VI.1. Introduction
Afin d’assurer l’alimentation jusqu’à tous les points souhaités, il faut mener des calculs pour fournir une quantité suffisante et pour dimensionner les divers ouvrages qui vont jouer le grand rôle dans la distribution. Ces ouvrages sont entre autres : les réservoirs, la bâche d’aspiration, les chambres de purge, les chambres de ventouses, la pompe, etc.
Pour cela, nous allons analyser tous les détails nécessaires partant de l’amont au lieu de captage jusqu’au lieu de distribution en aval.
VI.2. Le stockage
Le stockage est assuré par un dispositif appelé «réservoir » qui relie les installations d’adduction et de distribution.
VI.2.1. Définition et rôle des réservoirs
Un réservoir est un ouvrage destiné à emmagasiner l’eau dans le but de l’utiliser en cas de panne ou d’entretien éventuel. Il constitue une sécurité pendant les heures de pointes et peut servir de secours lors des incendies.
Le besoin en eau de l’homme pendant la journée et la nuit est différent, pour certaines périodes, la production peut être plus élevée que la consommation (la nuit) et pendant la journée, la consommation est souvent plus élevée que la production. De ceci, le rôle du réservoir sera important. Il sert donc :
- De restituer de l’eau au moment des heures de pointe ;
- La régulation des consommations journalières ;
- La réserve de sécurité en cas d’accident d’exploitation, par exemple
- Rupture de la conduite ;
- Arrêt de pompage dû à la panne de la pompe ou coupure d’électricité.
- La régulation de la pression dans le réservoir de distribution
VI.2.2. Types de réservoirs
On distingue les différents réservoirs selon les matériaux qui les constituent ainsi que leur position d’emplacement :
Suivant les matériaux, on distingue :
- Les réservoirs métalliques ;
- Les réservoirs en béton armé ;
- Les réservoirs en maçonnerie.
Suivant la position d’emplacement :
- Les réservoirs enterrés ;
- Les réservoirs semi-enterrés ;
- Les réservoirs surélevés.
Ces réservoirs peuvent avoir des formes circulaires, rectangulaires ou quelconques.
VI.2.3. Dimensionnement des réservoirs
Dans notre réseau, nous distinguons : la (chambre collectrice), la bâche d’aspiration, le réservoir qui servira de tambon entre le refoulement et la distribution, les réservoirs permettant la distribution aux diverses bornes fontaines servant les différentes collines.
VI.2.3.1. Capacité des réservoirs
Lors de l’étude d’un réservoir ; la première chose à considérer est la capacité qu’il doit fournir. Cela va dépendre de différence entre la quantité fournie par la source et la quantité d’eau nécessaire à la consommation. Elle dépendra également des variations horaires, des débits de distributions des heures et du débit de pompage. On distingue deux sortes de capacité du réservoir :
- La capacité théorique ;
- La capacité pratique.
VI.2.3.1.1. La capacité théorique
Cette capacité se détermine soit graphiquement ou numériquement.
A partir des données suivantes :
- La consommation horaire
- Les afflux dans le réservoir
On détermine la courbe des consommations lesquelles sont désignées par et la courbe cumulée des afflux qui est désignée par . La capacité théorique sera égale à la somme des 2 distances maximales entre les courbes de consommations cumulées et les afflux cumulés se trouvant chacune à un côté de la courbe.
On réalise le découpage horaire en tranche horaire pendant lesquelles les débits restent sensiblement constants. Pour chaque tranche horaire, on calcule la différence entre l’afflux horaire et la consommation horaire.
(6.1)
Si le réservoir est vide
Si le réservoir se rempli dans cette tranche
La somme des différences indique la capacité nécessaire théorique du réservoir. En principe l’intervalle de distribution pris comme référence est de 24h.
(6.2)
(6.3)
Capacité
Avec :
: débit entré du réservoir
: débit sortant du réservoir
Le débit horaire sortant du réservoir moyen sera :
Suivant le milieu ou se situe le projet, on distingue les coefficient horaires suivants :
|
Temps (h)
|
0 - 2
|
2 - 6
|
6 - 7
|
7 - 12
|
12 - 14
|
14 - 19
|
19 - 22
|
22 - 24
|
|
coefficient
|
0
|
0,3
|
2,0
|
1,0
|
1,5
|
1,7
|
0,15
|
0
|
Tableau VI.1 : Coefficient horaires en milieu rural
|
Temps (h)
|
0 - 2
|
2 - 6
|
6 - 7
|
7 - 12
|
12 - 14
|
14 - 19
|
19 - 22
|
22 - 24
|
|
coefficient
|
0
|
0,3
|
2,0
|
1,2
|
2,10
|
1,8
|
1,0
|
0,5
|
Tableau VI.2 : Coefficient horaires en milieu urbain
VI.2.3.1.2. Capacité pratique
Un réservoir emmagasine l’eau en quantité suffisante pour les bénéficiaires sans qu’elle passe de jours dans la cuve.
La capacité pratique sera : Capacité théorique Coefficient de pointe
La capacité pratique sera : Capacité théorique 1,5
VI.2.3.2. Réservoir de refoulement (R1)
|
T(h)
|
T
|
Ch
|
QSM
(m3/h)
|
QSP
(m3/h)
|
QSP
(m3)
|
VSC
(m3)
|
QE
(m3/h)
|
QEP
(m3)
|
VEC
(m3)
|
VEC – VSC
(m3)
|
|
0 - 2
|
2
|
0
|
12,2
|
0
|
0
|
0
|
29,3
|
58,6
|
58,6
|
58,6
|
|
2 - 6
|
4
|
0,3
|
12,2
|
3,66
|
14,64
|
14,64
|
29,3
|
117,2
|
175,8
|
161,16
|
|
6 - 7
|
1
|
2
|
12,2
|
24,4
|
24,4
|
39,04
|
|
|
175,8
|
136,76
|
|
7 - 12
|
5
|
1
|
12,2
|
12,2
|
61
|
100,04
|
|
|
175,8
|
75,76
|
|
12 - 14
|
2
|
1,5
|
12,2
|
18,3
|
36,6
|
136,64
|
|
|
175,8
|
39,16
|
|
14 - 19
|
5
|
1,7
|
12,2
|
20,74
|
103,7
|
240,34
|
|
|
175,8
|
-64,54
|
|
19 - 20
|
1
|
0,15
|
12,2
|
1,83
|
1,83
|
242,17
|
|
|
175,8
|
-66,37
|
|
20 - 22
|
2
|
0,15
|
12,2
|
1,83
|
3,66
|
245,83
|
29,3
|
58,6
|
234,4
|
-11,43
|
|
22 - 24
|
2
|
0
|
12,2
|
1,83
|
3,66
|
249,49
|
29,3
|
58,6
|
293
|
43,51
|
Dimensionnement du réservoir de refoulement (R1)
La capacité théorique du réservoir de refoulement est de :
La capacité pratique du réservoir de refoulement est de :
soit un réservoir de
VI.2.3.3. Réservoirs pour la distribution
Le réseau-projeté alimentera principalement la population par des bornes fontaines. La répartition des ouvrages est montrée par le tableau ci-dessous.
|
Colline
|
N° du réservoir
|
Nombre de bornes fontaines
|
|
MUBUGA
|
R1, R2
|
5
|
|
GATONGO
|
R3
|
4
|
|
GITARAMUKA
|
R4
|
8
|
|
NYABIHANGA
|
R5
|
6
|
Tableau VI.3 : Répartition des ouvrages de distribution
La capacité des différents réservoirs est déterminée dans les tableaux suivants :
|
T(h)
|
T
|
Ch
|
QSM
(m3/h)
|
QSP
(m3/h)
|
QSP
(m3)
|
VSC
(m3)
|
QE
(m3/h)
|
QEP
(m3)
|
VEC
(m3)
|
VEC – VSC
(m3)
|
|
0 - 2
|
2
|
0
|
2,592
|
0
|
0
|
0
|
2,592
|
5,184
|
5,184
|
5,184
|
|
2 - 6
|
4
|
0,3
|
2,592
|
0,7776
|
3,11
|
3,11
|
2,592
|
10,368
|
15552
|
12,442
|
|
6 - 7
|
1
|
2
|
2,592
|
5,184
|
5,184
|
8,294
|
2,592
|
2,592
|
18,144
|
9,85
|
|
7 - 12
|
5
|
1
|
2,592
|
2,592
|
12,96
|
21,254
|
2,592
|
12,96
|
31,104
|
9,85
|
|
12 - 14
|
2
|
1,5
|
2,592
|
3,888
|
7,776
|
29,03
|
2,592
|
5,184
|
36,288
|
7,258
|
|
14 - 19
|
5
|
1,7
|
2,592
|
4,4064
|
2,2032
|
51,062
|
2,592
|
12,96
|
49,248
|
-1,814
|
|
19 - 20
|
1
|
0,15
|
2,592
|
0,3885
|
0,3885
|
51,45
|
2,592
|
2,592
|
51,84
|
0,39
|
|
20 - 22
|
2
|
0,15
|
2,592
|
0,3885
|
0,777
|
52,227
|
2,592
|
5,184
|
57,024
|
4,797
|
|
22 - 24
|
2
|
0
|
2,592
|
0
|
0
|
52,2275
|
2,592
|
5,184
|
62,208
|
9,981
|
Dimensionnement du réservoir (R2)
Capacité théorique du réservoir R2 est de :
Capacité du réservoir R2 :
Dimensionnement du réservoir R3
|
T(h)
|
T
|
Ch
|
QSM
(m3/h)
|
QSP
(m3/h)
|
QSP
(m3)
|
VSC
(m3)
|
QE
(m3/h)
|
QEP
(m3)
|
VEC
(m3)
|
VEC – VSC
(m3)
|
|
0 - 2
|
2
|
0
|
2,088
|
0
|
0
|
0
|
2,088
|
4,176
|
4,176
|
4,176
|
|
2 - 6
|
4
|
0,3
|
2,088
|
0,6264
|
2,5
|
2,5
|
2,088
|
8,352
|
12,5188
|
10,012
|
|
6 - 7
|
1
|
2
|
2,088
|
4,176
|
4,176
|
6,676
|
2,088
|
2,088
|
14,6
|
7,924
|
|
7 - 12
|
5
|
1
|
2,088
|
2,088
|
10,44
|
17,116
|
2,088
|
10,44
|
25,04
|
7,924
|
|
12 - 14
|
2
|
1,5
|
2,088
|
3,132
|
2,264
|
23,38
|
2,088
|
4,176
|
29,216
|
5,836
|
|
14 - 19
|
5
|
1,7
|
2,088
|
3,5496
|
17,748
|
41,128
|
2,088
|
10,44
|
39,656
|
-1,472
|
|
19 - 20
|
1
|
0,15
|
2,088
|
0,31320
|
0,3132
|
41,4412
|
2,088
|
2,088
|
41,744
|
0,303
|
|
20 - 22
|
2
|
0,15
|
2,088
|
0,3132
|
0,6264
|
42,06762
|
2,088
|
4,176
|
45,92
|
3,853
|
|
22 - 24
|
2
|
0
|
2,088
|
0
|
0
|
42,0676
|
2,088
|
4,176
|
50,096
|
8,0284
|
Capacité théorique est de :
Capacité pratique est de :
Le réservoir R3 aura comme capacité de pour question de sécurité.
Dimensionnement du réservoir R4
|
T(h)
|
T
|
Ch
|
QSM
(m3/h)
|
QSP
(m3/h)
|
QSP
(m3)
|
VSC
(m3)
|
QE
(m3/h)
|
QEP
(m3)
|
VEC
(m3)
|
VEC – VSC
(m3)
|
|
0 - 2
|
2
|
0
|
3,492
|
0
|
0
|
0
|
3,4926
|
6,984
|
6,984
|
6,98
|
|
2 - 6
|
4
|
0,3
|
3,492
|
1,0476
|
4,19
|
4,19
|
3,4926
|
13,368
|
20,952
|
16,76
|
|
6 - 7
|
1
|
2
|
3,492
|
6,984
|
6,984
|
11,174
|
3,4926
|
3,492
|
24,44
|
13,23
|
|
7 - 12
|
5
|
1
|
3,492
|
3,492
|
17,46
|
28,634
|
3,4926
|
17,46
|
41,9
|
13,27
|
|
12 - 14
|
2
|
1,5
|
3,492
|
5,238
|
10,476
|
39,11
|
3,4926
|
6,984
|
48,84
|
9,73
|
|
14 - 19
|
5
|
1,7
|
3,492
|
5,9364
|
29,682
|
68,792
|
3,4926
|
17,46
|
66,3
|
-2,49
|
|
19 - 20
|
1
|
0,15
|
3,492
|
0,5238
|
0,5238
|
69,3138
|
3,4926
|
3,492
|
69,792
|
0,48
|
|
20 - 22
|
2
|
0,15
|
3,492
|
0,5238
|
1,0476
|
70,3614
|
3,4926
|
6,984
|
76,776
|
6,41
|
|
22 - 24
|
2
|
0
|
3,492
|
0
|
0
|
70,3614
|
3,4926
|
6,984
|
83,76
|
13,39
|
Capacité théorique est de :
Capacité pratique est de :
Dimensionnement du réservoir R5
|
T(h)
|
T
|
Ch
|
QSM
(m3/h)
|
QSP
(m3/h)
|
QSP
(m3)
|
VSC
(m3)
|
QE
(m3/h)
|
QEP
(m3)
|
VEC
(m3)
|
VEC – VSC
(m3)
|
|
0 - 2
|
2
|
0
|
2,7
|
0
|
0
|
0
|
2,7
|
5,4
|
5,4
|
5,4
|
|
2 - 6
|
4
|
0,3
|
2,7
|
0,81
|
3,24
|
3,24
|
2,7
|
10,8
|
16,2
|
12,96
|
|
6 - 7
|
1
|
2
|
2,7
|
5,4
|
5,4
|
8,64
|
2,7
|
2,7
|
18,9
|
10,26
|
|
7 - 12
|
5
|
1
|
2,7
|
2,7
|
13,5
|
22,14
|
2,7
|
13,5
|
32,4
|
10,26
|
|
12 - 14
|
2
|
1,5
|
2,7
|
4,05
|
8,1
|
30,24
|
2,7
|
5,4
|
37,8
|
7,56
|
|
14 - 19
|
5
|
1,7
|
2,7
|
4,59
|
22,95
|
53,19
|
2,7
|
13,5
|
51,3
|
-1,89
|
|
19 - 20
|
1
|
0,15
|
2,7
|
0,405
|
0,405
|
53,595
|
2,7
|
2,7
|
54,0
|
0,405
|
|
20 - 22
|
2
|
0,15
|
2,7
|
0,405
|
0,81
|
54,405
|
2,7
|
5,4
|
59,4
|
4,995
|
|
22 - 24
|
2
|
0
|
2,7
|
0
|
0
|
54,405
|
2,7
|
5,4
|
64,8
|
10,395
|
Capacité théorique est de :
Capacité pratique est de :
VI.3. Dimensionnement des réservoirs du projet
Le dimensionnement tiendra compte de la hauteur du dessus du radier, de la hauteur utile d’eau portant du volume d’eau dans le réservoir. D’après André Dupont dans Tome II, la hauteur de l’eau dans le réservoir peut varier entre 3m et 6m et dans certaines conditions peuvent atteindre 8m.
Diamètre : Ayant déjà déterminé le volume de chaque réservoir, nous pouvons utiliser les formules de FONLLADOSA pour le calcul des diamètres.
(6.4)
Avec :
: Diamètre du réservoir
: Volume du réservoir en
Hauteur : On distingue la hauteur utile et la hauteur libre avec FONLLADOSA, la hauteur utile est donnée par la formule suivante :
(6.5)
La hauteur libre est celle entre le niveau d’eau et le bord supérieur du réservoir.
- Bâche d’aspiration
On a:
Pour permettre l’aération dans la bâche d’aspiration, il faut laisser au dessus de l’eau 0,40m, on a donc la hauteur totale :
- Réservoir de refoulement de MUBUGA
On a:
Pour la hauteur intérieure, nous ajoutons :
- Une épaisseur de 0,35m réservé à l’air au-dessus du trop plein ;
- Une épaisseur de 0,35m réservée à l’air au dessus du trop plein ;
- Une épaisseur de l’eau de 0,40m qui doit rester au dessus de la conduite de distribution pour éviter des entrées d’air dans la canalisation ;
- La hauteur intérieure :
- Les réservoirs de distribution
Avec ces mêmes formules, nous obtenons les caractéristiques des réservoirs proposés :
|
Volume
(m3)
|
Diamètre intérieur
(m)
|
Diamètre extérieur
(m)
|
Hauteur intérieur
(m)
|
|
30
|
4.36
|
5.16
|
2.4
|
|
25
|
4.1
|
4.9
|
2.3
|
|
20
|
3.82
|
4.62
|
2.24
|
Tableau VI.4: Dimension des différents réservoirs
Reservoir de 20m3
Reservoir de 25m3
Reservoir de 30m3
VI.3.1. Dimensionnement de la bâche d’aspiration
VI.3.1.1. Dalle couverture
Soit une dalle rectangulaire avec dimensions :
Suivant la norme DIN 1045
La hauteur :
Avec :
: Hauteur de l’élément (dalle)
: Portée de l’élément (dalle)
: Coefficient selon les conditions d’appuis
Avec :
: Épaisseur de la dalle
: Hauteur utile
: Enrobage
: Diamètre de l’acier
VI.3.1.1.1. Calcul des charges
On distingue :
- Les charges permanentes dues aux poids propres de l’élément par unité de surface ;
- Les charges d’exploitation par unité de surface.
- a) Calcul des charges permanentes
Où :
: Charge permanente
: Poids volumique du béton
: Épaisseur de la dalle
Charge de revêtement :
Charge d’exploitation :
- b) Calcul des charges totales
VI.3.1.1.2. Calcul des sollicitations
- a) Calcul des moments en travée
La dalle porte dans deux directions
- b) Calcul des moments aux appuis
on a le cas où
VI.3.1.1.3. Détermination de la section des armatures
- En travée
Selon DIN 1045,
On calcule les moments fléchissant réduits () à partir de la relation :
Où :
: Moment fléchissant réduit
: Moment en travée dans le sens de et
: Largeur de la dalle prise égale à 1m
: Hauteur utile
: Résistance de calcul du béton pour,
Acier utilisé et
on a armatures simples.
Où :
: Coefficient lu sur le tableau en fonction de
: limite d’élasticité des aciers utilisés
Détermination de en fonction de
Dans le tableau 5.2, on a :
Choix :
; on a armatures simples
Choix :
- b) Aux appuis
Choix :
VI.3.1.2. La poutre
Fig. VI.1 : Schéma de calcul de la poutre en Té
Soit
Soit la poutre encastrée sur les deux extrémités
Fig. VI.2: Allure des moments
Avec portée de la poutre
Avec le rapport, dans le tableau des coefficients pour la section en Té, on a :
La hauteur de la nervure :
VI.3.1.2.1. Calcul des charges
Le poids de la poutre :
VI.3.1.2.2. Calcul des sollicitations
Les charges étant uniformément réparties, on a :
avec
Le moment à l’appui :
VI.3.1.2.3. Détermination de l’axe neutre et des armatures
- a) En travée
On a et
; l’axe tombe dans la table
On distingue 3 cas :
- Si, l’axe neutre tombe dans la table
- Si ; l’axe neutre tombe dans la nervure et la section est trapue
- Si ; l’axe neutre est dans la nervure et la section est mince et est en fonction de
Choix :
- b) Aux appuis
l’axe tombe dans la table
Choix :
- b) A l’effort tranchant
Avec :
: contrainte tangente
: Valeur de calcul de l’effort tranchant
: largeur la plus faible de la section
: bars de levier du couple interne
Béton utilisé
- Détermination de la section des armatures transversales
Avec :
: Section d’armature transversale par unité de longueur
: Valeur maximale de la contrainte tangente
: Contrainte admissible de l’acier pour armatures transversales =
Choix :
VI.3.1.3. Dimensionnement du poteau
VI.3.1.3.1. Calcul des sollicitations
Le poids propre du poteau :
Avec :
: Poids volumique du poteau
: Volume du poteau
La charge du poteau
Fig.VI.3: Allure des efforts tranchants
La longueur de flambement :
avec
L’élancement :
Avec :
L’écartement limite est donné par la relation :
Dimensionnons le poteau pour avec le poteau plus grand . Le rapport avec
Prenons 10.8
Choix : avec
Fig.VI.4: Façonnage des aciers
VI.3.1.4. Dimensionnement du radier
Comme le radier va subir les pressions de l’eau, les pressions des poteaux et les pressions des parois, il faut estimer chaque pression.
VI.3.1.4.1. Estimation de la pression de l’eau
Avec :
: pression de l’eau
: Poids volumique de l’eau
: Hauteur du réservoir
VI.3.1.4.2. Pression sous le poteau
Avec :
: Pression du poteau sous le radier
: Effort normal dans le poteau
: Section du poteau
VI.3.1.4.3 Pression des parois sur le radier
Avec :
: pression des parois
: poids volumique du béton armé
: hauteur des parois du réservoir
VI.3.1.4.4. Détermination des armatures du radier
Pour les armatures, on considère la partie qui subit une grande pression :
Avec :
: section des armatures
: pression exercée sur le radier par m²
pour FE40HA
Choix : avec
VI.3.2. Dimensionnement du réservoir de refoulement de MUBUGA (RI)
Table de matières
Enregistrer en PDF
Imprimer cette page
