Annexe - Calcul Hydraulique

__________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Chap 4, page 164

Annexe A

A-1 Introduction p 164 A-2 Etudes hydrologiques p 164 A-3 Etudes hydrauliques p 169 A-4 Calage dun pont p 171 A-5 Phnomne du remous p 172 A-6 Affouillements p 178

A-1 Introduction En Afrique du Nord, et notamment en Tunisie, le rgime de pluie est imprvisible et trs variable. On peut observer des longues priodes de scheresse et puis soudainement une pluie torrentielle. De plus, les statistiques ncessaires ne sont pas toujours disponibles. Ainsi, pour dterminer les dbits maximaux des crues, on doit avoir recours aux lois hydrologiques, bases sur les statistiques disponibles. Ce sont des lois semi-empiriques. Mais ces lois ne sont pas uniques et selon la loi, le rsultat diffre de 1 3 ou plus notamment dans l'utilisation de certains cfficients. Le dbit maximum de la crue qui passe dans un oued est le dbit hydrologique. Alors que la capacit d'un pont d'vacuer l'eau sous le tablier constitue le dbit hydraulique. Ainsi, la dtermination de la position verticale d'un pont est d'galiser les deux dbits et pour plus en scurit il faut que le deuxime dpasse le premier.

A-2 tudes hydrologiques 4-2-1- Dfinitions

Bassin versant, BV. Le Bassin Versant (BV) un point A d'un cours d'eau (exutoire) est une surface regroupant l'ensemble des points d'o partent les coulements qui passent par le point A pour poursuivre leur trajet vers l'aval (Figure 1). Les limites d'un BV sont les lignes des crtes qui le sparent d'un bassin voisin. Ces lignes de crtes sont traces sur une carte en courbe de niveau. (ch: 1/50 000 tel que la carte d'tat major).

A(exutoire

BV

Amont

Aval

Figure 1: Bassin versant

ETUDES HYDROLOGIQUES ET HYDRAULIQUES DES PONTS SUR LES OUEDS

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Priode de retour, T.

C'est la frquence, F, du retour d'une crue exceptionnelle. Ainsi, T= 10 ou 20 ans pour les petits ouvrages (Buses ou Dalots) T= 50 ou 100 ans pour les ponts (centennale pour les ponts importants) T= 100 ou 500 ans ou mme 1000 ans pour les barrages.

Pente moyenne, i pour une longueur L d'un Oued est:

Li

L1i1

L 2i 2

. . .

L1, L2, ...: Longueur des tronons droits de l'oued i1, i2, ... : Pente des tronons correspondants.

L1,i1L2,i2

L3,i3

Figure N2: Oued avec diffrentes pentes

4-2-2- Calcul des dbits maxima. 4-2-2-1- Formules gnrales Plusieurs formules empiriques donnant les dbits maxima ou les dbits spcifiques maxima sont en fonction des caractristiques du BV et notamment sa superficie S. Q: Dbit maximal (m3/s) q: dbit spcifique maximal (m3/s/km2). 4-2-2-1-1- Formules de Myer (USA). [1,2] Q = C S . C: Cte "Myer" du BV: Elle est en fonction des caractristiques du BV et en particulier de la pente moyenne de ses bassins. Aux USA et divers autres pays, des cartes de la "cte Myer" sont tablies pour leur BV. S: Surface du BV (km2).

: exposant ( = 0,4 0,8 suivant les rgions); gnralement 0,5 Q = C S 4-2-2-1-2- Formules de Fronkou-Rodier (1967). [1,3]

Q10k1

106

8

S10

S: Surface du BV (km2). k: Cfficient de Frankou-Rodier (varie de 2 6); k=2 pour rgime calme et rgulier et k=6 pour des crues record dans le monde. A dfaut de prcision, on peut prendre les estimations suivantes:

Crue Normale importante exceptionnelle k 3,2 3,6 4,1 4,7

Tableau N1: Valeur de k dans le cas gnral




On prend k 4 pour un dbit centennale (T= 100 ans). Par exemple pour la rgion de Bizerte, les valeurs suivantes ont t proposes [3]:

T (ans) 10 20 50 100 k 3,68 3,85 4,06 4,20

Tableau N2: Valeur de k usuelle. Cette mthode est assez employe en Tunisie. 4-2-2-1-3- Mthode rationnelle (Formule de Turraza). [1]

6,3

SIKQ r (m3/s)

S: Surface du BV (km2). K r = Cfficient de ruissellement du BV. (voir tableau). I: Intensit maximale des pluies (mm/h) ; I = f(T, tc). T: Frquence ou Priode de retour (ans). tc: Temps de concentration (h). I: Intensit des pluies, dtermine par la courbe IDF (Intensit, Dure, Frquence ou Priode de retour) tablies pour un certain nombre de postes pluviomtriques en Tunisie et prsent sous forme de courbes(voir un exemple en Annexe). Le temps de concentration tc est donn par la formule de Giandotti (donne aussi par d'autres formules):

h8,0

L5,1S4tc (h)

L: Longueur de loued (km). h: Diffrence entre laltitude moyenne du BV et celle de lexutoire (m).

S (km2) < 25 25 50 50 100 100 150 > 150 Pente faible forte faible forte faible forte faible forte faible forte

30 % vgtation 0,55 0,66 0,52 0,63 0,49 0,59 0,46 0,56 0,44 0,53 30 50 % vgtation 0,44 0,55 0,42 0,52 0,40 0,49 0,37 0,46 0,35 0,44

50% vgtation 0,33 0,44 0,31 0,42 0,30 0,40 0,27 0,37 0,26 0,35 Pente faible: plaine; pente forte: montagne

Tableau N3: Cfficient de ruissellement K r en fonction des caractristiques des BV d'aprs [4].

4-2-2-1-4- Mthode de Mallet -Gautier [5,6,7,8] Cette mthode est propose pour l'Algrie mais peut tre aussi applique pour la Tunisie et tout le Maghreb.

)SlogTLog.41(.L

S.)H.A1(log.K.2Q 101010

H: Pluviomtrie moyenne annuelle (m/an). T: Priode de retour (ans). S: Surface du BV (km2). L: Longueur de loued dans le BV (km). K: Cfficient variant de 0,5 6. A: Second cfficient.




Pour lAlgrie, on adopte A = 20 et K = 1. K atteint 6 pour les petits bassins faible pente. (K=3 pour Oued Ellil en Tunisie). Le problme, dans ce cas, est la dtermination de ces deux coefficients. 4-2-2-2- Formules rgionales Tunisiennes. Ce sont les plus logiques pour la Tunisie. 4-2-2-2-1- Formules de Kallel (1977). [1,6,9] q q r S T q: dbit spcifique (m3/s/km2). Q: Dbit (m3/s) est t.q. Q = q .S S: Surface du BV (km2). qr, et : Constantes rgionales. Daprs ltude de R. Kallel, = - 0,5 et =0,41, c..d.; 41,0r TSqQ qr est donne daprs le tableau suivant:

Rgions qr Domaine de validit Tunisie du Nord et Cap Bon 5,5 S > 50 km2. Noyau Dorsale 2,6 S0,31 S > 200 km2. Tunisie Centrale et Sahel 14,3 T = 10 ou 20 ans 24,7 T = 50 ou 100 ans Sud (Est et Ouest) 12,35 S > 200 km2.

Tableau N4: Constantes rgionales pour la formule de Kallel. Limites dapplication: - Comme le montre le domaine de validit, cette formule n'est pas valable pour certaine superficie et notamment les petites superficies. - La Limite entre Tunisie centrale et noyau dorsale nest pas claire. - Cette formule ne tient pas compte de la forme du BV.( Normalement si le relief devient plus fort le dbit spcifique q augmente, en plus, lorsque la surface du BV S diminue le dbit spcifique q doit augmenter). - Pour la Tunisie Sud, lauteur na pas dobservation mais ajustement du cfficient k de Francou-Rodier. 4-2-2-2-2- Formules de Ghorbel (1984). [1,5,6] Q = RT .QmoyRT: Valeur rgionale reprsentant le rapport des dbits. Qmoy: Dbit maximum moyenne. (m3/s).

Ensuite, Ghorbel a distingu 3 zones savoir: Zone I: LIchkeul, l'extrme nord et les affluants rive gauche de la Medjerdah. Zone II: La Medjerdah avec ses affluant rive droite, le Cap Bon et le Zeroud Khanguet Zazia Zone III: Le Miliane, le Merguellil, la branche nord du Zroud. a) Oueds appartenants la dorsale avec une pente i > 5%. (tel que Oued Abid, O. Kbir Sidi Aouidet, O. Haffouz et O. Oudiane) Qmoy = 2,86 S0,8. RT = 1,47 . T0,4 - 1,35 c..d. Q = 2,86 S0,8.(1,47 . T0,4 - 1,35). b) Autre Oueds des zones I, II et III. D'une part,




232,0L

H.PI075,1SQ l

c

8,0moy

avec H: Diffrence entre altitude de la mdiane et laltitude de lexutoire (m). Pl: Pluviomtrie moyenne annuelle sur le BV (m). L: Longueur de lOued (km). Ic: Indice de compacit, tel que:

I cP

2 . . S

P: Primtre du BV (km). S: Surface du BV (km2). D'autre part, RT = 1,33 . logT + 0,46 Zone I RT = 1,07 . T0,4 - 0,71 Zone II RT = 1,47 . T0,4 - 1,35 Zone III Ainsi, pour obtenir Q, Q = RT .Qmoy c) Rgion du Sud et du Sahel de Sfax

Qmoy = 85 logS. RT est dtermin daprs le tableau suivant:

T (ans) 10 20 50 100 Sud 2,2 3,7 6,7 9,2* Sahel de Sfax 2,5 3,5 5,1 6,2*

* titre indicatif Tableau N5: Valeur de RT pour les rgions du Sud et du Sahel de Sfax

pour la formule de Ghorbel. Pour obtenir Q, Q = RT .Qmoy

4-2-2-2-3- Formules de Frigui (1994). [6] Pour T=100 ans (le cas qui nous intresse pour les ponts):

nm

1SAq Q = q .S

Am et n: Cfficient rgionales daprs le tableau ci-aprs.

Rgions Am n Nord 26,2 0,47 Medjerdah 53,5 0,53 Cap-Bon et Meliane 38,4 0,44 Centre et Sud 76,7 0,44

Tableau N6: Valeurs rgionales d'aprs la formule de Frigui. Pour T autre que 100 ans, employer la relation suivante:

q A m

S 1 n T

T : Cfficient rgionale dpendant aussi de la priode T, prsent dans le tableau ci-aprs Rgions 100 50 20 10

Nord 1 0,8 0,58 0,45 Medjerdah 1 0,78 0,54 0,38 Cap-Bon et Meliane 1 0,77 0,50 0,35 Centre et Sud 1 0,74 0,48 0,33

Tableau N7: Cfficient de correction suivant la priode T pour la formule de Frigui.




4-3 tudes hydrauliques

4-3-1- Dfinitions [10]

ySM

PM

Figure N3: Profil d'une section d'un Oued.

Section mouille; SM; Surface de la partie de la section droite de l'Oued limit par les parois et la surface libre.

Primtre mouill, PM, primtre de la partie de la section mouille en contact avec les parois.

Tirant d'eau, y, distance de la surface libre de l'coulement au point le plus bas de la section de l'Oued.

Rayon Hydraulique, RH, RH = SMPM

4-3-2- Calcul du dbit hydraulique: Formule de Manning-Strikler

Q: Dbit hydraulique (capacit d'une section), en m3/s

2/13/2 I.R.S.KQ Formule de Manning-Strikler [1,7,8]

S: Surface mouille (m2) = SM.

R=RH: Rayon hydraulique (m) = mouillPrimtremouilleSurface

I: Pente du plan d'eau ou dfaut du lit de l'Oued dans les environ de l'ouvrage.(m/m) K: cfficient de Strikler, qui reprsente la rugosit globale du lit. Ce cfficient dpend d'un grand nombre de facteurs, notamment de la nature des matriaux de surface, de l'alignement du lit de l'oued et du paralllisme des berges. Il est gnralement calcul d'aprs la formule suivante [7,8]:

K = K' ( 1 - n1 - n2 - n3) K': Coefficient de rugosit de peau.

K' 21

d5016

ou K' 26

d9016

d50 et d90 (en m): diamtres moyens des grains 50% et 90% de la courbe granulomtrique des matriaux du lit de l'Oued.




n1 n1 Nature du lit

0 0,1 Lit trs plat et trs rgulier 0,1 0,2 Lit mineur formant de longues sinodes entre bancs longs; surface rgulire 0,2 0,3 Lit mineur divis en plusieurs bras entre bancs surface relativement rgulire 0,3 0,4 Lit mineur divis entre bancs surface irrgulire: bancs en caille, dunes, rides 0,4 0,5 Lit trs tourment

Tableau N8: Valeurs de n1 en fonction de la nature du lit. [7]

n2 n2 Nature des berges 0 Berges trs rectilignes et trs parallles

0,05 0,1 Trac gnrale parallle mais lgrement sinodal (longueur d'onde assez grande) 0,15 0,25 Trac trs mineur ou largeur rapidement variable et irrgulire sur une assez grande

longueur - 0,2 - 0,1 Berges trs lisses, lit troit vis--vis de la profondeur d'eau

Tableau N9: Valeurs de n2 en fonction de la nature des berges. [7]

n3 n3 Nature des berges et du fond 0 Berges lisses, lit large ou berges rgulire avec mme rugosit de peau que le fond

0,05 0,1 Berges rugueuses par rapport au fond, lit large 0,1 0,2 Berges rugueuses par rapport au fond, lit troit

Tableau N10: Valeurs de n3 en fonction de la nature des berges et du fond du lit. [7]

En absence des donnes granulomtriques, les valeurs du coefficient K de Strickler couramment utilises sont les suivantes [8]:

Nature du lit de l'Oued K Bton lisse 75 Terre trs rgulire 60 Terre irrgulire avec vgtation, cours d'eau rgulier et lits rocheux

35

Sur cailloux 30 Terre l'abandon, cours d'eau avec transport solide

20

Tableau N 11: Valeurs du cfficient de Strikler en fonction de la nature du lit d'aprs [8] D'autres auteurs ont donn des valeurs plus simplifies du coefficient K [11], ce sont les valeurs lesplus employs :

Nature du lit de l'Oued K Section rgulire sans vgtation 35 Section rgulire avec vgtation 30 Section irrgulire sans vgtation 25 Section irrgulire avec vgtation 20

Tableau N 12: Valeurs du cfficient de Strikler en fonction de la nature du lit d'aprs [11]




4-4 Calage d'un pont Pour diffrent niveau deau y, nous avons des sections mouills diffrentes et des rayons hydrauliques diffrents, ainsi nous obtenons des dbits hydrauliques diffrents. Ainsi, on choisit diffrent hauteur deau (tirant deau), y (y1,y2, , yn).

yY

yy1

n

2

1 m

PHE

Pont

Figure N4: Positionnement d'un pont sur une section d'un oued.

y1 SM1 & RH1 Qrau1 y2 SM2 & RH2 Qrau2 . . . . . . . . . . . . yn SMn & RHn Qraun Nous traons la courbe du dbit Q en fonction de y: Q = f(y)

Q

yy yy

Q

Q

Q

Qro

rau

rau

rau n

2

1

Y=PHE

Q = f(y)

2 n1

Figure N5: Dtermination du PHE (Y) d'aprs le dbit hydrologique( Qro)




Pour une priode donne T, connaissant le dbit hydrologique, Qro, daprs les mthodes de la section 4-2-2, on implante sur les axes de Q pour en dduire le PHE, Y, daprs la courbe Q=f(y). Ainsi le calage du pont est:

Pour T donne, Qro Y = PHE. Calage d'un pont = PHE + Revanche Revanche (= 1,5 2 m) pour : viter d'avoir des corps flottants (troncs d'arbre) heurtant l'intrados du tablier en cas de crue avoir les appareils d'appuis (surtout ceux en lastomre frett) en dehors des eaux. tenir compte des phnomnes de remous s'ils ne sont pas calculs, dailleurs, cette tude est prsente dans la section suivante.

Une fois la hauteur, H, de louvrage est connue, on peut dterminer sa longueur, L, en employant la pente des berges. 4-5 Phnomne du Remous [12,13]

4-5-1- Description du phnomne On suppose que le phnomne du remous est dans le cas du lit simple. Soit un lit rectangulaire o l'coulement est uniforme avant l'implantation d'un pont. Suite l'existence d'une obstruction (pont), l'coulement devient perturb et on constate un exhaussement lgrement l'amont de l'ouvrage. Sur la figure N6, vue en dessus, on reprsente l'coulement perturb. Dans la partie centrale de l'coulement, la direction des lignes de courant est peu altre, alors qu' proximit des rives, elles se dcollent des bords au point "a" appel points de sparation, pour converger vers la contraction, laissant des zones "Ia" dites de "zones de sparation" qui sont le sige de grandes turbulences. Aprs la section 2, o elles pntrent dans la contraction, elles continuent converger lgrement en se dcollant de la cule, jusqu' la section 3, partir de la quelle elles divergent pour occuper de nouveau, la section 4, toute la largeur de la rivire. De nouvelles zones de sparation "IIa" sont ainsi cres. Sur la mme figure (N6), coupe longitudinale, on voit que la perturbation apporte par la contraction commence en amont en une section 0, partir de laquelle l'eau monte (par rapport la hauteur normale) jusqu' un maximum (qui mesure l'importance du remous). Ce maximum est atteint la section 1, lgrement en amont de la contraction, au niveau du point de sparation "a". La surface libre de l'coulement commence alors redescendre pour atteindre son point le plus bas la section 3. Elle remonte de nouveau jusqu' retrouver la hauteur normale. C'est dans la section 3 que les vitesses passent par un maximum. Le projeteur est appel connatre une caractristique trs importante dans cette tude : l'exhaussement maximum de la ligne lgrement l'amont d'un ouvrage, donne par lexpression suivante : 01

*1 hhh




1h*

Section0

Section1

Section2

Section3

Section4

h1h 3

h 3*

h = h4 n

h = h0 n

Hauteur normale(coulement uniforme)

Cule

Cule

bB

Jet contract

point de sparation

a

a

Ia

Ia

IIa

IIa

Rive

V

0 1 2 3 4

Figure N6: Remous d l'obstruction: Profil en long et vue du dessus. [12] 4-5-2- Valeur de l'exhaussement maximal. La mthode la plus facilement utilisable est celle du Bureau of Public Roads des USA [13], labor d'aprs des essais sur modles. Soient: h1: Le tirant d'eau maximum juste en amont du pont. ho: Le tirant d'eau dans la section considre avec rtrcissement (au niveau du pont)

= PHE.




01

*1 hhh : Le remous maximum d au rtrcissement.

b: La largeur entre Cules.

B: La largeur du cours d'eau. (entre les berges)

MbB

: Le rapport de contraction (dans le cas de section rectangulaire).

VaQ maxb. h 0

: La vitesse moyenne au niveau du pont.

Le remous h1

* est donn par:

g2

VKh2a**

1

g: pesanteur (= 9,81 m/s2).

K*: Cfficient qui est calcule partir des abaques prsents ci-aprs selon la dcomposition suivante:

K* = Kb + Kp + Ke. Kb est le coefficient de base, terme principal de calcul. Il est donn par les figures 7 et 8 en fonction du coefficient d'obstruction M pour les divers types de cules en vue de dessus. Ce coefficient est le plus important dans lvaluation du remous.

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

M

Type 1 Type 2

Type 3

Type 1

Type 2

Type 3

Figure 7: Cfficient de base Kb en fonction du rapport de contraction M (=b/B),

pour les cules de types 1,2 et 3.




Figure 8: Cfficient de base Kb en fonction du rapport de contraction M (=b/B),

pour la cule type 4. Kp: terme correcteur rendant compte de l'effet d'obstruction des piles, fonction de J coefficient d'obstruction des piles (dfinie sur la figure 9), du type de pile et de M. Kp peut tre considr comme indpendant du diamtre, de la largeur, de l'espacement des piles et du nombre de piles mises dans l'alignement les unes des autres condition qu'il soit au plus gal cinq. Ko =f(J) est donn par la figure 10 et =f(M) est donne par la figure 11. Kp= Ko .

J= n.E/b avec n: nombre de piles. et E: Epaisseur des piles

Figure N9: Dfinition du cfficient d'obstruction J.

ho

Cule E

b

Pile




0,00 0,100,0

0,1

0,2

0,3

0,4

J 0,18

Figure 10: Cfficient Ko en fonction du cfficient d'obstruction J suivant le type des piles.

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

M

Figure 11: Cfficient en fonction du rapport de contraction M.

Ce coefficient (Kp) devient important lorsque les piles sont assez massive tel que pour les piles en maonnerie (E augmente, J augmente et Ko et Kp sont plus grandes). Ke: Coefficient correcteur d l'excentricit dfini sur la figure 12 en fonction de M et du coefficient d'excentricit e dfini par (voir figure 13):




e 1qcqa

lorsque qc qa

ou

e 1qaqc

lorsque qa qc

qbqc qa=b

Figure 12: L'excentricit des cules

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

M

e=1,0

e=0,95

e=0,90

e=0,85

e=0 0,80

Figure 13: Cfficient correcteur due l'excentricit en fonction du rapport de contraction M.




4-6 Affouillements 4-6-1- Introduction

Affouillement gnral : Sur tout le lit de l'oued. Affouillement local : Autour des appuis d'un ouvrage.

Affouillement total = Affouillement gnral + Affouillement local.

Le niveau de fondation doit tre situ sous la profondeur de l'affouillement pour les fondations superficielles. A ne pas considrer la portance du sol affouillable dans l'tude des fondations profondes.

4-6-2- Affouillement gnral

En thorie: [12]

y1 1, 2 Bb

23 y 2

Aff = y1-y2.

b B

a) En Plan

Avant Affouillement

Aprs Aff

y1y2

Paff

Pile

Fondation

Tablier

b) En Section Transversale

Figure N14 : Notations pour le calcul de l'affouillement gnral a) En Plan b) En Section transversale

En pratique:

Si dans un pass plus ou moins rcent, le cours d'eau a connu une trs forte crue entranant un affouillement gnral sur une certaine profondeur, les sdiments qui se sont redposs la suite de la crue ne doivent pas prsenter les mmes caractristiques de compacit que les couches adjacentes [10]. Daprs lessai pressiomtrique, on obtient le Module pressiomtrique (E) et la Pression limite (Pl) pour en dduire ltat de compacit E/Pl. Ainsi, on trace la courbe de l'tat de compacit (E/Pl) en fonction du profondeur du sol (h). On cherche s'il y a une discontinuit apparente dans la courbe. La profondeur pour laquelle apparat cette discontinuit constitue la profondeur de l'affouillement gnral.




E/P l

h

haff discontinuet

Figure N15 : Courbe de compacit en fonction de la profondeur du sol, indiquant la profondeur de l'affouillement

D'autre auteurs ont prsents une autre estimation selon la granulomtrie des matriaux du fond de lit, et en particulier le diamtre des sdiments [14]. Q: Dbit du projet (m3/s), SM: Section mouille (m2) correspondant eu PHE. B: Largeur du lit mineur (m). 1er cas: Lit sdiments fins (d90 < 6 mm) : La profondeur de l'affouillement gnral est donne par la formule de Hayni et Simons[14]:

B

SQ.48,0H M36,0g

2me cas: Lit sdiments grossiers (d90 > 6 mm): La profondeur de l'affouillement gnral est donne par Kellerhals[14]:

B

SB.d.Q.249,0gHM8,012,0

908,0

Ici, d90: dimension des mailles laissant passer 90% en poids de l'chantillon (m). 4-6-3- Affouillement local a) Piles Hypothses: 1) Sol non-cohsif (sol pulvrulent), tel que les sdiments granulaire pour les quel le diamtre des sdiment est petit (quelque cm). Pour les sols cohsifs, l'affouillement est nul. 2) Langle d'incidence entre la direction de l'eau et l'axe des piles est nul. Dans le cas contraire, il est recommand de procder des corrections (voir Calgaro [10]).

Cas des piles circulaires [12]: Paff = 2. D D: Diamtre des piles

D

En plan

Figure N16: Section en plan d'une pile circulaire




Cas des piles non-circulaires [12]:

Section allonge: Paff = 2.D D: Largeur de la pile

DEn plan

L

Figure N17 : Section en plan d'une pile allonge

Section rectangulaire: Paff = 2,6 D D: Largeur de la pile

En plan

D

L

Figure N18 : Section en plan d'une pile rectangulaire SHEN [14] a prsent une formule indpendamment de la forme des piles: 619,0L D.V.277,0H (m) Avec V: Vitesse moyenne dans l'oued. (m/s) D: Largeur de la pile. (m) b) Cules

Ys

Y

Figure 19: Affouillement gnral Aff = Ys -Y Ys: Hauteur de l'eau aprs affouillement Y: Hauteur de l'eau avant affouillement.(PHEC) D'aprs Izard et Bradley (1958) [12]

32

s q.1,2Y

q: Dbit par unit de largeur, c..d., bQq max

b: distance entre cule (m) Qmax: Dbit maximal.(m3/s) Vigoureux et larachi (1972) [12] ont propos:

61 3

2

s d .q.73,0Y d: diamtre moyen des sdiments.




4-6-4- Protection contre l'affouillement [12] a) Protection des piles La protection contre l'affouillement des piles peut se faire soit par des caissons de fondations, soit par des pilots, soit par des enrochements. Cette dernire mthode est la plus simple et la plus utilise.

Caissons de fondations : Cas d'une pile circulaire. Rduction de l'affouillement par 1/3.

T.N.

D

=3D

D/2 Aff

Figure N20: Protection contre l'affouillement par caisson de fondation Pilots

On distingue 5 paramtres dterminer: n: nombre des pilots : diamtre des pilots e: espacement des pilots L: distance entre pile et le dernier pilot : angle d'ouverture des pilots. Jusqu' prsent, il n'y a pas de lois pour la dtermination de ces paramtres. Par exemple, pour protger les pylnes nord du pont haubans du normandie, 13 gabions circulaires de 8,92 m de diamtres ont t employs. Ces lots sont relis par 12 gabions et entours par des palplanches de 16 m de profondeur.

Section en plan

Pile

L

e

Pilot (diam = )

Figure N21: Protection contre l'affouillement par pilots




Illustration : Protection de la pile du pont de normandie.

Tapis d'enrochements. C'est la mthode la plus simple et la plus employe. Elle est assez efficace. En plus de son caractre prventif, la mthode d'enrochement prsente un caractre curatif. Sa mise en uvre est assez facile. Il est recommand veiller sur deux prcautions: - employer un filtre pour viter l'enfoncement des blocs dans le lit.

- ne pas avoir des blocs crant une obstruction importante l'coulement.

Photo N1 : Enrochement entourant une pile dans le pont de la dviation du Hammamet Nord.




Les dimensions prvoir sont les dimensions en plan et en paisseur ainsi que l'paisseur moyenne des blocs d'enrochement. En plan: 3D

Figure N22: Dimensionnement en plan de l'enrochement.

paisseur: EE EE = Sup (D, 3 )

o : Diamtre des blocs d'enrochement.

EE

Enrochement

Fondation

Figure N23: Profondeur d'enrochement Diamtres des blocs; = ? Vc: Vitesse du charriage. (m/s) D'une part; Vc = 2 Vmax = 2 Qmax/S = 2 Qmax/(b.ho) ho: PHE.

D'autre part; Vc= g 2 2,1 B

g=9,81 m/s2. (La pesanteur). B: poids volumique des blocs. : poids volumique de l'eau.

Ainsi B

20

2

2max . h b

Q . 142,0

Pour une densit des blocs de: B= 2,6 alors,

10V2max c..d.

2

0

maxh.b

Q 52

Egalement, on peut utiliser les courbes d'Izbach [12].

3 D

Enrochement Pile (diam=D)




b) Protection des cules. La protection des cules peut se faire galement par enrochement. Mais, on peut utiliser aussi des murs guideaux ou des panneaux de fonds.

Enrochement: On adopte le mme principe et le mme dimensionnement que pour les piles.

Murs guideaux:

Cule

Eau

Murs guideaux

Figure N24: Vue en plan des murs guideaux.

Panneaux du fond: Ce sont des crans verticaux faiblement inclins sur la direction de l'coulement. Cette mthode n'est pas trs efficace.




Rfrences relatives au Chapitre 4 [1] A. Ghorbel, "Guide Pratique des Calculs Hydrologiques", Direction Gnrale des Ressources en Eau, Juillet 1991. [2] G. Rmniras, "L'Hydrologie de l'Ingnieur", 2me dition, Eyrolles, 1980, pp 421-451. [3] R. Kallel, "Etude hydrologique de l'Oued Joumine Jebel Antra", Direction Gnrale des Ressources en Eau, Juin, 1984. [4] K. Gourey, "Calcul Hydraulique des Ouvrages d'Art Routiers", Polycopi ENIT, 1984. Code ENIT; 206 PE. [5] A. Ghorbel, "Dtermination des Dbits Maxima partir des Paramtres Rgionaux", Revue Tunisienne de lquipement, N52, 1985. pp 69-87. (ou DRE, Sep 1984). [6] H.L. Frigui, "Formules Rgionales d'Estimation des Dbits Maxima de Projet en Tunisie", Direction Gnrale des Ressources en Eau, Juin 1994. [7] B. Mijuskovic, "Les Phases d'Oprations qui Prcdent les tudes des Ponts", Guide polycopi, Annexe 1 et 2, cole Mohamadia des Ingnieurs Rabat, Maroc, Juin, 1981. [8] Rapport du projet de l'Oued sur Mikks au Maroc; 1995. [9] R. Kallel, "Evaluation des dbits des crues maxima en Tunisie", DRE, Nov 1979. [10] J.A. Calgaro et M. Virlogeux,"Projet et Constructions des Ponts: Gnralits, Fondations, Appuis et Ouvrages Courants", Chap 3, pp 37-52. Presses de l'ENPC, 1987. [11] M. Virlogeux, "Les tudes Hydrauliques", Cycle de Formation Continue, Ouvrages d'Art, 1re session "Conception Gnrales des Ponts", ENPC (France)/SNGTR (Algrie), Alger, 1984. [12] G. Nicollet, "Hydraulique des Ouvrages de Franchissement des Valles Fluviales", La Houille Blanche, N4, 1982. pp 289-308. [13] Bureau of Public Roads, "Hydraulics of Bridge Waterways", US Dept of Commerce, Washington, 1960. [14] Nguyen Van Tuu, "Hydraulique routire", BCEOM, 1981.



Documents

Annexe - Calcul Hydraulique