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Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 25. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 25. 49. 28. 01 - Mail : 2ie@2ie-edu.org - www.2ie-edu.org
ETUDE POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME
D’EVACUATION DES EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE
DE ZINDER AU NIGER
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR 2IE AVEC
GRADE DE MASTER EN GENIE CIVIL ET HYDRAULIQUE
SPECIALITE : INFRASTRUCTURES ET RESEAUX HYDRAULIQUES
--------------------------------------------------------
Présenté et soutenu par
Ismaeil CHAIBOU OUSMANE
Travaux dirigés
Sous la direction de Mahamadou KOITA Maître de Conférences
Sous l’encadrement de Dial NIANG Maître Assistant
Laboratoire Eaux Hydro-Systèmes et Agriculture (LEHSA)
Et Saley OUMAROU, Ingénieur hydraulicien CEH-SIDI (Niger)
Jury d’évaluation du stage :
Président : Dr.Angelbert BIAOU
Membres et correcteurs : Dr. Lawani MOUNIROU
M. Moussa FAYE
Promotion : [2017/2018]
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 22/01/2019
i
DEDICACES
Je dédie ce document
A
TOUTE MA FAMILLE
Qu’ALLAH leur fasse miséricorde et leur
accorde le Paradis.
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EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 22/01/2019
ii
REMERCIEMENTS
Pour m’avoir permis d’être ce que je suis devenu aujourd’hui, je voudrais remercier le
SEIGNEUR des mondes, par qui tout est possible : ALLAH (SWT)
C’est avec beaucoup d’enthousiasme que j’achève ce travail, fruit de la contribution de
plusieurs personnes. Nous exprimons notre profonde gratitude à tous ceux et toutes celles qui
de près ou de loin ont participé et aidé de quelque manière que ce soit à la réalisation de ce
travail.
Nous tenons à remercier en particulier :
Mr. SALEY Oumarou, Ingénieur hydraulicien au cabinet d’étude CEH-SIDI notre Encadreur,
sa disponibilité et tous les conseils prodigués tout au long du mémoire.
Mr. Dial NIANG, enseignant chercheur à 2iE qui est notre Directeur de mémoire, pour sa
disponibilité malgré ses responsabilités, ses occupations et surtout pour l’enseignement reçu.
Mr. Maman Sani OUMAROU ISSA ingénieur génie rural au cabinet d’étude CEH-SIDI pour
ses conseils.
Nous remercions également :
L’équipe pédagogique du 2iE pour l’enseignement et leur disponibilité à assurer notre
formation professionnelle.
Les personnels du Cabinet d’études CEH-SIDI pour leurs accueils et documentations mises à
notre disposition. Merci !
La contribution et la collaboration de tous nos camarades issus de la promotion camarades
2017-2018.
Qu’ils trouvent tous ici l’expression de ma profonde gratitude.
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 22/01/2019
iii
Résumé
Cette présente étude est effectuée dans la région de Zinder dans le cadre des festivités de la fête
nationale de la République du Niger. Cette démarche vise à moderniser les grandes villes du
Niger avec la mise en place d’infrastructures.
Ce programme nommé Zinder Saboua prévoit la réhabilitation et la construction des
infrastructures (routières, et d’assainissements…) importantes. C’est dans ce contexte que ce
mémoire a été initié avec comme thématique « étude pour la réhabilitation et d’extension du
système d’évacuation des eaux pluviales dans la commune III de la ville de Zinder ». Il
s’agit d’un avant-projet-sommaire pour plusieurs infrastructures d’assainissement pluvial en
vue d’améliorer les conditions de vie de la population de Zinder. En effet, Zinder comme la
plupart des grandes villes de l’Afrique de l’ouest dispose d’un réseau d’évacuation des eaux
pluviales embryonnaire qui ne permet pas de juguler les fréquentes inondations que connait la
ville les 10 dernières années.
La démarche adoptée consistait à dimensionner un réseau de drainage des eaux pluviales
composé d’un collecteur principal de section 1,65m², trois (3) collecteurs secondaires
respectivement de section 1,20 ; 1,72 et 0,42 m² et un ouvrage de franchissement (dalot)
constitué de trois ouvertures avec une section de 7,5 m². Les collecteurs ont une longueur totale
de 2440 ml et les eaux sont drainées dans la mare Tabkin Birgui qui constitue notre exutoire.
Le coût total du projet est estimé à 307.180.430 FCFA hors taxes.
Mots clés :
1. Festivités
2. Infrastructures
3. Réhabilitation
4. Extension
5. Assainissement
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 22/01/2019
iv
Abstract
In December 2018, the Zinder region will host the festivities of the rotating national holiday on
18 December, marking the 60th anniversary of the proclamation of the Republic of Niger. These
festivities are initially aimed at strengthening the fraternal bond of the Nigerians and
modernizing the major cities of Niger through infrastructure, so a program called Zinder Saboua
has been established to carry out the preparations.
This programme provides for the rehabilitation and construction of major infrastructure (roads,
sanitation, etc.) that could make this historic city a new one. This thesis is based on "study for
the rehabilitation and extension of the rainwater drainage system in municipality III of the city
of Zinder". This study is a preliminary design summary that will make it possible to propose a
number of rainwater sanitation infrastructures to contribute to improving the living conditions
of the population. The approach adopted to carry out the work was to develop a stormwater
drainage system. Thus the proposed network is composed of a main collector with a section of
1.5*1.1 m², three (3) secondary collectors with a section of 1.20*1 ; 0.9*0.8 and 0.7*0.6 m²
respectively and a crossing structure (gutter) consisting of three openings with a section of
3*2.5 m². The collectors have a total length of 2440 ml and the water is drained into the Tabkin
Birgui pond, which is our outlet.
The last part of this document focused mainly on the quantitative study, which estimated the
overall cost of the work at 307, 180,430 FCFA excluding taxes.
Key Words :
1. Festivities
2. Infrastructures
3. Rehabilitation
4. Extension
5. Sanitation
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EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
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v
Liste des sigles et abréviations
2iE : Institut international d’ingénierie de l’eau et de l’environnement
APS : Avant-projet sommaire
BEAL : Béton Armé aux Etats Limites
CEH-Sidi : Cabinet d’étude hydraulique Sidi
CIEH : Comité Interafricain d’Etudes Hydrauliques
CUZ : Communauté urbaine de Zinder
EIES : Etude d’impact environnementale et sociale
ELS : état limite de service
ELU : état limite ultime
ORSTOM : Office de Recherche Scientifique et Technique d’Outre-Mer
PGES : Plan de gestions environnemental et sociale
SBV : sous bassin versant
TDR : termes de références
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
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1
Sommaire
DEDICACES ............................................................................................................................. I
REMERCIEMENTS ............................................................................................................... II
RESUME ................................................................................................................................ III
ABSTRACT ............................................................................................................................ IV
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ......................................................................... V
LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................ 3
LISTE DES FIGURES ............................................................................................................. 4
I. INTRODUCTION ......................................................................................................... 6
II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ........................................... 7
III. PRESENTATION DU PROJET .................................................................................. 8
3.1 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE..................................................................................................... 8
3.1.1 Climat ................................................................................................................................................. 8
3.1.2 Végétation .......................................................................................................................................... 9
3.1.3 Géologie et hydrogéologie ................................................................................................................. 9
3.1.4 L’hydrologie ...................................................................................................................................... 10
3.1.5 Aspects socio-économique ............................................................................................................... 10
3.2 ETAT DE L’ART .......................................................................................................................................... 10
3.3 DIAGNOSTIC DU SYSTEME D’ASSAINISSEMENT EXISTANT .................................................................... 12
IV. METHODOLOGIE DE CONCEPTION .................................................................. 13
4.1 MATERIELS ............................................................................................................................................... 13
4.2 METHODES .............................................................................................................................................. 13
4.2.1 COLLECTE DES DONNEES .................................................................................................................. 13
4.2.2 ETUDE HYDROLOGIQUE ................................................................................................................... 13
4.3 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES .................................................................................................. 22
4.3.1 Dimensionnement hydraulique ........................................................................................................ 22 a. Caniveaux .......................................................................................................................................................... 22 b. Ouvrage de franchissement .............................................................................................................................. 23
4.3.2 Dimensionnement structural ............................................................................................................ 25 a. Caniveaux .......................................................................................................................................................... 25 b. Ouvrage de franchissement .............................................................................................................................. 26
V. ETUDE DE FAISABILITE TECHNIQUE ............................................................... 33
5.1 DIAGNOSTIC DU RESEAU D’EVACUATION EXISTANT ........................................................................................... 33
5.2 ETUDE HYDROLOGIQUE ............................................................................................................................... 33
5.2.1 Caractéristiques des bassins versants .............................................................................................. 33
5.2.2 Analyse fréquentielle ........................................................................................................................ 34
5.2.3 Evaluation des débits ....................................................................................................................... 35
5.3 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES ............................................................................................................. 36
5.3.1 Dimensionnement hydraulique ........................................................................................................ 36
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5.3.2 Dimensionnement structural ............................................................................................................ 37
VI. ETUDE FINANCIERE ............................................................................................... 39
VII. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET SOCIAL................................... 40
VIII. CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS .......................................................... 49
BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................. 50
ANNEXES .................................................................................................................................. I
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
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Liste des Tableaux
Tableau 1: Variation du volume des mares de 1989 à 2007 .................................................. 11
Tableau 2: méthode de la debitance ....................................................................................... 23
Tableau 3: Dimensions du dalot ............................................................................................. 26
Tableau 4: caractéristiques du mur ......................................................................................... 30
Tableau 5: Réseaux existant ................................................................................................... 33
Tableau 6: Caractéristiques des bassins ................................................................................. 34
Tableau 7: Analyse fréquentielle ............................................................................................ 35
Tableau 8: Calcul de débit ...................................................................................................... 35
Tableau 9: Calcul de débit-ORSTOM/CIEH ......................................................................... 36
Tableau 10: Méthode de la debitance ..................................................................................... 36
Tableau 11:Verication de la vitesse........................................................................................ 37
Tableau 13: Armatures Dalot ................................................................................................. 37
Tableau 14: Armatures Murs en Aile ..................................................................................... 38
Tableau 15: Evaluation des impacts ....................................................................................... 41
Tableau 16: Matrice d'identification des impacts ................................................................... 43
Tableau 17:PGES ................................................................................................................... 46
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 22/01/2019
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Liste des Figures
Figure 1: Inondation ville de Zinder Juillet 2018 (IKALI, 2018) .......................................... 12
Figure 2: organigramme ceh-sidi ............................................................................................. 7
Figure 3: localisation de la zone d’étude .................................................................................. 8
Figure 4: Tabkin Birgui .......................................................................................................... 12
Figure 5: coupe transversale d'un canal rectangulaire ............................................................ 22
Figure 6: lit du cours d'eau ..................................................................................................... 24
Figure 7: sous système Bc ...................................................................................................... 27
Figure 8:sous système bt ........................................................................................................ 29
Figure 9: structure chargée ..................................................................................................... 29
Figure 10:mur de soutènement ............................................................................................... 31
Figure 11: Bassin versant ....................................................................................................... 34
Figure 12 : répartition des prix selon les travaux ................................................................... 39
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Fiche technique du projet
Localisation
Commune III
Ville Zinder
Région/Pays Zinder/Niger
Désignation Unité Caractéristique
Bassin versant 1
Superficie ha 8,98
Périmètre ml 1427,35
Débit du projet 𝑚3/s 1,27
Longueur du canal ml 340
Section du canal m*m 0,7*0,6
Bassin versant 2
Superficie ha 34,86
Périmètre ml 2548,77
Débit du projet 𝑚3/s 3,98
Longueur du canal ml 870
Section du canal m*m 1,2*1
Bassin versant 3
Superficie ha 13,81
Périmètre ml 2059,49
Débit du projet 𝑚3/s 1,94
Longueur du canal ml 300
Section du canal m*m 0,9*0,8
Bassin versant 4
Superficie ha 264
Périmètre ml 7420
Débit du projet 𝑚3/s 3,96
Longueur/Largeur de Dalot ml*ml 10,8/8
Ouvrage 3*3*2,5
Coût des Travaux FCFA 307.180.430
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
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I. INTRODUCTION
La plupart des pays en voie de développement et plus particulièrement ceux du continent africain
connaissent une forte croissance démographique en milieu urbaine. Ce constat était un des points
de départ pour de multiples conséquences sur l’environnement dont l’assainissement. La ville de
Zinder comme l’ensemble des autres villes du Niger connait un important problème d’évacuation
des eaux (pluviales et usées) et des déchets solides. Le dernier schéma directeur d’assainissement
de la ville remonte à 1989 et reste à ce jour le document de référence en matière d’assainissement,
la population de la ville est estimée à 322 935 habitants d’après le recensement général de la
population de 2012 [institut national de la statistique INS].
Les dommages répétitifs causés par ces eaux telles que la rupture des voies, l’effondrement des
maisons, les inondations, les dégâts en tout genre et les nuisances sur la santé dues aux eaux
stagnantes, montrent la nécessité de la mise à jour du système d’évacuation des eaux pluviales
de la communauté urbaine de Zinder (CUZ).
Pour faire face à ces défis, l’Etat nigérien dans sa politique de la fête tournante du 18 Décembre
prévoit l’amélioration du système d’évacuation des eaux pluviales de la ville de Zinder. Ce
présent mémoire se focalisera sur l’étude d’avant-projet sommaire (APS) d’une des communes
et s’intitule : « Etude pour la Réhabilitation et l’extension du Système d’Evacuation des eaux
pluviales dans la commune III de la ville de Zinder au Niger ».
L’objectif général de cette étude consiste à dimensionner un système d’évacuation des eaux
pluviales.
Il s’agira spécifiquement de :
Faire un diagnostic sur le réseau de drainage des eaux existant ;
Dimensionner le réseau d’évacuation des eaux pluviales ;
Faire une étude d’impact environnemental du projet
Estimer l’enveloppe financière
Le présent rapport qui restitue les résultats de cette étude s’articule autour de plusieurs parties :
Introduction
Etat de l’Art
Matériels et Méthodes
Etude d’impact environnementale
Résultats et discussion
Estimation de l’enveloppe financière
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 21/01/2019 7
II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL
Crée en 1995, le Cabinet d’études et de Contrôle Des Travaux CEH-SIDI est une société à
responsabilité limitée (SARL) située à l’avenue du Mounio, 2e Arrondissement dans la ville de
Niamey (Niger). Les activités d'Ingénieur-Conseil du CEH-SIDI se concentrent actuellement sur
le secteur de l’hydraulique villageoise et pastorale, hydraulique urbaine, hydraulique agricole,
génie rural et environnement au Niger avec une perspective d'extension vers les pays de la sous-
région. Outre son activité principale d'Ingénieur Conseil, le CEH-SIDI s’intéresse à
l’accompagnement des populations dans les programmes du développement. Ainsi le CEH-SIDI
a mis au point et développé avec ses partenaires le renforcement de capacité des acteurs locaux
(populations, communes) en les positionnant comme maître d’ouvrage des réalisations.
L’organigramme du bureau d’études est présenté à la figure 2
Organigramme du Cabinet :
FIGURE 1: ORGANIGRAMME CEH-SIDI
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EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
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III. PRESENTATION DU PROJET
3.1 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
Située au sud-est du Niger à environ 900 km de Niamey (la capitale du Niger), la région de Zinder
(figure 3) couvre une superficie de 155 778 km² et est limitée à l'est par la région de Diffa, à
l'ouest par la région de Maradi, au sud par la République Fédérale du Nigeria et au nord par la
région d'Agadez. Bien que le nom officiel de la ville soit Zinder (chef-lieu des départements),
elle conserve pour ses habitants, le nom de Damagaram, nom qui appartenait et appartient encore
au village originel de la région. Elle fut la première capitale du Niger jusqu'en 1926, la ville se
compose de cinq (5) communes et occupe une superficie de 225 km2. Le présent projet se localise
dans La CUZ plus précisément la commune III.
FIGURE 2: LOCALISATION DE LA ZONE D’ETUDE
3.1.1 CLIMAT
Le climat de la zone est de type sahélien caractérisé par deux saisons nettement distinctes
Une saison sèche est subdivisée en deux saisons :
Une saison sèche et froide s’étendant de décembre à janvier avec une température minimale
moyenne de 13°C et des écarts de la température entre le jour et la nuit pouvant aller jusqu’à
16°C ;
Une saison sèche et chaude s’étendant du mois de mars à mai avec une température moyenne
élevée avoisinant 40°C.
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 21/01/2019 9
Quant à la saison des pluies, elle dure en général de juillet à septembre avec une
Température moyenne variant entre 24°C et 34°C. Les pluviométries annuelles moyennes sont
de l’ordre de 300 à 400mm. La pluviométrie maximale est enregistrée dans le mois d’août, selon
les données météorologiques, plus de 40% du cumul pluviométrique est enregistré dans ce mois.
3.1.2 VEGETATION
La végétation, typiquement de la zone sahélienne, forêt claire ou savane arborée et/ou arbustive
est fortement menacée par l’extension de la ville, la pression de l’homme (coupe clandestine de
bois vert) ainsi que par le phénomène de désertification. Les espèces ligneuses présentes sont de
type acacia (radiana/kandili, albida/Gao, nilotica/bagaroua), les tamarindus indica ou tsamia et
adansonia digitata/kouka. Quelques épineux et arbustes sont aussi rencontrés (KORAOU &
ISSA, 2009).
3.1.3 GEOLOGIE ET HYDROGEOLOGIE
Du point de vue géologique la zone s’étend de la bordure orientale du grand bassin du Niger
(bassin-d ‘Iillemenden) à la bordure occidentale du bassin du Tchad et dépasse ainsi le massif de
Damagaram-Mounio.
Au droit de la ville de Zinder, le socle est la formation géologique dominante constitué de roche
cristalline précambrienne où des intrusions de granite ont eu lieu pendant le Mésozoïque. C’est
une formation marquée par des affleurements de roches métamorphiques et granites
précambriens formant des dômes montagneux caractérisés par une structure d’altération typique
en « chou-fleur » (KORAOU & ISSA, 2009)observable en plusieurs points, notamment dans la
partie Sud et Est de la ville. Par contre, dans la partie Nord-Ouest de la communauté urbaine de
Zinder, la formation des grès du continental Intercalaire assure un recouvrement avec des
épaisseurs pouvant atteindre une trentaine de mètres.
Du point de vue hydrogéologique, deux principaux aquifères sont à distinguer sur le territoire de
la communauté Urbaine de Zinder (KORAOU & ISSA, 2009):
• L’aquifère du socle dont les fissures jouent un rôle de drain tandis que la partie supérieure
altérée (de perméabilité plus élevée) se comporte comme un réservoir de stockage. Leurs
caractéristiques hydrogéologiques bien que variables d’un endroit à l’autre suivant l’âge du socle
et l’épaisseur de la couche d’altération sont en général médiocres d’où les difficultés récurrentes
d’alimentation en eau de la ville à partir des eaux souterraines.
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES
EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 21/01/2019 10
• L’aquifère du continental Intercalaire est surtout présent dans la partie Nord et ouest de
Zinder, là où son épaisseur est suffisante. C’est un aquifère plus facile à foncer et est actuellement
exploité par quelques puits privés.
3.1.4 L’HYDROLOGIE
Il n’existe aucun point d’eau de surface permanent dans la ville de Zinder, les dépressions
naturelles que constituent les mares (14) conservent de l’eau pour une période allant du mois de
Juillet au Décembre soit 6 mois environ. Les cours d’eaux de ruissellement sont constitués d’un
kori situé au nord-ouest de la ville, des caniveaux en béton armé (collecteurs) longeant certaines
voies et des voies pavées qui drainent les eaux des pluies et les eaux usées.
3.1.5 ASPECTS SOCIO-ECONOMIQUE
La population de la communauté urbaine de Zinder (CUZ) est majoritairement Hausa et Kanuri.
Plusieurs groupements peuls et Touaregs qui depuis sa fondation, sont venus s'installer dans la
ville et ses environs. L'économie de la région réside principalement dans le secteur primaire,
notamment l'agriculture, l’élevage. À ceci s'ajoutent l’artisanat, le commerce, le transport, et un
modeste secteur industriel.
3.2 ETAT DE L’ART
Depuis 2006, la ville de Zinder au Niger et le conseil général du Val-de-Marne sont engagés dans
un partenariat en coopération décentralisée. Plusieurs axes d'intervention font l'objet d'une
programmation d'actions portant sur l'eau et l'assainissement ainsi que l'appui à la
décentralisation par le développement d'une politique de gestion urbaine. La ville croît
rapidement, de manière désordonnée, voire anarchique, tant dans la gestion de l'espace urbain
que dans l'absence de gestion des problématiques d'accès à l'eau potable et à l'assainissement. Le
manque de gestion rationalisée des déchets solides et de protection contre les eaux de
ruissellement, notamment en période hivernale, ont des conséquences déplorables sur la santé de
la population.
L’objectif principal visé dans ce partenariat est la réalisation d’un état de lieux du système
d’assainissement pluvial et de son fonctionnement ; la proposition d’une réhabilitation du
système de drainage des eaux pluviales intégrant le système des mares tampon et la proposition
d’un dispositif de drainage supplémentaire sur l’ensemble de l’agglomération y compris les zones
d’extension urbaine. L’étude s’est déroulée en quatre étapes successives. Il s’agit de :
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EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 21/01/2019 11
une synthèse de la documentation existante relativement au drainage des eaux pluviales
de la ville de Zinder
Le diagnostic physique du système d’évacuation des eaux pluviales de la ville de Zinder
et pré-dimensionnement des ouvrages d’évacuation des eaux pluviales de la ville
simulation hydraulique de l’ensemble du système en utilisant le logiciel
évaluation technique et financière des travaux et priorisation des interventions
Une des particularités des systèmes d’évacuation des eaux de la ville de Zinder est l’intérêt que
présentent les mares au sein de ce système. Simples dépressions naturelles ou carrières de banco,
ces « ouvrages » permettent selon le cas de réguler les débits de crue à son amont et soulage les
réseaux d’évacuation en aval. En effet, en limitant les débits de pointe, elles autorisent l’emploi
d’ouvrages d’évacuations de section moindre à l’aval. Ces mares sont devenues des depotoires
d’objet, le tableau suivant montre que les bassins de rétention ont connu d’importantes variations
des volumes résultant à la fois de complément par des ordures et des constructions anarchiques.
TABLEAU 1: VARIATION DU VOLUME DES MARES DE 1989 A 2007
Nom des mares et numéros Situation géographique
Capacité de stockage
(m3) suivant les
années Variation
1989 2007
Gandasilik 1 Commune I 40 420 988 97,56%
Idi 2 et 3 Commune II 44 010 12 092 72,52%
Méla 5 Commune I 76 620 17 989 76,52%
Tsakoua 6 Commune III 21 380 4 693 78,05%
Dankaro 7 Commune III 43 180 11 176 74,12%
Interdit 8 Commune III 99 130 79 812 19,49%
Le montant total des travaux est évalué à 2 932 433 500 F CFA. A ce montant il faut ajouter les
couts du curage et la réalisation de certains caniveaux.Malgré l’envergure de cette étude, elle
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s’avère insuffisante et le problème d’inondation persiste toujours dans la communauté urbaine
de Zinder (figure 1).
FIGURE 3: INONDATION VILLE DE ZINDER JUILLET 2018 (IKALI, 2018)
3.3 DIAGNOSTIC DU SYSTEME D’ASSAINISSEMENT EXISTANT
Le système actuel d’évacuation des eaux pluviales de la commune III de la ville de Zinder est
constitué de 3520 ml de caniveaux avec des sections qui varient entre 1,7*1,1 à 0,8*0,8 m. La
commune héberge Quatre (4) mares temporaire à savoir : Tabkin Birgui, Tabkin dan Dakoro,
carrière Bako et Rumbum Laka ou sont drainés les eaux. La plupart de ces caniveaux sont
devenus des dépotoirs d’ordure pour la population ce qui engendre des multiples dégâts pendant
la saison hivernale. Pour cette étude les eaux seront drainées dans la mare de Tabkin Birgui
(figure 4).
Figure 4: Tabkin Birgui
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IV. METHODOLOGIE DE CONCEPTION
4.1 Matériels
Pour cette étude un certain nombre de matériels ont été utilisés allant de la collecte au traitement
des données. Les matériels utilisés sont :
Un GPS pour relever les coordonnées des points importants sur le site
Google EARTH et GLOBAL MAPPER pour la délimitation des bassins versant
Qgis pour la réalisation des cartes
HYFRAN pour l’analyse fréquentielle
AUTOCAD 2016 pour le tracé du réseau
COVADIS 2013 pour le tracé des différents profils
EXCEL ET WORD (Office) pour les différents calculs et la rédaction du rapport
CYPE vérification des sections d’acier
4.2 Méthodes
Pour atteindre efficacement l’objectif global de cette étude, il a été défini une méthodologie qui
constitue un plan d’orientation permettant de décrire une chronologie des étapes à suivre et les
résultats attendus pour chacun des objectifs spécifiques.
4.2.1 COLLECTE DES DONNEES
La collecte a consisté tout d’abord à s’enquérir des termes de références (TDR) afin d’en analyse
la portée du projet. Il s’agit aussi de s’approprier des données de base du projet : contexte du
projet, données pluviométriques (pluie journalière maximale et pluie moyenne annuelle) de la
zone.
De plus nous avons effectué des recherches documentaires relatives au sujet. Elle est portée
notamment sur les livres, les cours, les anciens mémoires et la recherche sur internet. Toutefois,
nous avons pris part à des sorties, ainsi les investigations hydrologiques de terrain ont permis
d’apprécier les dégradations ou destructions du passage d’eau, le niveau de fil d’eau par rapport
au terrain naturel, l’estimation des dimensions minimales d’ouvrage hydraulique à mettre en
place.
4.2.2 ETUDE HYDROLOGIQUE
L’étude hydrologique a pour but de déterminer le débit avec lequel les ouvrages seront
dimensionnés. Plusieurs formules existent pour la détermination des débits, dans cette partie nous
allons choisir la variante adaptée entre la méthode rationnelle et celle Caquot pour les caniveaux.
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Les méthodes ORSTOM et CIEH sont utilisés après l’analyse fréquentielle pour déterminer le
débit du projet de l’ouvrage de franchissement.
Détermination des bassins versants
Un bassin versant est un espace géographique et topographique recevant des précipitations dont
les excès des eaux sont drainés vers un unique point caractéristique qui est son exutoire (CRES,
Septembre 2001). La délimitation des bassins versants se base sur la topographie établie sur la
base des visites de terrain traitée avec des logiciels appropriés. Ainsi quatre (4) sous-bassins
versants seront étudiés pour ce projet. Les eaux collectées se drainent vers le Nord-Est où ils
rejoindront l’exutoire général. La délimitation des bassins versants permet d’évaluer les débits
de crues pour le dimensionnement des ouvrages s’est faite avec GOOGLE EARTH et
GLOBAL MAPPER. Les caractéristiques des bassins versants sont définies comme suit : la
superficie S en hectare (ha) le périmètre P en mètre(m) (Voir Annexe 1).
Longueur du rectangle équivalent : C'est le rectangle ayant la même surface et le même
périmètre que le bassin.
Le =𝑃+ √𝑃2−16𝑆
4 (1)
Leq : longueur du rectangle équivalent (km)
S : superficie du bassin (km²)
P : périmètre du bassin (km)
Densité de drainage : La densité de drainage est le rapport entre la longueur totale du
réseau hydrographique et la surface du bassin versant.
D = ⅀𝑙𝑖
𝑆 (2)
D : densité de drainage (km-1)
Li : longueur des cours d’eau (km)
S : surface du bassin (km²)
Indice global des pentes (Ig)
L'indice global de pente se calcule après construction de la courbe hypsométrique du bassin qui
donne le pourcentage de la superficie S du bassin versant situé au-dessus d’une altitude donnée
H. en fonction de cette même altitude. Puisque dans une région de géomorphologie homogène,
la pente diminue de l'amont vers l'aval, l'indice Ig diminue lorsque S augmente. Néanmoins, la
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longueur du rectangle équivalent étant généralement proche de celle du plus long cours d'eau,
Ig reste voisin de la pente longitudinale. Au regard de ce qui précède, nous allons considérer les
pentes longitudinales des bassins obtenues d’après Global Mapper (Zmin, Zmax) en lieu et place
de l’indice global des pentes.
Ig (m/km) = 𝐷
𝐿 (3)
D : la dénivelée (m)
L : est la longueur du rectangle équivalent,
exprimée (en km)
Choix de la période de retour
La période de retour se définit comme le temps statistique entre deux occurrences d’un
évènement naturel d’une intensité donnée, son choix doit être adapté à l’ampleur du dommage
possible en cas de surcharge et se pose surtout sur le plan économique. Il permet de façon plus
pragmatique de fixer les coefficients d’ajustement des courbes Intensité-Durée-fréquence
(IDF). Dans les pays en voie de développement les projets d’évacuation des eaux pluviales ne
visent qu’une amélioration des conditions de vie de la population ; des périodes beaucoup plus
réduites sont prises en compte dans le dimensionnement. Il n’est pas rare que des périodes de
retour de deux(2) ou cinq(5) ans soient utilisées dans les pays en voie de développement. Ainsi
pour ce projet nous choisissons un période de retour de cinq (5) ans pour les caniveaux et 10
ans pour l’ouvrage de franchissement (dalot).
Méthodes d’évaluation des débits
Calcul du débit par la méthode rationnelle améliorée
C’est la méthode la plus ancienne et la plus utilisée, dont la formule de base est simple, mais
devient très complexe à utiliser « manuellement » si on intègre tous les correctifs et si on procède
à une décomposition analytique fine. Elle est valable pour les petits bassins versants d’une
surface inférieure à 5 [km²]. Le débit provoqué par la crue est donné par l’équation 4:
Q = 𝟏
𝟑𝟔𝟎 C * i * A1- ε (4)
Q : débit de crue décennal (m3)
A : superficie du bassin versant (ha)
i : intensité de la pluie (mm/h)
C : coefficient de ruissellement
ε: coefficient d’ajustement (5%)
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Coefficient de ruissellement (C)
Il est estimé par des calculs à travers des formules empiriques, pour un évènement pluie-débit
déterminé : c’est le rapport du volume de ruissellement Vr au volume précipité Vp sur la surface
réceptrice. Le coefficient de ruissellement est aussi fonction de la pente de terrain, de la nature
du sol et du degré d’urbanisation de la surface à considérer. Ce coefficient est pris égal à 0,9 pour
les surfaces totalement revêtues, et 0,5 pour les sols boisés, nous retenons 0,7 comme valeur du
coefficient de ruissellement moyen pour ce projet.
Temps de concentration (Tc)
Le temps de concentration correspond au temps que met la goutte d’eau tombée sur le point le
plus éloigné de l’exutoire du bassin versant pour y parvenir. Les formules pour la détermination
du temps de concentration sont nombreuses et variées, pour sa détermination la méthode
physique est utilisée.
Tc = tu + tr + ta (5)
tu : C’est le temps d’humectation en mn. Il est
pris généralement entre 1 et 3 mn dans les
zones urbaines soit Tu = 3 mn.
tr : c’est le temps de ruissèlement en surface
avant d’entrer dans le réseau en mn, varié
généralement entre 5 et 30 mn. Une valeur
communément proposée est 10 minutes
ta : c’est le temps d’écoulement en réseau
jusqu’à l’exutoire en mn. Il dépend de la
longueur des caniveaux et de la vitesse
moyenne d’écoulement de l’eau dans les
caniveaux prise égale à 2m/s (valeur admise
dans les caniveaux), [Wethé, 2007] ta =
𝑳𝒂𝑽𝒂
⁄
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La formule de MONTANA
D’importants travaux ont été réalisés par le comité Interafricain d’Etudes Hydrauliques (CIEH)
pour l’évaluation des évènements de précipitation en Afrique centrale et occidentale. Il a ainsi
établi les courbes Intensité-Durée-Fréquence (IDF) pour plusieurs pays dont le Niger. L’intensité
de pluie est donnée par la formule 6.
i= at-b (6)
i : intensité de pluie en mm/mn
a et b : coefficient numériques dépendant de
la période de retour a = 7,1 et b = 0,6 [Ali
KORAOU et M. Sani OUMAROU ISSA,
2009].
t : temps de concentration en mn
Méthode superficielle de Caquot
La méthode superficielle de Caquot peut être considérée comme une évolution de la méthode
rationnelle. Elle est couramment utilisée pour les bassins versants urbanisés. Elle intègre deux
autres phénomènes qui interviennent dans le ruissèlement urbain :
Un stockage temporaire de l’eau dans le réseau
Le fait que le temps de concentration du bassin versant dépende du débit (donc de la
période de retour choisie).
La formule superficielle de Caquot s’écrit généralement sous la forme :
Q = m* 𝐾1
𝑢 * 𝐼𝑣
𝑢 * 𝐶1
𝑢 * 𝐴𝑤
𝑢 (7)
Conditions d’application
A ≤ 200 ha
0,0065 < I < 0,014
0,2 < C < 1
K= ⌊𝑎+ 𝜇𝑏
6∗(𝛽+𝛿)⌋ ; u=1-b*f ; v =b*c ;
w= b*d – ε + 1 ; C =-0,41 ; d =0,507 ;
f = -0,287 ; ε =0,05 ; β+δ = 1,1 ;
μ = 0,19(𝐿
√𝐴)0,84 ; m = (
𝐿
2√𝐴)0,7+b
Pour cette étude le débit d’apport pour le dimensionnement des caniveaux a été déterminé par la
méthode rationnelle. Cela se justifie par le fait que l’une des conditions pour appliquer celle de
Caquot n’est pas vérifiée (Voir Annexe 2).
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Analyse fréquentielle
L’analyse fréquentielle est une méthode statistique de prédiction consistant à étudier les
événements passés, caractéristiques d’un processus donné (hydrologique ou autre), afin d’en
définir les probabilités d’apparition future.
L’analyse et ajustement des séries de pluies ont été réalisés sur Excel (Annexe 3) et vérifiée sur
HYFRAN avec des données pluviométriques allant de 1988 à 2017.L’examen de ces données
nous ont permis de déterminer la pluie du projet pour l’ouvrage de franchissement (Dalot), Deux
méthodes ont été utilisées pour cette analyse.
La méthode de Gauss
Elle est utilisée pour évaluer les pluies annuelles ou débit moyens annuels. La loi de Gauss ou
loi normale est décrite par la fonction suivante :
F(x)=1
√2𝜋∫ 𝑒
−1
𝑢2𝑢
−∞ (8)
U = 𝑥−�̅�
𝑆
U : variable centré réduite
�̅� : la moyenne
S : l’écart type
La méthode de Gumbel
La loi de Gumbel est utilisée pour les valeurs extrême des pluies (crue, étiage, maximale) et
n’utilise que les fréquences au non dépassement. La fonction est décrite par l’équation suivante
F(x)= 𝑒−𝑒−𝑎(𝑥−𝑥0) (9)
X0 : paramètre de position
1
𝑎 : paramètre d’échelle
Méthode d’ORSTOM
La méthode actualisée, révisée et publiée en 1996, s'applique aux bassins versants ayant des
superficies comprises entre quelques dizaines d’hectares à 1500 km². La zone géographique
couverte s’étend de Dakar (Sénégal) jusqu’à la frontière du Soudan entre les isohyète annuelles
150-120 mm au nord et 1200 mm au sud. La zone du projet se situant au Niger au niveau des
isohyètes 400 mm, nous pouvons par conséquent utiliser cette méthode pour l’évaluation de ce
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projet. Le débit de pointe correspondant au ruissellement superficiel de la crue décennale est
défini par la relation (Annexe 8).
Q10 = m*Qr10 (10)
Qr10 = A. P10. Kr10. α10. 𝑺 𝑻𝒃𝟏𝟎⁄ (11)
m : coefficient de majoration m=1,03
Qr10 : Débit de pointe de ruissellement
superficiel de la crue décennale
A : coefficient d’abattement
P10 : Pluie décennale journalière
Kr10 : Coefficient de ruissellement décennal
α10 : Coefficient de pointe de la crue décennale
S : superficie du bassin
Tb10 : Temps de base de la crue décennale
coefficient d’abattement (A)
Le coefficient d’abattement permet d’estimer les pertes dues aux vents et de calculer la pluie
moyenne sur tout le bassin versant .il est déterminé par l’équation simplifiée de VUILLAUME
(1974) suivant :
A = 1 – 0,001(9log10 T – 0,042 Pan + 152)*
log10 S (12)
T : temps de retour (10 ans)
Pan : Précipitation moyenne annuelle (mm)
S : Superficie du bassin versant (Km²)
Coefficient de ruissellement décennal (Kr10)
Le coefficient de ruissellement Kr10 dépend de plusieurs facteurs conditionnels de l'écoulement
dont en particulier la hauteur pluviométrique, les intensités de l'averse génératrice de la crue, les
caractéristiques du bassin versant, ainsi que la couverture végétale. Pour une précipitation
décennale ponctuelle P10 différente de 70 et 100 mm, l'estimation de ce coefficient est faite par
interpolation linéaire entre les valeurs de Kr70 et Kr100, dans notre cas la superficie est inférieure
à 10 km² alors la détermination de Kr70 et Kr100 ne peut être que graphique (bulletin 54 FAO ;
Page 53).
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Détermination de la classe d’infiltrabilité des bassins
Les expériences de l’ORSTOM faites par RODIER et AUVRAY en 1965, et reprises par
RODIER en 1996 ont permis de définir les indices de perméabilité des bassins versants comme
suit :
TI(P1) : bassin rigoureusement imperméable, sans irrégularités, n’existe pas à l’état
naturel.
I(P2) : bassin imperméable. Pas moins de 85 à 90 % de la surface sont constitués par
des sols imperméables.
RI(P3) : bassin relativement imperméable : mélange en proportions à peu près
égales des sols imperméables.
P(P4) : bassin perméable
TP(P5) : bassin très perméable
Le sol de ces bassins versants étudiés est constitué de SOLS BRUNS ROUGES SABLO
ARGILEUX. Sa classe d’infiltration est du type très perméable(TP).
Coefficient de pointe de la crue décennale (α10)
Le Coefficient de pointe de crue décennale α10 est le rapport du débit maximum ruisselé et le
débit moyen ruisselé. Il est estimé généralement pris égale à α10 = 2,6
Détermination du temps de base de la crue décennale Tb10
Ce paramètre peut être déterminé à l’aide des graphiques et abaques fournis en fonction de la
Surface des bassins versants et de leurs caractéristiques. Après détermination de la classe du sol,
nous avons interpolé en fonction de l’indice global de pente correspondant à notre bassin.
Méthode de CIEH
Dans son ensemble, cette méthode est présentée sous forme de formule de corrélation linéaire
entre les différents paramètres, traduite en abaque de deux à trois variables selon la zone
climatique dans laquelle nous nous trouvons. En fonction de la zone climatique dans laquelle
s’inscrit le bassin concerné, des formules, utilisant alternativement la surface, le coefficient de
ruissellement décennal, l'indice global de pente et la pluie annuelle, sont exploitées pour
l’estimation du débit (Annexe 7). Pour plus de précision, il sera utilisé ici des formules
spécifiques à la zone de projet présentant les meilleurs coefficients de corrélation.
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Le débit de pointe Q10 est donné par la formule :
𝑸𝟏𝟎 = a * 𝑺𝒔 * 𝑷𝒂𝒏𝒑
* 𝑰𝒈𝒊 *𝑲𝒓𝟏𝟎
𝒌 * 𝑫𝒅𝒅 (13)
a, s, p, i, k, d sont des coefficients à
déterminer
𝑄10 : Débit de crue décennale (m/s)
S : superficie du bassin (km)
Ig : Indice global de pente (m/km)
kr10 : Coefficient de ruissellement décennal
(%)
Dd: Densité de drainage (km-1)
NB : le coefficient Kr10 est déterminé en fonction de la géologie et de la précipitation annuelle,
nous considérons que le sol de la zone est sablo argileux. De ce fait, Kr10 est donné par :
Kr10 = 2.107× Pan- 2,2. Le Kr10 final est obtenu en faisant la moyenne de Kr10 obtenu avec la
méthode ORSTOM et celui obtenu avec la méthode CIEH.
Partant des paramètres (Pan ; Ig ; S ; et Kr10) obtenus de la méthode ORSTOM, et de la situation
géographique de la zone d’étude (NIGER), nous choisissons des équations adéquates propres à
notre zone. Les formules de régression linéaire utilisées sont les suivantes :
Equation N°10 : découpage climatique avec Kr10
Equation N°12 : découpage pour la zone Pan< 1000mm
Equation N°18 : longitude comprise entre 10°Ouest et 10°Est
Equation N°27 : découpage Afrique de l’Ouest
Equation N°42 : Burkina Faso-Mali-Niger
La valeur du débit obtenue est la moyenne des différents résultats obtenus avec les 5 équations
(Annexe 9). Ainsi nous avons obtenu un débit de pointe de 4 m3/s pour une période de retour de
10 ans.
Choix du profil des ouvrages
Plusieurs modèles des caniveaux existent pour pouvoir évacuer les eaux de surface entre autre
les modèles trapézoïdales, rectangulaires et circulaires.
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Dans le cadre de notre étude, nous avons choisi des ouvrages de forme rectangulaire compte tenu
des débits pas élevés enregistrer dans nos sous bassins versants. De plus la mise en place et
l’entretien de ces ouvrages sont facile et occupent moins d’espace.
FIGURE 5: COUPE TRANSVERSALE D'UN CANAL
RECTANGULAIRE
r : revanche
yn : profondeur normale
b : largeur du canal
4.3 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES
4.3.1 DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE
a. Caniveaux
Plusieurs méthodes existent pour la détermination des débits dans les caniveaux, pour ce projet
la méthode de debitance sera utilisée pour déterminer la section hydraulique des collecteurs.
Cette méthode découle de la formule de Manning-Strickler selon l’hypothèse d’un régime
uniforme.
Q = Ks *S*𝑹𝒉
𝟐𝟑⁄ * 𝑰
𝟏𝟐⁄ (14)
Q : Débit du projet (m3)
Ks : Le coefficient de Manning-Strickler 70
S : section mouillé b*y (m²)
Rh : rayon hydraulique S/P (m)
I : pente longitudinale du caniveau (m/m)
En fonction du débit évacué, la section du caniveau varie. Cette fluctuation est due à l’importance
du débit à faire transiter, partant de l’hypothèse que la section est rectangulaire, nous avons :
P= b + 2yn ; S=b* yn
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Détermination de la profondeur normale (yn)
La méthode itérative ou méthode de la debitance est utilisée pour déterminer la profondeur
normale. Elle consiste à fixer une valeur de la largeur au miroir et faire varier la profondeur
normale jusqu’à avoir une certaine égalité dans l’équation suivante :
Q ittér = Ks * S * 𝑅ℎ
23⁄ (15)
TABLEAU 2: METHODE DE LA DEBITANCE
Données d’entrée Qprojet (m3) I Ks b
Formules
P= b + 2yn Q ittér = Ks * S * 𝑅ℎ
23⁄
S=b* yn Q ittér = 𝑄
√𝐼
Calcul de vitesse : la vitesse d’écoulement dans les collecteurs est déterminée par la formule
V = Q
S ; à noter que La vitesse d’écoulement admissible dans les collecteurs est comprise entre
0,3 à 5,6 m/s.
b. Ouvrage de franchissement
Vérification hydraulique de l’ouvrage en sortie libre
Le choix de la section est fait en fonction de la largeur du cours d’eau et de la dénivelée du terrain.
Nous avons choisi un dalot à trois (3) ouvertures avec une section hydraulique de 3*2,5 m²
chacune.
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FIGURE 6: LIT DU COURS D'EAU
Le but de cette partie est de vérifier si l’ouvrage est capable de faire transité le débit de pointe Qp
obtenu après l’étude hydrologique.
L’ouvrage est muni des murs inclinés de 30° par rapport à la perpendiculaire à l’axe de l’ouvrage,
à l’entrée et à la sortie. Il fonctionne en sortie libre et la vitesse admissible est de 3 m/s. Le débit
de projet de l’ouvrage est Qp= 3,96 m3/s, ce qui donne un débit par ouverture q = Q/3 =1,33 m3/s.
La section théorique d’une ouverture vaut :
Sth = 𝑞
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1,33
3 = 0,44 m². La section de l’ouvrage choisit (3*2,5 = 7,5 m²) est largement
supérieur à la section théorique.
Les paramètres de calcul retenus sont : l’accélération de pesanteur g = 9,81 m/s2 et un coefficient
de rugosité Ks = 70
Le débit réduit
𝑄1∗ =
𝑞
𝐵∗𝐷∗√2∗𝑔∗𝐷
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La pente critique
𝑄2∗ =
𝑞
√𝑔∗𝐵5 avec Ic =
𝑔∗𝐼𝑐∗
𝐾𝑠2 √𝐷
3
Calcul de la vitesse critique et réelle
𝑄3∗ =
𝑔∗𝐼𝑐∗
𝐾𝑠2∗√𝐼∗ √𝐵83 et Vc = 𝑉𝑐
∗*Ks*√𝐼𝑐 *√𝐵23
4.3.2 DIMENSIONNEMENT STRUCTURAL
a. Caniveaux
Pré-dimensionnement :
Pré-dimensionner un ouvrage revient à déterminer ses dimensions qui serviront par la suite au
calcul structural. La section de nos caniveaux étant déjà déterminée à travers le calcul
hydraulique, il nous reste à calculer l’épaisseur de ces caniveaux. Cette épaisseur est fonction de
la largeur hydraulique et est obtenue à partir de la formule suivante : e = b/32 + 0,125
NB : nous avons retenu une revanche de 20 cm pour tous les caniveaux
Dimensionnement :
Hypothèses des calculs :
- Les chargements à considérer sont pris selon les prescriptions du fascicule 61 (Française,
22 Juin 1977)
- Pour ce qui est des règles de calculs de Béton Armé, nous utilisons celles définies par le
BEAL 91 modifié 99 ;
- La fissuration est jugée peu-préjudiciable
Inventaire des charges
Dallette : nous supposons qu’elle subit une Charge concentrée d’une roue isolée de 10T
(100KN) (Française, 22 Juin 1977) ,
Piédroits : Les piédroits sont soumis à leur poids propre, celui de la dallette (efforts
verticaux) et à la poussée de terre. De ce fait, les pieds droits seront dimensionnés en
flexion composée avec un effort de compression.
Radier : il est soumis à son poids propre, le poids de pieds droits, de la dallette et de la
surcharge.
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Sections d’acier : les aciers principaux des différents éléments (Dallette, piédroits) sont calculés
en flexion simple avec Ast=𝑴
𝒁∗𝒇𝒔𝒖 (16) à l’exception des piédroits qui sont déterminés en flexion
composées avec Astreelle= Ast - 𝑵
𝒇𝒔𝒖 (17).
Les résultats sont présentés dans la partie IV et la note des calculs dans les annexes.
b. Ouvrage de franchissement
Principes de calcul : L’étude structurelle de l’ouvrage hydraulique en béton armé sera
basée sur le principe du cadre fermé. Ce concept repose sur la distribution des charges
horizontales et verticales sur les dalles (traverse, radier) et piédroits suivant leur rigidité
respective les calculs sont effectués par bande d’un mètre de l’ouvrage (B=1.00 m)
suivant la largeur de celui-ci. Les caractéristiques du dalot retenu sont :
TABLEAU 3: DIMENSIONS DU DALOT
longueur(m) 10,8
Largeur(m) 8
Hauteur hydraulique (m) 2,5
Largeur hydraulique (m) 3
Nombre d'ouverture 3
épaisseur(m) 0,3
Le logiciel Pybar est utilisé pour déterminer les sollicitations.
Evaluation des charges appliquées l’ouvrage
Charges permanente :
Les chargements sont ramenés à des charges uniformément réparties dont les intensités sont
majorées par les combinaisons d’action.
Tablier : le tablier est soumis à son poids propre et celui des guides roue, à noter bien que le
dalot ne sera pas revêtue
Piédroits : ils sont soumis à la poussée des terres, à leurs poids propre et à la charge du tablier.
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Radier : le radier est soumis à son poids propre, aux efforts issus du tablier et piédroits mais
aussi la poussée du sol.
Charge d’exploitation :
Les surcharges à considérer dans le calcul comprennent les systèmes B (Bc, Bt, Br). On peut
disposer sur une seule travée longitudinalement un (1) seul camion type et transversalement deux
(2) camions types de façon à avoir l’effet le plus défavorable.
Sous-système Bc
Le sous-système Bc se compose de camions de poids individuel égal à 30 tonnes soit 300 kN.
On dispose autant de files de deux camions au maximum que de voies de circulation. Le rectangle
d’encombrement mesure 10,50 m de long sur 2,5 m de large. Une distance de 1,5 m sépare les
essieux arrière. La surface d’impact d’une roue arrière est un carré de 0,25 m de côté et celle
d’une roue avant est un carré de 0,20 m de côté dans le cas des surcharges routières du système
Bc, le cas le plus défavorable est celui où l’on se retrouve avec les huit (08) roues arrières de 60
kN chacune que forment deux files de camions disposés sur la même travée. Pour le calcul de
nos différents moments, nous allons transformer ces charges les plus défavorables en charge de
surface.
FIGURE 7: SOUS SYSTEME BC
La surcharge majorée sous le système Bc
QBC = 𝜸𝑸*δ*b* Qc (19)
La surcharge Qc est multipliée par un coefficient de dégressivité transversale bc qui est fonction
de la classe de l’ouvrage et du nombre de voies de circulation sur l’ouvrage. L’ouvrage étant de
classe I avec 2 voies de circulation, le coefficient vaut bc = 1,1.
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La surface d’encombrement la plus contraignante de la surcharge à la surface de roulement est
de 1,75 x 0,75 = a x b correspondant à 1 x 2 essieux de 12 tonnes, soit 240 kN.
La surcharge repartie sur la traverse : Qc = 𝟐𝟒𝟎∗𝒃𝒄
𝑨
A : La surface d’impact due à la charge des 4 roues (cas défavorable)
𝜸𝑸 = 1
Le coefficient de majoration dynamique : δ = 1 + 0,4
1+0,2𝐿 +
0,6
1+4 (𝐺𝑆⁄ )
G = Poids total d’une section de couverture de longueur L et toute la largeur relative à cette
couverture et aux éléments reposant sur elle.
S = poids total maximal des essieux du système B (Bc ou Bt) qu’il est possible de placer sur la
longueur L.
L = Max (Lr ; portée de la travée) ;
Sous-système Bt
L’essieu tandem du sous-système Bt comporte 2 essieux de 2 roues simples de 160 kN par essieu
soit 80 kN par roue. La charge Bt est multipliée par un coefficient de dégressivité transversale bt
qui est fonction de la classe de l’ouvrage ; ce coefficient pour un ouvrage de première classe est
bt= 1.
La surcharge majorée sous le système Bt
QBt = 𝜸𝑸*δ*b* Qt (20)
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FIGURE 8:SOUS SYSTEME BT
Il s’agit d’une roue isolée de 10 tonnes soit 100 kN pour un impact de 0,30 x 0,60 m à la
surface de la couche de roulement. La surface d’impact de la seule roue arrière est un rectangle
de dimensions uo= 0.60 m et vo= 0.30 m
QBr = 𝜸𝑸*δ*b* Qr (21)
La surcharge retenue est celle déterminée par le sous-système Bc, parce qu’elle présente une
valeur plus élevée (voir annexe).
Calcul des efforts et sollicitations
La structure présente une symétrie de chargement et de géométrie peut se présentée comme suit.
M1 = M4 ; M2 = M3 ; M8 = M5 ; M7 = M6
FIGURE 9: STRUCTURE CHARGEE
Sections d’aciers et vérification
La détermination des sections d’aciers, pour le tablier, les piédroits et radier du dalot, est donnée
par la formule suivante :
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Aciers principaux : Ast = 𝑴
𝒁∗𝝈𝒔𝒕 sauf les piédroits de rive qui sont dimensionnés en flexion
composée avec effort normal de compression
Aciers de répartition : Arp= ¼ Ast
Ainsi après la détermination des sections d’aciers ; plusieurs conditions devront être vérifiées
afin de s’assurer que le choix des aciers répond aux normes.
Au niveau du béton 𝜎𝑏̅̅̅̅ < 𝜎𝑙𝑖𝑚 = 0,6*fc28
Au niveau de l’acier 𝜎𝑠̅̅ ̅ < 𝜎𝑙𝑖𝑚 = 0,6*fc28
Condition de non-fragilité
Amin ≥ 0,23*b0*d*𝑓𝑡
𝑓𝑒
Mur en aile
Les murs en aile seront dimensionnés comme des murs de soutènement. Par définition un mur
de soutènement est un mur vertical qui permet de contenir des terres (ou autre matériau granulaire
pulvérulent). L’étude de ce mur de forme trapézoïdale nécessite une méthode spécifique d’étude
et de contrôle du dimensionnement dans le but d’assurer sa stabilité. Le mur sera de forme
trapézoïdale avec une épaisseur des voiles constante.
Pré-dimensionnement
L’épaisseur des murs est déterminée par la formule e = 𝐻
24 avec un minimal de 15 cm, nous
faisons le choix d’une épaisseur de 25 cm constante sur toute la longueur et 25 cm pour la
semelle. La largeur de talons doit être comprise entre 𝐻
8 à
𝐻
5 et la largeur de la semelle entre
0,2+0,4* H majorée de 15%
TABLEAU 4: CARACTERISTIQUES DU MUR
Hauteur de l’ouvrage (m) 2,5
Epaisseur du voile (cm) 25
Epaisseur de la semelle (cm) 25
Largeur des talons (cm) 80
Largeur de la semelle (m) 2
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Vérification de la stabilité du mur
De façon générale un mur de soutènement se trouve soumis à un effort de poussée P et un effort
de butée B (stabilisant).
FIGURE 10:MUR DE SOUTENEMENT
Vérification au renversement
La stabilité peut être définie comme le rapport entre la somme des moments stabilisants sur celle
des moments renversants, les moments évalués par rapport au point A.
Fr = 𝑀𝑆
𝑀𝑅 > 1,5 (22)
Vérification au glissement
Pour le glissement le coefficient Fg doit être supérieur à 1,5
Fg = 𝑐′∗𝑏+ 𝑅𝑣tan (𝜃)
𝑅𝐻 ≥ 1,5 (23)
C’ : angle de cohésion
B : Largeur de la semelle
Ɵ : angle de frottement entre le sol et la base
du mur
Rv : forces verticale de la résultante des
forces
RH : forces horizontale de la résultante des
forces
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Vérification au non-poinçonnement
La justification du non-poinçonnement consiste à s’assurer que la contrainte verticale de
référence de la largeur comprimée est au plus égale à la contrainte de calcul. La condition
suivante doit être vérifiée :
𝜃𝑟𝑒𝑓 < 𝜃𝑠𝑜𝑙
Compte tenu de manque d’information sur la portance du sol nous supposons que la contrainte
moyenne est de 𝜃𝑠𝑜𝑙 = 0,2 Mpa
Dimensionnement
Le dimensionnement du mur est subdivisé en deux parties à savoir : le voile et la semelle. La
section d’acier des voiles est déterminée suivant la hauteur du remblai amont. Ainsi quatre niveau
d’acier sont déterminés, S1 à H=2,8 m ; S4 à 2/3H ; S5 à ½ H et S6 à 1/3H. La semelle est
composée de deux parties, le talon et le patin. On adopte, pour le calcul des moments sollicitant
les sections S2 et S3, un diagramme rectangulaire des réactions du sol (diagramme de Meyerhof).
Les aciers des patins sont déterminés en supposant que le remblai sur ce dernier soit négligeable
devant la contrainte, cette section d’acier est notée S2. Les aciers du talon sont notés S3.
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V. ETUDE DE FAISABILITE TECHNIQUE
5.1 Diagnostic du réseau d’évacuation existant
Les données obtenues des caniveaux existant sont résumées dans le tableau suivant :
TABLEAU 5: RESEAUX EXISTANT
N° Commune
CARACTERISTIQUES DES CANIVEAUX Rayon
hydraulique Vitesse
Débit
théorique
Débit
réel Désignation
Caniveau Longueur largeur hauteur
Pent
e
1 III K I 1555 1.7 1.1 0.01 0.48 4.28 8 6
2 III K I-1 100 1.05 0.8 0.01 0.22 2.5 2.1 1.58
3 III K I-2 250 0.9 0.75 0.01 0.17 2.16 1.46 1.09
4 III K I-3 275 0.7 0.5 0.01 0.09 1.39 0.49 0.37
5 II et III K2 450 1 1 0.01 0.26 2.81 2.81 2.11
11 III K4 1000 0.8 1 0.01 0.21 2.42 1.94 1.45
12 III K5 340 1.2 0.9 0.01 0.28 2.96 3.2 2.4
TOTAL 3970
Nous remarquons que la commune comporte six(6) tronçons de caniveaux et un tronçon commun
avec la commune II. La section hydraulique du plus grand collecteur est de 1,7*1,1 m². Les débits
réels des caniveaux ont été recalculés en considérant 75% de leur compte tenu de leur état, par
contre les débits théoriques sont déterminés sur la base de 100%.
5.2 Etude hydrologique
5.2.1 CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS
La délimitation des bassins versants versant du site est faite avec les logiciels GOOGLE EARTH,
Global Mapper et autocad. Ainsi quatre sous bassins versants sont retenus (voir figure).
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FIGURE 11: BASSIN VERSANT
Pour les caractéristiques des bassins versant voir le Tableau 6
TABLEAU 6: CARACTERISTIQUES DES BASSINS
Bassin versant S (ha) P (ml)
SBV 1 8,98 1427,35
SBV 2 34,86 2548,77
SBV 3 13,81 2059,49
SBV 4 264 7420
5.2.2 ANALYSE FREQUENTIELLE
A partir des données pluie annuelle maximale et le cumul annuel nous avons déterminé les
différentes caractéristiques des échantillons à savoir la moyenne et l’écart type. Ces paramètres
ont permis de d’évaluer les différentes lois avec un intervalle de confiance de 95%. Les différents
quantiles obtenus à partir de l’analyse fréquentielle sont reportés dans le tableau 7 avec une pluie
annuelle moyenne de 418 mm.
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TABLEAU 7: ANALYSE FREQUENTIELLE
Caractéristiques Valeurs (mm)
Pluie annuelle moyenne 418
Pluie décennale humide 530
Pluie décennale sèche 316
Pluie quinquennale humide 489
Pluie quinquennale sèche 352
Pluie journalière décennale humide 73
Pluie journalière décennale sèche 40
Pluie journalière centennale humide 100
Pluie journalière centennale sèche 34
5.2.3 EVALUATION DES DEBITS
Caniveaux
La méthode physique est utilisée pour déterminer les débits de dimensionnement, le temps de
concentration est déterminé avec les paramètres d’une zone urbaine. La pente des canaux est pris
égale à 1%. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 8.
TABLEAU 8: CALCUL DE DEBIT
Méthode physique
Bassin versant A (ha) C L(m) I (m/m) Tu (mn) Tr (mn) Ta (mn) Tc (mn) i(mm/h) Q (m3/s)
SBV1 8,98 0,7 340 0,017 3 10 3 16 81,221 1,27
SBV2 34,86 0,7 870 0,018 3 10 7 20 70,074 3,98
SBV3 13,81 0,7 300 0,017 3 10 3 16 82,264 1,94
Canal Principal 57,65 0,7 930 0,01 23 75,332 6,90
Autre Ouvrage (Dalot)
Le débit de dimensionnement pour l’ouvrage de franchissement est déterminé suivant les
méthodes CIEH et ORSTOM. Nous avons retenu le débit maximal des deux méthodes obtenues
par celle de CIEH pour plus de sécurité, les résultats sont présentés dans le tableau 11. Le débit
du projet choisit est arrondi à 4 m3/s.
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TABLEAU 9: CALCUL DE DEBIT-ORSTOM/CIEH
Méthodes Désignation unité Valeur
Pente moyenne m/Km 3,69
Indice de compacité 1,29
Indice global 2,55
Méthode ORSTOM Crue décennale 𝑚3/s 3,71
Méthode CIEH Crue décennale 𝑚3/s 3,96
Débit du projet Crue décennale 𝑚3/s 3,96
5.3 Dimensionnement des ouvrages
5.3.1 DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE
Evaluation de la section des caniveaux
La section des caniveaux est déterminée par la méthode de la debitance avec un pas de 0,1 m
sera maintenu pour la profondeur normale. Le coefficient de rugosité est pris égal à 70, les
résultats obtenus sont fournis dans le tableau 12.
TABLEAU 10: METHODE DE LA DEBITANCE
Méthode de la debitance
canal 1 b= 0,7 Ks=70
yn(m) S (m²) P (m) Rh (m) Qitteré(m3/s) Q/√𝐼
SBV1
0,5 0,35 1,7 0,21 8,54
8,99 0,6 0,42 1,9 0,22 10,75
0,7 0,49 2,1 0,23 13,00
canal 2 b= 1,2 Ks=70
SBV2
0,9 1,08 3 0,36 38,26
39,97 1 1,2 3,2 0,38 43,68
1,1 1,32 3,4 0,39 49,17
canal 3 b= 0,9 Ks=70
SBV3
0,8 0,72 2,5 0,29 21,98
19,37 0,9 0,81 2,7 0,30 25,41
1 0,9 2,9 0,31 28,88
canal principal b= 0,9 Ks=70
canal Principal
1 1,5 2,9 0,52 67,66
68,95 1,1 1,65 3,1 0,53 75,86
1,2 1,8 3,3 0,55 84,12
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TABLEAU 11:VERICATION DE LA VITESSE
Bassin versant Q (m3/s) I (m/m) Ks y(m) b(m) r(m) H(m) V (m/s) Fr
SBV1 1,271 0,01 70 0,60 0,70 0,2 0,80 3,03 1,25
SBV2 3,977 0,01 70 1,00 1,20 0,2 1,20 3,31 1,06
SBV3 1,937 0,01 70 0,80 0,90 0,2 1,00 2,69 1,02
Principal 6,90 0,01 70 1,1 1,5 0,2 1,30 4,18 1,27
Ces résultats nous montrent que les écoulements sont en régime torrentiel avec des vitesses
moyennes oscillantes entre 2,69 et 4,18.
5.3.2 DIMENSIONNEMENT STRUCTURAL
Les sections d’acier présentées sont reparties par mètre linéaire de la structure et par nappe
compte tenu des épaisseurs.
Caniveaux
Les sections d’aciers sont calculées et résumés dans le tableau 12
acier par
nappe
Section d'acier par ml/nappe
Dalette voile Radier
Calculé Choix Reelle Calculé Choix Reelle Calculé Choix Reelle
Canal 1 3,17 5HA10 3,93 1,6 3HA10 2,36 3,87 4HA12 4,52
Canal 2 5,11 5HA12 5,65 1,63 3HA10 2,36 4,34 4HA12 4,52
Canal 3 3,52 5HA10 3,93 1,63 3HA10 2,36 4,46 4HA12 4,52
Canal 4 6,8 6HA12 6,79 1,63 3HA10 2,36 10,03 9HA12 10,18
Section d’acier du Dalot
Les sections d’aciers choisies sont résumées dans le tableau 13
TABLEAU 12: ARMATURES DALOT
Partie de l'ouvrage
Dimensions (cm) Section/nappe
b h Théorique (cm²) choix Réelle
(cm²)
espacement
(cm)
Tablier Travée
100,00 30,00
3,99 4HA14 6,16 25,00
Appui 8,22 6HA14 9,24 15,00
Piédroits Rive 9,87 5HA16 10,05 20,00
Intérieur 10,40 6HA16 12,06 15,00
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Radier Travée 4,35 4HA14 6,16 25,00
Appui 7,95 6HA14 9,24 15,00
Sections d’acier des Murs en Aile
TABLEAU 13: ARMATURES MURS EN AILE
TABLEAU RECAPITULATIF DE SECTION D'acier
Section acier calculé choix sections
S1 14,36 8HA16 16,08
S2 11,28 6HA16 12,06
S3 7,48 5HA14 7,70
S4 9,58 7HA14 10,78
S5 7,18 5HA14 7,70
S6 4,79 4HA14 6,16
aciers minimales verticaux 2,50
aciers minimales horizontaux face non chargée
1,88
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VI. ETUDE FINANCIERE
Le devis estimatif nous a permis d’évaluer le cout du projet qui s’élève à 307.180.430 FCFA
hors taxes. Les prix sont repartis ainsi selon les ouvrages, le cout de 2440 ml des caniveaux est
estimé à 210.496.430 FCFA soit une moyenne de 86.269 FCFA par mètre linéaire de l’ouvrage.
Le coût du dalot est estimé à 64.038.000 FCFA, le cout de curage des ouvrages existant est de
8.800.000 FCFA.
installation et repli du chantier; 5 Travaux
preparatoire; 0,47
nouveaux collecteurs; 68,57
dallettes; 1,86
Dalot; 20,85
Curage des ouvrage exixtant;
0,029
Etude d'impact environnementale;
0,04
FIGURE 12 : REPARTITION DES PRIX SELON LES TRAVAUX
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VII. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET SOCIAL
Réaliser une étude d’impact environnemental et social (EIES) pour un projet, revient à élaborer
un dossier qui met en lumière les conséquences environnementales et (ou les dangers) d’un projet
pour limiter, atténuer et/ou compenser les impacts négatifs qui en découlent. Tout projet de
développement nécessite une étude d’impact environnemental. L’objectif premier d’une EIES
est de fournir aux décideurs, un rapport préalable présentant les implications à chaque niveau,
des diverses modalités des différentes activités projetées afin de leur permettre d’en tenir compte
et de procéder à une modification éventuelle de la conception finale. Loin des objectifs que vise
ce projet, qui consiste à désenclaver l’ensemble des localités traversées ainsi qu’à l’amélioration
des conditions des vies des populations à travers leur accès aux services sociaux de base, ce
projet, comme tout autre projet similaire d’ailleurs, présente des changements et dégradations du
milieu biophysique et humain et est susceptible d’engendrer des impacts environnementaux et
sociaux sur les milieux précités. C’est dans cette lancée que nous avons jugé intéressant
d’accompagner le projet d’une étude d’impact environnemental et social (EIES) afin de recenser
tout d’abord les impacts potentiels, les évaluer et par la suite proposer des mesures d’atténuation
ou de bonification pour une meilleure prise en compte du milieu récepteur.
Méthodologie de l’EIES
La méthodologie que nous avons adoptée est conforme à la réglementation en République du
NIGER notamment sur le respect des dispositions de la loi cadre no 98-56 du 29 décembre 1998,
relative à la gestion de l’environnement, à son article 33, et au décret n°2000397/PRN/ME/LCD
du 20 octobre 2000 portant sur la procédure administrative d’évaluation et d’examen des impacts
sur l’environnement, en son article7.
La première étape étant déjà la troisième partie du rapport, nous ne discuterons dans cette partie
que des deux (02) dernières étapes à savoir l’évaluation des impacts et les mesures
correctionnelles d’atténuation ou de bonification pour une meilleure prise en compte du milieu
récepteur.
Description de l’état initial du site
Apres la présentation générale du site dans le chapitre II , il est à noter que la zone d’étude est
dépourvue d’un réseau de drainage des eaux pluviales en plus du problème d’évacuation s’ajoute
la nécessité d’un ouvrage de franchissement sur un cours d’eau naturel localisé dans la zone.
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Description du projet
Ce présent projet est consacré à l’étude pour la réalisation d’un système d’évacuation des eaux
pluviales dans la Commune III de la CUZ.
L’étude à montre qu’un réseau d’évacuation de 2440 ml constitué de quatre (4) de sections
différentes pourrait évacuer les eaux des sous bassins versants considérés et un ouvrage de
franchissement de 3*3*2,5 pour faciliter la circulation des usagés. Tous les ouvrages sont réalisés
en béton armé.
Identification des impacts du projet
L’identification des impacts liés au projet est basée sur l’analyse des interactions possibles entre
les milieux récepteurs et les activités du projet. Les ressources d’impacts liées au projet se
définissent comme l’ensemble des activités prévues lors des phases de construction,
d’exploitation. Ces activités comprennent notamment :
Aménagement des installations du chantier : atelier
Travaux de préparation de l’emprise (déboisement, débroussaillage, décapage,
excavation)
Transport et circulation (déplacements de la main d’œuvre, de la machinerie des
matériaux de construction)
Evaluation des impacts
TABLEAU 14: EVALUATION DES IMPACTS
Composantes affectés Phases du projet Source d’impact Description des
Impacts
Milieu biophysique
Ressources en eau Phase de construction Prélèvement d’eau
Risque d’affaissement
des ressources en eau
souterraine
Qualité de l’air Phase de construction Poussière
Exposition des
riverains à des fines
particules par le biais
de poussières
Végétation Phase de construction Déblaiement des
plantes herbacées
Coupe d’arbre et
d’herbe en sur les
passages des caniveaux
Faune Phase de construction Bruit Bruits permanents dus
aux passages des
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camions et engins
perturbera l’avifaune
Paysage Phase de construction
Destruction des
arbustes ; Modification
du paysage
La destruction des
arbustes provoquera
une perte d’habitat
pour certains oiseaux et
pour la microfaune par
des ouvertures dans la
zone d’emprunt et des
carrières
Milieu humain
Impacts
environnementaux Phase de construction Impacts sonores
Travaux préparatoires
des emprises et
des travaux connexes
Santé, sécurité et bien être
des populations Phase de construction
Travaux de
construction et
Présence de la main
d’œuvre dans la zone
Accident de travail et
naissance des
nouvelles maladies
cardio-vasculaires
et aussi des maladies
sexuellement
transmissibles
Activités socio-
économiques
Phase de construction Travaux de
construction
Créations d’emplois
directs pour les
jeunes de la zone
Phase d’exploitation Praticabilité du tronçon
Facilité la circulation
des personnes et des
biens
Matrice d’identification des impacts
X = Impact (Interaction entre l’activité et le milieu récepteur) ;
0 = Aucune interaction entre l’activité et le milieu récepteur
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TABLEAU 15: MATRICE D'IDENTIFICATION DES IMPACTS
Phases du
projet Activités Impacts générés
Description des
impacts
Nature
Milieu récepteur
Milieu Biophysique Milieu socio-
économique
Sol Faune Flore Air Eaux Paysage Econo Santé
Préparation
Installation de
la base
Destruction de la
flore
Désherbage et
abattage des
arbres
Négative x x x x 0 x x x
Pollution Déversement
d’hydrocarbure Négative x x x x 0 x 0 x
Transport des
équipements Pollution
Nuisance sonore,
poussière,
Déversement
d’hydrocarbure
Négative x 0 x x x 0 0 x
Construction
Implantation
des
tranchées
Destruction de la
végétation et de
l’habitat
faunique
désherbage Négative x x x x 0 x x x
Destruction du
sol excavation Négative x x x x x 0 x x
Prélèvement
d’eau
Assèchement des
points d’eau
Utilisation
Excessive Négative x x x 0 x 0 x x
Pollution Souillure Négative x x 0 0 x x 0 x
Construction des caniveaux
Pollution et destruction du
sol
Poussière, bruit et vibration, désorganisation de la structure du
sol
Négative/ positive
x 0 0 x x x x
Exploitation
Entretien et réfection des
ouvrages
Encombrement Curage Positive x 0 0 0 x x x
Pollution Pollution de l’air, du
sol Négative x x x x 0 x x x
Raccordement clandestin des
Pollution des eaux
Pollution, contamination
Négative 0 x x x 0 x x
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ménages de pluies
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EAUX PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
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Ces résultats montrent que les différentes activités ont une forte interaction sur le sol et la santé
humaine et une interaction moindre sur les autres composantes du milieu. Des mesures surtout
de protection du sol et de la santé humaine devront être prises.
Plan de gestions environnemental et sociale (PGES)
Le PGES est un outil de gestion environnemental du projet qui présente les impacts, les sources
d’impacts, les récepteurs, les actions environnementales retenues, leurs objectifs et tâches, les
acteurs impliqués, et la localisation des actions.
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TABLEAU 16:PGES
Récepteur Impact Action
environnementale à mener
Objectif de l’action
Tâches de l’action Acteurs de
l’action Acteurs de
suivi Lieu de mise en
œuvre
Coût de mise en œuvre
Calendrier indicateur de suivi
Flore Diminution du couvert
végétale
Minimisation de l’abattage d’arbre
Réduire déboisement des
arbres
Campagne de sensibilisation,
plantation des arbres, Lutter contre la coupe
abusive du bois
Entreprise
Mairie Population
Mission de contrôle
Sur le chantier Indéfini Pendant et après les travaux
Vérification du
nombre d’arbre
planté et entretenu
Sol érosion du
sol Reboisement et
Création d'espace vert
Réduire les effets de l'érosion en permettant la fixation du sol
Campagne de sensibilisation,
plantation des arbres, Lutter contre la coupe
abusive du bois
Mairie Mission de contrôle
périphérique de la route et école
Indéfini Après les travaux
Surface de sol érodé
Paysage
Risque de
transformation
des
collecteurs en
dépotoir
Retrait d’arbre terrassé pour être valorisés (énergie, artisanat, etc.) ; retrait des terres issus de l’excavation du chantier ;sensibilisa- tion de la population sur les bonnes pratiques d’hygiène
Réduire les déchets sur le site
Lutter contre le dépôt de certains déchets
solides dans les collecteurs
Mairie Mission de contrôle
Sur le chantier indéfini
Vérification du retrait d’arbres terrassés, des terres, et du
nombre de séances désensibilisation
des
Air
Pollution de
l’air par les
odeurs
curage des caniveaux Réduire les
quantités d’odeur émises
Eviter le dépôt des déchets
Mairie et Entreprise
Mission de contrôle
Dans les
collecteurs indéfini
Lors de la mises-en service
Vérification de la mise en place du dispositif de ventilation ou l’utilisation des
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produits chimiques contre les odeurs
Emploi Création d’emploi
Embauche de la main
d’œuvre locale
Diminuer
le
chômage
et lutter
contre la
pauvreté
- Entreprise Mission de
contrôle Dans l’entreprise indéfini
Avant et pendant le
projet
Vérification du recrutement de la
main d’œuvre
Sécurité
Risque
d’insécurité
et d’accident
de travail
Sensibilisation des
employés au respect des
mesures de sécurité au
chantier ;
Prévenir et
réduire le
nombre
d’accident
de travail
et de
circulation
- L’entreprise mission de
contrôle indéfini
Avant et
pendant les travaux
Vérification du
nombre de
séances
de sensibilisation,
l’existence des
panneaux de
signalisation
Population
détérioration du cadre de
vie
Lutte contre les IST / VIH, Création des espaces verts et distribution des
préservatifs
Améliorer le bien-être des
populations, Réduire les risques
de maladie
Campagne de sensibilisation sur les IST/VIH, création de
cadre de jeux
ONG Commune
Mission de contrôle
Dans la zone Indéfini Durant le
projet
Taux de personnes infectés par le VIH
SIDA/an
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Commentaires : Apres l’identification et évaluation des impacts environnementaux et sociaux
potentiels du projet, il ressort que le projet présente aussi bien des impacts négatifs que positifs
tant en phase de construction qu’en phase d’exploitation. Toutefois, au regard de l’importance
du projet pour les populations et des mesures d’atténuation proposées minimisant les impacts,
l’on pourrait dire que ce projet présente globalement un avantage certain comparativement à la
situation sans projet. Par conséquent, la réalisation d’un tel projet est dans l’intérêt des
populations locales, de l’état et du développement des communes.
Mesures d’atténuation
Elles se définissent comme l’ensemble des moyens envisagés pour éviter ou réduire les impacts
négatifs causés sur l’environnement.
Mesures de compensation
Ces mesures visent à compenser les dommages causés sur l’environnement par le projet et les
pertes qui en résultent pour la collectivité. Elles peuvent consister en des dédommagements
monétaires ou par la création de milieux qui compenseront la perte d'autres. Par exemple, des
arbres d’une valeur équivalente à ceux qui ont été abattus, seront plantés et entretenus.
Mesures d’information, de sensibilisation et de communication
La construction d’un ouvrage de franchissement nécessite d'être accompagnée ou préparée par
des actions d’information, de sensibilisation et d'éducation. Les travaux de construction et la mise
en service de l’infrastructure doivent faire l'objet d'une collaboration avec les Services s'occupant
de l'éducation routière. En outre, des procédures adéquates de sensibilisation et de formation du
personnel de chantier en matière de protection de l’environnement devront être établies.
Mesures pour le milieu naturel
Au niveau du milieu naturel, plusieurs points doivent être définis techniquement et
contractuellement lors de la planification et faire l'objet d'un contrôle par la direction du chantier.
Dans le cadre du présent projet, il s’agira notamment de la réhabilitation de tous les sites en fin
de chantier, des mesures relatives aux nuisances à prendre comme la gestion des déchets.
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VIII. Conclusion et recommandations
Cette présente étude intitulée « étude pour la réhabilitation et d’extension du système
d’évacuation des eaux pluviales dans la commune III de la ville de Zinder » avait pour
objectif la réalisation des ouvrages de drainage des eaux pluviales et de franchissement, afin
d’améliorer les conditions de vie de la population. Plusieurs aspects ont été abordé afin
d’atteindre ces objectifs.
Sur les données recueillies et les visites du terrain, nous avions proposé un réseau de drainage
constitué de 2440 ml de collecteur de forme rectangulaire. Ce réseau est reparti sur trois sous
bassin versant et un collecteur principal de section 1,5*1,3 m², les collecteurs secondaire sont
respectivement 0,7*0,8 ; 1,2*1,2 et 0,9*1 m² respectivement suivant les trois sous bassins
versants. Aussi un ouvrage de franchissement (dalot) a été proposé pour faciliter à la population
le franchissement le passage d’un cours d’eau pendant la saison hivernale. Cet ouvrage est
composé de trois ouvertures avec une section hydraulique de 3*2,5 m² chacune.
Il a été prévu des dallettes à certains endroits traversés par les canaux, nous pouvons dénombrer
cinquante-trois(53) dallettes de deux virgule cinq mètre de largeur (2,5 m).
Sur le plan environnemental l’étude nous montre plus d’impact positifs que négatifs à la
réalisation de ce projet. Enfin le cout du projet est estimé à 307.180.430 FCFA hors taxe.
Pour assurer le bon fonctionnement du système d’évacuation nous formulons les
recommandations suivantes :
Sensibiliser la population sur la bonne pratique en matière d’entretien des ouvrages
Etablir un calendrier pour le nettoyage des collecteurs
Assurer une mise en œuvre adéquate des ouvrages ainsi que les mesures atténuation
environnemental
Réaménager les mares pour qu’elle puisse recueillir plus d’eaux
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Bibliographie
Aquadev, S. C. (Aout 2004). Monographie de la Communauté Urbaine de Zinder.
BIAOU, D. A. (2013). Cours d’hydraulique routière - Institut internationale de l’ingénierie de
l’eau et de l’environnement. Ouagadougou. Consulté le Semptembre 12, 2018
CEH-SIDI, C. d. (Janvier 2009). ETUDE DE REHABILITATION ET D'EXTENSION DU
SYSTEME D'EVACUATION DES EAUX PLUVIALES DE ZINDER AU NIGER.
Consulté le Aout 2018
CIEH, O. (2 Mars 1998). Crues et apports, Manuel pour l’estimation des crues décennales et
des apports annuels pour les petits bassins versants non jaugés de l’Afrique sahlienne
et tropicale sèche. Consulté le Septembre 24, 2018
CONSULT, G. (Novembre 1989). Etude de l’assainissement de la ville de Zinder.
CRES, F. N. (Septembre 2001). Hydraulogie Urbaine quantitative-Assainissement pluvial-.
Ouagadougou, Burkina Faso.
Française, M. D. (22 Juin 1977). Cahier des prescriptions communes applicables aux marchés
de travaux publics. Paris. Consulté le AOÜT 18, 2018
IKALI. (2018, Juillet 28). www.actuniger.com/sociéte.
Prof Adamah MESSAN, C. (2003-2014). Cours de Béton Armé 1,2&3, Institut International
d’Ingénierie de l'Eau et de l’Environnement. Ouagadougou: Fondation. Consulté le
Octobre 12, 2018
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ANNEXES
Annexe 1: Caractéristiques des bassins versants .......................................................................
Annexe 2: Récapitulatif du calcul de débit par la Méthode Rationnelle .. Erreur ! Signet non
défini.
Annexe 3: Tableau RECAPITULATIF GAUSS/GUMBEL ........ Erreur ! Signet non défini.
Annexe 4: Détermination de Kr10 et Kr100 .............................................................................
Annexe 5: Annexe 5 : Détermination de temps de base ............................................................
Annexe 6: Carte des précipitations annuelles (CIEH) ...............................................................
Annexe 7: Choix des Annexe Coefficients par la Méthode CIEH ............................................
Annexe 8: Récapitulatif du calcul de débit par la méthode ORSTOM .... Erreur ! Signet non
défini.
Annexe 9: Récapitulatif du calcul de débit par la méthode CIEH .............................................
Annexe 10: choix Coefficient de Strickler ................................... Erreur ! Signet non défini.
Annexe 11 : Détermination de la pente critique ........................................................................
Annexe 12 : détermination de la vitesse dans un dalot ..............................................................
Annexe 13: Profils en long canal 1 ............................................................................................
Annexe 14 : Profil en long canal 2 ............................................................................................
Annexe 15: Profils en long canal 3 ............................................... Erreur ! Signet non défini.
Annexe 17: Note de calculs Caniveaux .....................................................................................
Annexe 18: Note de calculs de dimensionnement structural du dalot ...... Erreur ! Signet non
défini.
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ANNEXE 1 : CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS
Bassin versant
Surface (ha)
Périmètre (m)
Cr
SBV1 8,98 1427,35 0,7
SBV2 34,86 2548,77 0,7
SBV3 13,81 2059,49 0,7
SBV4 264 7420 0,7
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ANNEXE 2 : RECAPITULATIF DU CALCUL DE DEBIT PAR LA METHODE RATIONNELLE
Bassin versant A(ha) C L(m) I (m/m) Tu (mn) Tr (mn) Ta (mn) Tc (mn) I (mm/h) Q(m3/s)
SBV1
8,98
0,7
340
0,01
3
10
3 16
81,22
1,271
SBV2
34,86
0,7
870
0,01
3
10
7 20
70,07
3,977
SBV3
13,81
0,7
300
0,01
3
10
3 16
82,26
1,937
Principal
57,65
0,7
930
0,01
-
-
- 23
75,33
6,895
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ANNEXE 3: RECAPITULATIF GAUSS/GUMBEL
Ajustement de Gumbel
T F(x) Up Xp Xmin Xsup
Humide
100 0,99 4,6001 90 80 100
20 0,95 2,9702 74 67 81
10 0,9 2,2504 67 62 73
5 0,8 1,4999 60 56 65
Médiane 2 0,5 0,3665 49 47 52
Sèche
5 0,2 -0,4759 41 39 43
10 0,1 -0,8340 38 36 40
20 0,05 -1,0972 35 33 37
100 0,01 -1,5272 31 29 34
Les intervalles de confiances
T F(x) Up Xp Xmin Xsup
Humide
100 0,99 2,3300 612,65 605 620
20 0,95 1,6400 555,03 549 561
10 0,9 1,2800 524,97 520 530
5 0,8 0,8000 484,88 480 489
Médiane 2 0,5 0,0000 418,08 414 422
sèche
5 0,2 -0,8400 347,93 343 352
10 0,1 -1,2800 311,18 306 316
20 0,05 -1,9600 254,40 248 261
100 0,01 -2,3300 223,50 216 231
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Annexe 4 : Détermination de Kr70 et Kr100
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Annexe 5 : Détermination de temps de base
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Annexe 6 : Carte des précipitations journalières décennale
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Annexe 7 : Coefficients de régression multiple
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ANNEXE 8: RECAPITULATIF DU CALCUL DE DEBIT PAR LA METHODE ORSTOM
ORSTOM
Qr10=A*P10*Kr10*α10*S/Tb
Coefficient d’abattement A 0,94
Pluie moyenne décennale 10 𝐏 (mm) 499,16
α10 2,6
Kr100 20,4
Kr70 17,6
Kr10 17,89
Pente moyenne 𝐈𝐦𝐨𝐲 (m/km) 3,69
Indice global de pente 𝐈𝐠 2,55
Temps de base 10 𝐓𝐛 (mn) 652,1
Volume ruisselé 𝐕𝒓 (m3) 32486
Débit moyen ruisselé Qmr (m3/s) 1,387
Qr10 3,605
Q10 3,714
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ANNEXE 9: RECAPITULATIF DU CALCUL DE DEBIT PAR LA METHODE CIEH
CIEH
Equations
10 12 18 27 42
a 0,0833 0,095 0,0678 0,279 0,399
s 0,696 0,643 0,661 0,619 0,643
p 0,264 0,264 0,264 0,264 0,264
i 0,953 0,406 0,412 0,279 0,399
k 0,534 1,038 1,105 0,51 0,479
d 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08
Ig -0,309 -0,309 -0,309 -0,309 -0,309
S(km²) 1,3514
Pan(mm) 530
Ig(m/km) 2,55
Kr10 19,09
Dd(km^-1) 1,760
Q10 1,93 5,53 4,92 2,97 4,44
Moyenne 3,96
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Annexe 10 : Choix de coefficient de rugosité
Caractéristiques
Parois revêtements en mortier de ciment et sable, très lisses planches rabotées tôle métallique soudures saillantes
Mortier lissé
Parois lisses planches avec des joints mal soignés enduit ordinaire grès.
Béton lisse canaux en béton avec des nombreux.
Maçonnerie ordinaire terre exceptionnellement régulière.
Parois rugueuses terre béton rugueux ou vieux maçonnerie vieille ou
soignée.
Parois rugueuses terre irrégulière avec des herbes rivières régulières en lit rocheux.
Terre en mauvais état rivière en lit de cailloux
Terre complément à l'abandon torrents transportant de blocs.
100
8
0
7
5
7
0
6
0
40
2
0 à
1
5
0,010 à 0,0111
0,0119
125
0,0134
142
167
0,0200
0,0250
0,0500 à 0,0667
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Annexe 11 : Pente critique
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Annexe 12 : vitesse critique
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Annexe 13 : Profil en long canal 1
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Annexe 14 : Profil en long canal 2
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES EAUX
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Annexe 15 : Profil en long canal 2
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Annexe 16 : Profil en long canal 3
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Annexe 17 : Note de calcul Collecteurs
Caractéristiques des Matériaux
Acier-Béton
Fe(Mpa) 400 Ft28(Mpa) 2,1
Fc28 (Mpa) 25 𝝈𝒃𝒄 (Mpa) 14,17
𝝈𝒔𝒕 (Mpa) 201,63
Fsu(Mpa) 347,83
Dans cette partie nous allons montrer la procédure pour le dimensionnement du caniveau de
SBV2. Les autres résultats seront présentés dans un tableau qui montra les différentes sections
d’acier calculées.
Les chargements à considérer sont utilisés selon les prescriptions du fascicule 61, Titre II
(Conception, Calcul et Épreuves des ouvrages d’art) du cahier des prescriptions communes
applicables aux marches de travaux publics de l’État français ;
- Pour ce qui est des règles de calculs de Béton Armé, nous utilisons celles définies par le
BEAL 91 modifié 99 ;
- fissuration peu préjudiciable
Dallette
Charge concentrée d’une roue isolée de 10T (100KN), comme le stipule le Fascicule 61, en son
Titre II. Cette charge sera notée Br durant cette étude.
Poids propre de la Dallette
Ppd = h * e * 𝜸𝒃
h : largeur de la Dallette (m)
e : épaisseur (m)
𝛾𝑏 : Poids volumique du béton (KN/m3)
Ppd = 1,15*0,15*25 = 4,31 Ppd = 4,31 kN/ml
Moment de flexion dû au poids propre de la Dallette
Mpd = Ppd *𝒃𝟐
𝟖
Mpd = 4,313 *1,152
8 = 0,54 Mpd = 0,54 kN.m
Moment de flexion dû à la surcharge Br
MBr = Br * 𝒃𝟐
𝟒
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MBr = 100 * 1,152
4 = 28,75 MBr = 28,75 kN.m
Effort tranchant dû au poids propre.
𝑻𝒑𝒅 = Ppd * 𝒃
𝟐
𝑇𝑝𝑑 = 4,313 * 1,15
2 = 0,58 𝑻𝒑𝒅 = 0,58 kN
Effort tranchant dû à la surcharge
𝑻𝑩𝒓 = Br * 𝟏
𝟐
𝑇𝐵𝑟 = 100 * 1
2 = 50 𝑇𝐵𝑟 = 50 kN
Combinaisons d’actions ELU
ELU
𝑴𝒖 = 1,35 Mpd + 1,5 MBr = 1,35*0,539 + 1,5*28,75 = 44,09
𝑀𝑢 = 44,09 kN.m
𝑻𝒖 = 1,35 Tpd + 1,5 TBr = 1,35*0,575 + 1,5*50 = 75,78
Tu = 75,78 kN
Calcul de la section d’acier
𝐀𝐬𝐭 = 𝐌𝐮
𝐙∗𝛔𝐬𝐭
Moment réduit du béton
𝜇𝑢 = 𝑀𝑢
𝑏∗𝑑2∗𝑓𝑏𝑢 =
0,001∗44,09
1∗(0,0∗0,15)2∗14,17 = 0,148 < 𝜇𝐴𝐵
Calcul du Bras de levier
Z= d (1 – 0,4𝛼𝑢)
𝛼𝑢 = 1,25(1 - √1 − 2𝜇𝑢 )
𝛼𝑢 =1,25*(1 - √1 − 2 ∗ 0,148 ) = 0,202
Z= 0,9*0,15* (1 – 0,4*0,202) = 0,124
Z = 0,124 m
Ast = 10000∗44,09
0,124∗347,83 = 10,20 cm²
Section d’acier par nappe
Ast/nappe = Ast
2 = 5,10
Ast/nappe= 5,10 cm²
Choix d’armature :
5HA12 Totalisant 5,65 cm²
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Aciers de répartition 𝐀𝐫𝐩
𝐞𝐬𝐩 =
𝛔𝐓𝐨∗𝟎,𝟑∗𝐟𝐭𝟐𝟖
𝟎,𝟖∗𝐟𝐞∗𝐛
𝜎𝑇𝑜 = 𝑇𝑢
𝑏∗𝑑 =
44,09
1∗0,9∗0,15 = 0,561
Arp = 2,36 cm²
Piédroits
Les pieds droits sont soumis à leur poids propre celui que transmet la dallette (efforts verticaux)
et à la poussée de terre. De ce fait, les pieds droits seront dimensionnés en flexion composée
avec un effort de compression.
Calcul des sollicitations
Effort dû à l’action de Br
VBr = 𝑇𝐵𝑟∗0,5
𝑏 =
50∗0,5
1 = 25
VBr = 25 kN
Effort dû au poids propre de la dallette
Vpd = 𝑇𝑝𝑑∗0,5
𝑏 =
0,58∗0,5
1 = 0,29
Vpd = 0,29 kN
Effort dû au poids propre des pieds
Vppd = e *𝛾𝑏 = 0,15* 25 = 3,75
Vppd = 3,75 kN
Poussée de terre
Pt = Ka * 𝛾𝑠𝑜𝑙 * Ht = 0,33*20*1,1 = 4,53
Pt = 4,53 kN
Combinaisons d’actions ELU
Vu = 1,35(Vpd + Vppd) + 1,5VBr = 1,35(0,29 + 3,75) + 1,5*25 = 42,95
Vu = 42,95 kN
Vut = 1,35* Pt = 1,35 * 4,53 = 6,12
Vut = 6,12 kN
Moment d’encastrement
Met = Vut * 𝑑+𝑏
3 = 6,12 *
0,9∗0,15 +1
3 = 2,13
Met = 2,13 kN.m
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Excentricité
e1 = 𝑀𝑒𝑡
𝑉𝑢𝑡 =
2,13
6,12 = 0,38
effort de compression centré maximal
Nbmax = b * h *fbc = 0,15*1,1*14,17 = 2,34
Nbmax = 2,34 kN
coefficient de remplissage du diagramme de contrainte
ψ1 = 𝑁𝑢
𝑁𝑏𝑚𝑎𝑥 =
6,12
2,34 = 2,62 > 0,81
Dans notre cas ψ1 est supérieur à 0,81 et le coefficient χ1 ≥ 0,19 la section est partiellement
comprimé
Moment fictif
Muf = Nu * eA
eA = e1 + 0,9*h - ℎ
2 = 0,38 + (0,9*0,15 -
0,15
2) = 0,44 m
Muf = 6,12 * 0,44 = 2,69
Muf = 2,69 kN.m
Section d’acier :
Ast réelle = Ast - 𝑉𝑢𝑡
𝜎𝑠𝑢
𝜇𝑢 = 𝑀𝑢
𝑏∗𝑑2∗𝑓𝑏𝑢 = 0,01< 𝜇𝐴𝐵 pas d’acier comprimés
Ast réelle = 𝑀𝑢𝑓
𝑍∗𝜎𝑠𝑡 -
𝑉𝑢𝑡
𝜎𝑠𝑢 = 10000*
2,69
0,134∗347,83 -
6,12
347,83 *0,001 = 0,574
Ast réelle = 0,574 cm²
Condition de non fragilité
Amin = 0,23* 𝑏∗𝑑∗𝑓𝑡28
𝑓𝑒 = 1,63
Amin = 1,63 cm²
Choix d’armature :
3HA10 totalisant 2,36 cm²
Radier
Poids propre du radier
Prd = h * e * 𝛾𝑏 = 1*0,15*25 = 3,75
Prd = 3,75 kN
Sollicitation(ELU)
Pu = 1,35*(Prd + Vppd + Vpd) + 1,5 *VBr = 1,35*(3,75 + 3,75 + 1,55) + 1,5 *16,67 = 48,03
Pu = 48,03 kN
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Moment isostatique
Mo = Pu * 𝑏2
8 = 48,03 *
0,82
8 = 4,52
Mo =4,52 kN.m
Moment tranchant
Mt = 0,8 * Mo = 0,8*4,52 = 3,62
Mt = 3,62 kN.m
Section d’acier
Ast = 𝐌𝐭
𝐙∗𝛔𝐬𝐭 =
𝟑,𝟔𝟐
𝟎,𝟏𝟐∗𝟑𝟒𝟕,𝟖𝟑 * 100 = 8,67
Ast/nappe = 4,34 cm²
Amin = 2,70 cm²
Choix d’armature :
4HA12 totalisant 4,52 cm²
Acier de répartition
Ar = 1
4 * Ast
Ar = 1
4 * 8,67 =2,17 cm²
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ANNEXE 18 :NOTE DE CALCULS DE DIMENSIONNEMENT STRUCTURAL DU DALOT
- Les chargements à considérer sont pris selon les prescriptions du fascicule 61, Titre II
(Conception, Calcul et Épreuves des ouvrages d’art) du cahier des prescriptions
communes applicables aux marches de travaux publics de l’État français ;
- Pour ce qui est des règles de calculs de Béton Armé, nous utilisons celles définies par le
BEAL 91 modifié 99 ;
- La fissuration est jugée préjudiciable
Caractéristiques des matériaux
Acier
Nuance : Acier à haute adhérence (HA), FeE 400 : fe = 400 Mpa
La fissuration est jugée préjudiciable (FP) :
Contrainte limite de l’acier : 𝜎𝑠𝑡 = min (2
3 fe ; max (
1
2 fe ; 110√𝜂𝑓𝑡28)) = 215,56 Mpa
Béton
Résistance à la compression à 28 jours : fc28 = 30 Mpa
Résistance à la traction à 28 jours : ft28 = 0,06* fc28 + 0,6 = 2,4 MPa
Poids volumique du béton : 𝛾𝑏 = 25 Mpa
Contrainte de calcul du béton : 𝜎𝑏𝑢 = 0,85* 𝑓𝑐28
𝛾𝑏∗𝜃 = 0,85*
30
1,5∗1 = 17 Mpa
Sol
Densité des terres : γsol = 20 KN/m³
Coefficient de poussée : Ka = 0,33
Surcharge de remblai : R = 10 KN/m²
Contrainte admissible : бadm = 0,2 MPa = 2 bars
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Caractéristiques du dalot
Largeur chargeable (m) 8
Largeur roulable (m) 7
Hauteur hydraulique (m) 2,5
Largeur hydraulique (m) 3
Epaisseur (m) 0,30
Evaluation des charges
Permanente
Tablier
Poids propre : Ppt = e * B*𝛾𝑏 = 0,3*1*25 = 7,5 , Ppt = 7,6 kN/ml
Poids des guides roues : Pgr = 𝑒𝑔𝑟∗ℎ𝑔𝑟∗𝐿𝑡∗𝛾𝑏
𝐿𝑡+2𝑒𝑔𝑟 =
0,3∗0,6∗10∗25
25+2∗0,3 = 5,23
Pgr = 5,23 kN/ml
G1 = Ppt + Pgr = 12,73 G1 = 12,73 kN/ml
Piédroits
Le dalot n’est pas revêtue alors les poids sur les piédroits seront induit par : le poids des guides
roues, du tablier et le poids propre des piédroits. Les pieds de rives sont soumis aussi par la
poussée des terres
Poids propre des pieds: Pppd = e * B*𝛾𝑏 = 0,3*1*25 = 7,5
Pppd = 7,6 kN/ml
G2 = ka*h*𝛾𝑠𝑜𝑙 = 0,33*3*20 = 19,80
G2 = 19,80 kN/ml
Radier
Poids propre du radier: Pppr = e * B*𝛾𝑏 = 0,3*1*25 = 7,5
Pppr = 7,6 kN/ml
Réaction
G3 = Pppr + G1 + G2 = 27,73
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G3 = 27,73 kN/ml
Surcharge
Systèmes B
Bc Bt Br
bc 1,10 bt 1,00 br 1,00
A (m²) 4,00 A (m²) 6,03 A (m²) 1,70
Q (kN) 240,00 Q (kN) 320,00 Q (kN) 100,00
Qc (kN/m²) 66,00 Qt (kN/m²) 53,07 Qr (kN/m²) 58,82
L(m) 7,00 L(m) 7,00 L(m) 7,00
G(kN) 44,56 G(kN) 12,73 G(kN) 12,73
δ 1,18 δ 1,23 δ 1,19
Qbc(kN/ml) 77,87 Qbt(kN/ml) 65,28 Qbr(kN/ml) 69,77
Calcul des sollicitations
La structure présente une symétrie de chargement et de géométrie en utilisant la méthode des 3
moments, on a le système d’équations suivant :
Sollicitations sous charge
G sous charge
Q ELS ELU
Moment sur appui (kN.m) M1=M4 6,4 33,9 27,5 42,2
M2=M3 13 65,4 78,4 115,65
Moment en travée (kN.m) M1-2 = M3-4 8,58 41,7 50,28 74,133
M2-3 5,33 28 33,33 49,1955
Réaction d'appui (kN) R1=R2=R3=R4 -5,05 16,7 11,65 18,2325
Moment Rive (kN.m) Max 15,1 100 115,1 170,385
Moment intermédiaire Max -1,76 -5,91 -7,67 -11,241
Réaction d'appui rive (kN) Rmax -21,50 108,40 86,90 133,575
Réaction d'appui (kN) Rmax -50,40 258,00 207,600 318,960
Moment sur appui (kN.m) M8=M5 15,10 7,94 23,040 32,295
M7=M6 23,60 -0,02 23,580 31,830
Moment en travée (kN.m) M8-7 = M6-5 -15,70 3,85 -11,850 -15,420
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M7-6 -11,00 -1,60 -12,600 -17,250
Réaction d'appui (kN) R1=R2=R3=R4 - - - -
Calcul des sections d’acier
Tablier
Le tablier est dimensionné en flexion simple, les sections d’acier sont déterminés suivant les
deux états limites (ELS et ELU). Ainsi la section retenue sera le maximum des deux valeurs
obtenue.
- Etat limite de service
Mser = 78,4 kN.m
Moment résistant béton : Mrb = 1
2 * b0*d²*𝜎𝑏𝑐* �̅�𝑠𝑒𝑟(1 -
1
3�̅�𝑠𝑒𝑟)
�̅�𝑠𝑒𝑟= 𝑛�̅�𝑏𝑐
𝑛�̅�𝑏𝑐 +�̅�𝑠𝑡 =
15∗17
15∗17 +215,56 = 0,54 ; d = 0,9*h = 0,9*0,3 = 0,27 m
Mrb = 1
2 * 1*0,27²*17*0,54* (1 -
1
3∗ 0,54) = 0,274 MN.m
Mser < Mrb pas d’acier comprimé
Aser = 𝑀𝑠𝑒𝑟
𝑍𝑠𝑒𝑟∗𝜎𝑠𝑡 =
78,4
0,22∗215,56 *10 = 16,44 cm²
Aser = 16,44 cm²
- Etat limite ultime
Mu =42,2 kN.m
Moment réduit : 𝜇𝑢 = 𝑀𝑢
𝑏0∗𝑑2∗𝜎𝑏𝑐 =
0,0422
1∗0,272∗215,56 = 0,03
Zu = d – 0,4*yu avec yu = 0,25*d Zu = 0,27 m
Au = 𝑀𝑢
𝑍𝑢∗𝜎𝑠𝑡 =
42,2∗10
0,27∗215,56 = 7,32 cm²
Au = 7,32 cm²
- Condition de non fragilité
Amin = 0,23*b0*d* 𝑓𝑡28
𝑓𝑒 = 10000*0,23*1*0,27*
2,4
400 = 3,73 cm²
Amin = 3,73 cm²
Ast = max ( Aser ;Au ;Amin ) = max ( 16,44 ; 7,32 ; 3,73 ) = 16,44 cm²
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Ast = 16,44 cm²
L’épaisseur du tablier étant supérieur à 15 cm alors les aciers seront disposés en deux nappes.
Ast/nappe = 𝑨𝒔𝒕
𝟐 =
𝟏𝟔,𝟒𝟒
𝟐 = 8,22 cm²
Choix d’acier : Aciers principaux 6HA14 totalisant 9,24 cm
Aciers de répartition 4HA12
Piédroits
Piédroits centraux : ils sont dimensionnés en compression simple
Section réduite : Br = (h - 0,03)*(b - 0,03) = (0,3 - 0,03)(1 - 0,03) = 0,26 cm²
Longueur au flambement : lf = 0,5*l = 0,5*2,5 = 1,25 m
Moment quadratique : i = ℎ
√12 = 0,09
Elancement : 𝜆 = 𝑙𝑓
𝑖 = 14,43 < 50
Β = 1 + 0,2*(𝜆
35)² = 1,03
Nb = 𝐵𝑟∗𝑓𝑏𝑐
0,9 =
0,26∗17
0,9 = 4,95 MN
Ns = 𝑘∗𝛽∗𝑁𝑢−𝑁𝑏
0,85 =
1,1∗1,03∗0,01124−4,95
0,85 = 5,84 MN (k = 1.1 car plus de la moitié des charges est
appliquée avant 90 jours)
Ns < 0 Le béton est surabondant, la section minimale suffit
Amin= max{4𝑐𝑚2
𝑚𝑙 𝑑𝑢 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒
0,2% 𝑆= max{
4 ∗ 2 ∗ (0,3 + 1)0,2% ∗ 30 ∗ 100
Amin= 10,4 cm²
Section d’acier 6HA16 totalisant 12,06 cm²
Piédroits de rive : les calculs sont effectués en flexion composée avec un effort normal de
compression.
Mser = 27,5 kN.m ; Nser = 86,90 kN
Mu = 42,2 kN.m ; Nu =133,58 kN
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Excentricité : e = 𝑀𝑢
𝑁𝑢 =
42,2
133,58 = 0,32 m
Effort de compression : Nbmax = b*h*𝑓𝑏𝑐 = 1*0,3*17 = 5,10 MN
Coefficient de remplissage :𝛹1 = 𝑁𝑢
𝑁𝑏𝑚𝑎𝑥 =
133,58
1000∗5,10 = 0,03 < 0,81
𝛹1 ≤ 2 3⁄ → ξ =1+ √9−12𝛹
4(3+ √9−12𝛹) = 0,17
Excentricité critique : eNC = ξ*h = 0,17*0,3 = 0,05 m
e > eNC : la section est partiellement comprimée et l’état limite peut ne pas être atteinte (effort
normal faible).
Calcule un moment de flexion fictif : Mufictif = Nu*eA
eA = e + (d-0,5h) = 0,3 + (0,9*0,3-0,5*0,3) = 0,44 m
Mufictif = 133,58*0,44 = 58,23 kN.m
Bras de levier : Z = 0,26 m
Section d’acier fictif : Astfictif = 𝑀𝑢𝑓𝑖𝑐𝑡𝑖𝑓
𝑍∗𝜎𝑠𝑡 =
58,23
0,26∗347,83*10 = 10,25 cm²
Section d’acier reelle : Areelle = Astfictif - 𝑁𝑈
𝜎𝑢 = 10,25 -
133,58
347,83 = 9,87 cm²
Condition de non fragilité : Amin = max ( 𝑏∗ℎ
1000 ; 0,23*bod
𝑓𝑡28
𝑓𝑒 ) = 3,73 cm²
Ast = max (Areelle ; Amin) = 9,87 cm²
Ast =9,87 cm²
Section d’acier 6HA16 totalisant 12,06 cm²
Radier
Mser = 27,5 kN.m ; Nser = 86,90 kN
Mu = 42,2 kN.m ; Nu =133,58 kN
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Mur en ailes
Action verticale Action horizontale M/A
CH
AR
GE
G
Poids du mur
a Voile 23,63 -21,85
b Semelle 16,88 -16,88
1 Mur(a+b) 40,50
Poids des terres
2 Terre(Talon) 71,82 -109,53
3 Terre(patin) 5,40 -2,16
Poussée des terres
4
34,93 57,63
CH
AR
GE
Q
Charge d'exploitation
5 14,25 -21,73
Poussée due à la charge d'exploitions
6 4,70 7,76
Calcul de la section S1 : la section S1 est celle qui assure la liaison entre le voile est la semelle
(H=2,8), elle se trouve du côté du remblai.
Mser = 56,75 kN.m ; Nser = 17,50 kN
Paramètre de déformation : �̅�𝑠𝑒𝑟 = 𝑛∗�̅�𝑏𝑐
𝑛�̅�𝑏𝑐 ∗�̅�𝑠𝑡 =
15∗18
15∗18+215,56 = 0,56
Bras de levier : �̅�𝑠𝑒𝑟 = d - �̅�𝑠𝑒𝑟
3 = 0,9*0,3 -
0,9∗0,3∗0,56
3 = 0,18 m
Moment resistant du béton :
Mrb = 1
2 * b0 *�̅�𝑠𝑒𝑟*𝜎𝑏𝑐 *�̅�𝑠𝑒𝑟 = 0,5*1*(0,9*0,3*0,56)*18*0,18 = 0,245 MN.m
Mser < Mrb , le moment résistant supérieur au moment de service alors pas d’acier comprimé
Asc = 0.
Section d’acier : Ast = 𝑀𝑠𝑒𝑟
𝑍𝑠𝑒𝑟∗𝜎𝑠𝑡 =
56,75
0,18∗215,56 *10 = 14,36 cm²
Condition de non fragilité de la section : Amin = 0,23*b0*d* 𝑓𝑡28
𝑓𝑒
Amin = 10000*0,23*1*0,225* 2,4
400 = 3,11 cm²
Ast = 14,36 cm²
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Choix d’acier : 8HA 16 totalisant 16,08 cm²
Acier de répartition :
Face arrière coté terre : AH(cm²/ml) ≥ 0,10*e1 = 0,1*25 = 2,5 cm²/ml
Soit 4HA12 totalisant 4,52 cm²
Face avant :
Av(cm²/ml) ≥ 0,10*e1 = 0,1*25 = 2,5 cm²/ml
soit 4HA12 totalisant 4,52 cm²
AH(cm²/ml) ≥ 0,0075*e1 = 0,075*25 = 1,88 cm²/ml
soit 4HA10 totalisant 3,14 cm²
Section S1 S4 S5 S6
H (m) 2,8 1,87 1,4 0,93
Vpt(KN/m) 26,60 17,73 13,30 8,87
Mpt(kN.m) 40,57 27,04 20,28 13,52
Vpp(KN/m) 17,50 11,67 8,75 5,83
Mpp(KN.m) 16,19 10,79 8,09 5,40
Mser(KN.m) 56,75 37,84 28,38 18,92
Nser (KN/m) 17,50 11,67 8,75 5,83
Ast (cm²) 14,36 9,58 7,18 4,79
Choix 8HA16
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Les sections S4, S5 et S6 sont calculées de la même manière que la section S1.
Calcul de la semelle :
Les calculs sont effectués à l’ELS, en tenant en compte toutes les autres partie du mur (voile,
remblais…)
La résultante des forces verticale RH (kN/ml) 40
La résultante des forces verticale RV (kN/ml) 172
Moment résultant en A : M/A (kN.m) 106,76
Excentricité e (m) 0,62
σ = 𝑅𝑣
2∗𝑒𝐴 (Mpa) 0,14
Patin (S2)
En considérant que le patin avant est uniquement soumis à la réaction du sol (le poids des terres
aval au-dessus du patin est négligeable et ces terres pourraient être enlevées).
Mser = 𝜎 *𝑏2
2 = 140*
0,82
2 = 44,8 kN.m
Paramètre de déformation : �̅�𝑠𝑒𝑟 = 𝑛∗�̅�𝑏𝑐
𝑛�̅�𝑏𝑐 ∗�̅�𝑠𝑡 =
15∗18
15∗18+215,56 = 0,56
Bras de levier : �̅�𝑠𝑒𝑟 = d - �̅�𝑠𝑒𝑟
3 = 0,9*0,3 -
0,9∗0,3∗0,56
3 = 0,18 m
Moment résistant du béton :
Mrb = 1
2 * b0 *�̅�𝑠𝑒𝑟*𝜎𝑏𝑐 *�̅�𝑠𝑒𝑟 = 0,5*1*(0,9*0,3*0,56)*18*0,18 = 0,245 MN.m
Mser < Mrb, le moment résistant supérieur au moment de service alors pas d’acier comprimé
Asc = 0.
Section d’acier : Aser = 𝑀𝑠𝑒𝑟
𝑍𝑠𝑒𝑟∗𝜎𝑠𝑡 =
44,8
0,18∗215,56 *10 = 11,55 cm²
Condition de non fragilité de la section : Amin = 0,23*b0*d* 𝑓𝑡28
𝑓𝑒
ETUDES POUR LA REHABILITATION ET L’EXTENSION DU SYSTEME D’EVACUATION DES EAUX
PLUVIALES DANS LA COMMUNE III DE LA VILLE DE ZINDER AU NIGER
CHAIBOU OUSMANE Ismaeil Promotion 2017-2018 soutenu le 21/01/2019 xxxiv
Amin = 10000*0,23*1*0,225* 2,4
400 = 3,11 cm²
Ast = max (Aser ; Amin) = 11,55 cm²
Choix de section : 6HA16 totalisant 12,06 cm²
Les armatures de répartition seront disposés perpendiculairement aux armatures principaux, leurs
sections doivent vérifiée la condition suivante :
AH(cm²/ml) ≥ 0,10*e1 = 0,1*25 = 2,5 cm²/ml
Soit 4HA12 totalisant 4,52 cm²
Le Talon
Il est soumis à la réaction du sol de la fondation, au poids propre des terres et aux charges
d’exploitation. Le talon est considéré comme une poutre encastré dans le voile.
Mser = Qsurcharge*bt*𝑏𝑡
2 - 𝜎* bc*
𝑏𝑐
2 = 66*0,95*
0,95
2 - 140*0,19*
0,19
2 = 29,54 kN.m
Section d’acier : Aser = 𝑀𝑠𝑒𝑟
𝑍𝑠𝑒𝑟∗𝜎𝑠𝑡 =
29,54
0,18∗215,56 *10 = 7,48 cm²
Condition de non fragilité de la section : Amin = 0,23*b0*d* 𝑓𝑡28
𝑓𝑒
Amin = 10000*0,23*1*0,225* 2,4
400 = 3,11 cm²
Ast = max (Aser ; Amin) = 7,48 cm²
Choix de section : 5HA14 totalisant 7,70 cm²
Les armatures de répartition seront disposés perpendiculairement aux armatures principaux, leurs
sections doivent vérifiée la condition suivante :
AH(cm²/ml) ≥ 0,10*e1 = 0,1*25 = 2,5 cm²/ml
Soit 4HA12 totalisant 4,52 cm²
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