibles la teneur en eau.
Il serait plus intressant, pour ltude gotechnique, deffectuer des essais de
cisaillement sur le sol :
Lessai de cisaillement, non consolid, non drain pour connatre le comportement du
terrain court terme ;
Lessai de cisaillement, consolid, drain, pour connatre le comportement du terrain
long terme ;
VII.4. Calcul de la capacit portante du sol
Pour le calcul de la capacit portante des fondations nous utiliserons la formule de
Mnard relative aux fondations superficielles. La capacit portante des fondations
superficielles est donne par la formule:
00 PPkqq ld adq
Avec
0qqd : La surcharge qui entranerait la rupture du sol
q0 : la contrainte au niveau de la fondation avant sa construction
P0 : Pression horizontale du terrain au repos au moment de lessai P0=0
k : Coefficient de proportionnalit qui dpend du type de terrain, de la profondeur
dencastrement D, et de la forme de la fondation
Compte tenu du faible encastrement du radier 3.60m, on peut ngliger la contrainte verticale
au niveau du sol de fondation q0=0 et on prend un coefficient de scurit gal 3.
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La pression limite est la moyenne gomtrique des valeurs nettes (Pl-P0) sur toute
lpaisseur des couches compressibles, compte tenu de la faible paisseur de ces couches
par rapport la largeur du radier (rgle R4 de la notice gnrale Mnard D 60)
La pression limite vaut alors :
8 2616151416212231 lP = 1939 kpa
Or cette valeur est trs suprieure, compare la plus petite valeur de la pression limite
obtenue dans la couche dargile ocre qui est de 1400kpa. Pour tre dans le cas, le plus
dfavorable, nous utiliserons la valeur minimale de la pression limite qui est Pl=1400kpa pour
le calcul de la capacit portante du sol.
En admettant que lencastrement quivalent est gal lencastrement rel, on a donc
31.065.11
60.3
R
D On prend alors K=0.8 la capacit portante du sol sera alors
lad pK
q 3
ce qui donne Mpabarsqad 40.073.340.13
8.0
La capacit portante du sol est qad0.40Mpa
Cette valeur de la capacit portante, correspond la capacit portante dune couche de
grave latritique.
VII.5. Calcul du tassement
Lestimation du tassement seffectue dans le cas dune multicouche couche, laide de la
formule
in
i i
iii
h
zdzz
zzzs
10
Formule dans laquelle
z Est la contrainte verticale la profondeur z, due la surcharge apporte au
terrain par la fondation ;
z Est le module pressiomtrique la profondeur z ;
z Coefficient de structure, variable selon la nature du matriau et le rapport lP
E
obtenu avec le pressiomtre ;
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