Doc2

Recherche bibliographique sur les réservoirs surélevés

A.FARAH & S.QALALI ENSAM Meknès

Chapitre 1 :

Introduction et généralités :

On appelle réservoir une capacité destinée à contenir un liquide; l'eau pour notre cas. On distingue

trois types de réservoirs:

enterrés;

semi-enterrés ;

surélevés ou château d'eau.

Ces réservoirs peuvent être construits découverts ou au contraire munis d'une couverture en

coupole ou en dalle plate. Les réservoirs peuvent être simples ou complexes et formés de plusieurs

cellules mêmes superposées.

La forme en plan peut être quelconque. Cependant la plupart du temps, les petits réservoirs se font

carrés ou rectangulaires, mais la forme circulaire est moins coûteuse. Et lorsque que les moyens

d'exécution le permettent, on réalise des réservoirs de forme tronconique et cylindro-tronconique à

la place des réservoirs cylindriques de grand volume.

Ils peuvent être réalisés selon le cas, en maçonnerie ou en acier pour de petites capacités; mais de

nos jours, la plupart des réservoirs sont réalisés en béton armé ou en béton précontraint.

Le château d'eau fait partie de la famille des réservoirs d'eau, il est un élément important du

réseau de distribution. Lorsque la topographie permet de disposer d'un point haut pour construire

un réservoir au sol, c'est cette solution qui est en général choisie.

Lorsque le terrain ne présente pas de point assez haut, le concepteur du réseau a le choix entre un

château d'eau (réservoir surélevé) et un réservoir au sol alimentant un surpresseur.

Le château d'eau remplit une double fonction, constituer un réservoir tampon entre la production

d'eau et la distribution aux consommateurs et livrer l'eau. La production d'eau doit se faire le plus

régulièrement possible alors que la livraison est soumise à la demande des usagers. Quelle que soit

le moment de la journée et la hauteur de la demande en eau, il faut que chaque utilisateur bénéficie

d'un débit correct.

Dans la mesure du possible, ces réservoirs sont placés en hauteur afin qu'ils se situent au-dessus

du plus haut des robinets à desservir. La distribution de l'eau va pouvoir utiliser le phénomène

naturel des vases communicants pour alimenter le réseau de distribution. Le château d'eau est

avant tout un réservoir surélevé, seule l'absence d'un relief suffisamment élevé impose de

construire ce dernier sur une structure en hauteur (piliers ou tour).



Chapitre 1 :

Historique et apparition des réservoirs surélevés :

Alimenter la ville en eau est une nécessité aussi ancienne que la ville elle-même. Les puits,

creusés dans les cours, dans les rues ou sur les places, les fontaines parfois très

monumentales, les rivières ont longtemps permis de satisfaire des besoins relativement limités.

Les activités qui exigeaient de grandes quantités d’eau s’installaient sur l’eau. Parfois, c’est le cas

dans de nombreuses villes romaines, il était nécessaire, pour alimenter des fontaines ou des

thermes, de concevoir des constructions plus complexes : des réservoirs (les castella), des

aqueducs, des canalisations souterraines. À la fin du XVII siècle et au XVIII siècle, on assiste à

une amélioration des techniques de pompage, les puits peuvent être clos ce qui améliore

l’hygiène, et il est possible avec des machines comme celles de Marly d’élever des grandes quantités

d’eau et donc, même en pays plat, d’établir une pression.

L’âge du château d’eau :

C’est au cours de la deuxième moitié du XIXe siècle, avec la croissance de la ville industrielle,

que les besoins en eau augmentent considérablement. La demande est d’abord industrielle et

ferroviaire. L’eau est indispensable dans de nombreux processus de fabrication industrielle et les

usines doivent s’équiper de réservoirs. Ceux-ci prennent la forme des grands cubes installés sur le

toit ou de véritables châteaux d’eau parfois accrochés sur la cheminée. Pour remplir rapidement

les chaudières des locomotives à vapeur les compagnies de chemin de fer doivent équiper les

gares de réservoirs d’eau.

Le château d’eau, souvent d’assez faible hauteur, devient un élément du paysage ferroviaire.

Mais c’est surtout pour alimenter les villes en eau courante sous pression (capable de monter dans

des immeubles de plus en plus hauts) que le réservoir haut perché devient indispensable. Le système traditionnel utilisant les puits et les fontaines est devenu insuffisant et dangereux. Des

épidémies de choléra et de fièvre jaune montrent la nécessité de faire circuler l’eau et de séparer

rigoureusement les eaux usées de l’eau potable. Les hygiénistes qui se battent depuis le XVIIIe

siècle pour le desserrement et l’aération des villes réclament une amélioration de la distribution

d’eau ainsi que la suppression des canaux et autres eaux stagnantes.

Les édiles doivent donc construire de nombreux réservoirs d’eau, éléments visibles et

symboliques d’un vaste réseau caché. Si aujourd’hui le château d’eau domine souvent des

paysages ruraux, il est, au XIX ?e siècle, une construction urbaine.

Principe de fonctionnement d’un château d’eau et ses avantages :

Le château d’eau, construction généralement impressionnante, a pour mission de stocker l’eau.

Lien indispensable entre le débit demandé par les abonnés et le débit fourni par la station de

pompage, il permet de diminuer l’utilisation des pompes électriques. Sans que l’on s’en rende

compte, cette «réserve» fait partie intégrante du réseau de distribution d’eau.

Pour que l’eau soit envoyée dans les habitations avoisinantes, sans l’utilisation de pompes

électriques, il faut que le réseau soit gravitaire. Cela signifie que les habitations doivent être situées



Chapitre 1 :

en contrebas du château d’eau. Si une habitation est située plus en hauteur que le réservoir, elle ne

pourra pas être approvisionnée.

C’est le principe des vases communicants. Un premier tuyau achemine l’eau dans la cuve de

stockage qui se trouve au sommet du château tandis qu’un second conduit permet à l’eau de

redescendre

En effet , Le principe est le suivant : L’eau est pompée des nappes phréatiques ou des stations de

traitements par un gros moteur via un large tuyau. Cette eau aspirée remplit constamment le

réservoir situé en hauteur (colline naturelle ou artificielle). Cette eau constitue une importante

réserve. Le château d’eau étant en hauteur, la pression de sortie de l’eau est constante et, selon le

principe des vases communicants, alimente par des tuyaux plus fins, les différentes maisons de la

région. C’est cette eau qui sort du robinet lorsqu’on l’ouvre.

Les avantages d’une réserve comme celle-là sont nombreux :

La réserve est calculée pour une consommation d’eau sur 24 heures. Ainsi, en cas d’accident

à la station d’épuration ou de nettoyage, le château d’eau permet une réserve de 24 heures

en eau pure.

L’eau étant stagnante, cela permet une décantation des éventuelles impuretés et un mélange

optimal avec des produits de traitement.

La réserve assure une pression constante dans le réseau permettant des économies

d’énergie, car les pompes sont inutiles.



Chapitre 1 :

Remarque :

Techniques de construction d’un château d’eau :

Il en est de même du coffrage glissant, à cette différence que ce dernier monte de façon continue,

jour et nuit, de la base au sommet du fût; quelques jours suffisent pour atteindre une hauteur de

plusieurs dizaines de mètres.

Ces méthodes s'appliquent le plus facilement à des éléments prismatiques ou de section peu

variable; la seconde permet une économie de temps considérable. Leur avantage est cependant

réduit du fait qu'elles n'évitent pas, dans la plupart des cas, la construction d'un échafaudage pour la

construction de la cuve. Cet inconvénient a pu être éliminé par des constructeurs, soit par l'emploi

de consoles radiales préfabriquées soutenant la cuve, fixées à la partie supérieure du fût, soit par

construction au sol du coffrage d'ensemble de la cuve, autour du fût déjà réalisé, et sa levée en place

par câbles.

Classiquement, le château d'eau en béton est construit à l'aide d'un

échafaudage.

En raison de la hauteur de l'ouvrage, de l'étendue de la cuve et des

charges élevées qui lui sont transmises en cours de travaux, cette construction provisoire doit être robuste et occupe dans l'espace un

volume important; son montage et son immobilisation représentent

une fraction substantielle des charges du chantier. D'autre part, le

coffrage dans ses méthodes traditionnelles, appliquées à des formes

complexes, dans des conditions de travail difficiles, représente le

coût prépondérant dans le gros œuvre de l'ouvrage.

Les efforts des entreprises spécialisées ont donc porté sur la

suppression de tout ou partie de l'échafaudage et la rationalisation

du coffrage.

Le coffrage grimpant permet la réalisation, par tranches verticales

successives, du fût du château d'eau; il comporte les passerelles de

travail nécessaires et prend appui sur la structure même.

Château d’eau et son échafaudage

Il n’est pas rare que plusieurs châteaux d’eau soient reliés entre eux. En effet, les pressions

sont tellement importantes qu’un château peut en alimenter un autre rien qu’en tenant

compte du principe des vases communicants. Ainsi, plusieurs agglomérations peuvent être

alimentées par une seule nappe phréatique ou une seule station d’épuration.



Chapitre 1 :

Les différents types des réservoirs surélevés :

Depuis le début de construction des réservoirs d’eau sur tour, différents types de structures se

sont imposés au fil des temps. Suivant les matériaux et les connaissances techniques de l’époque, les

châteaux d’eau ont eu une forme différente. Un classement des différents réservoirs sur tour

modernes peut être donné :

1. Cuve cylindrique métallique

On a aussi procédé à la construction au sol de la cuve, centrée

sur l'axe de l'ouvrage. Dans une méthode, le fût est réalisé

préalablement en coffrage glissant; la cuve est hissée le long du fût

par des câbles et des vérins placés au sommet de celui-ci; la cuve

mise en place est fixée au fût par des éléments précontraints. Dans

une autre, les colonnes nervurées du fût sont construites par

collage à l'époxy de blocs en béton préfabriqués avec un soin

extrême, simultanément au levage de la cuve, effectué au moyen

de vérins prenant appui sur la partie réalisée des colonnes, par

levées successives d'une vingtaine de centimètres. Dans un cas

comme dans l'autre, le levage d'une cuve dépassant le millier de

tonnes est l'affaire de firmes spécialisées dans ce type d'opération.

Ce type de réservoir a été utilisé au début du 20è siècle par

les compagnies ferroviaires, afin de ravitailler en eau les

chaudières des locomotives à vapeur. D’une capacité

inférieure à 100 m3, la cuve métallique repose sur un fût

constitué de maçonnerie brique ou de poutres en béton et de

maçonneries entre celles-ci.

De tels types simples de réservoirs sur socle se retrouvent

encore actuellement, surtout dans l'agriculture et

l'horticulture.

Années de construction de ce type de réservoir : 1899 à 1954

Réservoir métallique sur fût maçonné du

début du XXe siècle



Chapitre 1 :

2. Réservoir de type Hennebique :

3. Réservoir de type Monnoyer :

Les premiers réservoirs en béton armé sont de type Hennebique, du nom de leur concepteur François

Hennebique, ingénieur Français, l’un des premiers à utiliser

le béton armé dans la construction. Ils sont constitués de six

ou huit appuis en béton armé disposés de façon cylindrique

ou pyramidale, et reliés entre eux par des poutres circulaires.

La cuve en béton en encorbellement est portée par des

poutres en béton disposées en croix ou reposant radialement

sur les poutres verticales.

De par leur coût peu élevé, ces châteaux d'eau sont

essentiellement associés à la distribution d'eau industrielle.

La capacité de cuve de ce type de réservoir reste encore

réduite, et est comprise entre 50 et 150 m3.

Années de construction de ce type de réservoir : 1900 à

1940.

Réservoir construit en 1907

C’est un réservoir avec un fût polygonal tronconique sur

semelle, constitué d'un assemblage de parpaings moulés à

cet effet, qui s'emboîtent les uns dans les autres, créant à

chaque jonction une sorte de demi-colonne creuse dans

laquelle est coulé le béton armé.

Début de construction de ce type de réservoir : 1930.

Réservoir construit en 1934



Chapitre 1 :

4. Réservoir de type colonne :

Le diamètre du fût et de la cuve est identique et constant sur toute la hauteur.

Des variantes existent : elles présentent des contreforts sur toute ou partie de la hauteur du

réservoir, et une distinction peut se faire entre la cuve et le fût par la présence d’un léger

encorbellement sur la base de la cuve.

Ce type de réservoir est construit avec une cuve en béton armé et un fût en maçonnerie ou en

béton armé.

Années de construction :

1892 à 1909 pour les réservoirs de faible hauteur,

1906 à 1984 pour les réservoirs de grande hauteur.

1979 - 1000 m3 1936 – 700 m3



Chapitre 1 :

5. Cuve à faible encorbellement ou champignon:

6. Cuve conique avec fût droit ou fût conique :

Elle se caractérise par une cuve droite en béton reposant sur un fût en béton ou en

maçonnerie. La base de la cuve connectant cette dernière au fût, est légèrement inclinée.

Année de construction : 1900 à 1960

1930 – 500 m3 1950 – 60 m3

Ce type de réservoir se caractérise par une forme conique inversée de la cuve. Cette dernière repose

sur un fût conique ou droit. La capacité de ces réservoirs ne dépasse pas les 500 m3.

Année de construction : 1964 à nos jours.

200 m3 1977 – 200 m3



Chapitre 1 :

7. Cuve à fort encorbellement

8. Réservoirs sphériques :

Elle se caractérise par une cuve avec un voile fortement incliné ou droit, et un fût étroit et haut sur

lequel est implantée la cuve. Le diamètre du fût peut être variable sur la hauteur.

De tels châteaux d'eau sont conçus pour emmagasiner des volumes d'eau compris entre 1500 et

3000 m³, et sont construits suivant un procédé différent. Le fût est réalisé en premier, et après la

cuve est assemblée sur le sol et hissée ou élevée au moyen de vérins tel un élément préfabriqué

Année de construction : 1960 à nos jours

1983 – 2000 m3 1985 – 1600 m3

Dans ces réservoirs métalliques, la cuve est sphérique. Pour

les réservoirs de capacité ne dépassant pas 500 m³, le

support est généralement composé d'un fût cylindrique

légèrement conique de faible diamètre par rapport à celui

de la cuve. Pour les réservoirs sphériques de grande

capacité, leur support comprend une série de colonnes

tubulaires qui permettent de masquer les tuyauteries et les

échelles d'accès.

Année de construction : 1960 à 1980.

1976 – 1000 m3



Chapitre 1 :

9. Réservoirs sphéroïdaux

10. Réservoirs à fond sphéroïdale :

La cuve métallique de ce type de réservoir est composée de

deux calottes sphériques raccordées par un élément en forme

de cylindre. Ce type de réservoir est utilisé pour des grandes

capacités de 1 000 à 10 000 m³.

Année de construction : 1980 à nos jours

Réservoir à fond sphéroïdale

La cuve métallique de ces réservoirs présente une forme de

bulbe qui est plus avantageuse du point de vue de la résistance.

Ces réservoirs peuvent atteindre des capacités de 2000 à 3000

m³. Le support est constitué comme les précédents d'un fût

central.

Année de construction : 1980 à nos jours.

Réservoir sphéroïdale



Chapitre 1 :

Les composants d’un château d’eau :

Le béton armé est le matériau de prédilection pour la construction des châteaux d'eau modernes,

comme il le fut déjà dès le début du 20è siècle.

L'art du coffrage, l'excellente connaissance théorique et pratique du matériau, dans sa

composition et dans sa mise en œuvre, sa résistance et sa faible sensibilité à la corrosion,

moyennant le respect de quelques règles, permettent de donner une grande variété de formes aux

réservoirs cependant en généralité un réservoir surélevé est généralement consitué d’un ensemble

d’éléments dont ils sont cité sur la firgure ci-dessous :

La fondation des châteaux d'eau est toujours importante car elle reçoit une charge de plusieurs

milliers de tonnes que constitue le fût avec la cuve.

Elle dépend évidemment en premier lieu de la qualité du sol. En bon terrain, une fondation directe sur

semelle suffit (semelle annulaire sous piliers et semelle ou petit radier sous fût). Un terrain de portance

plus médiocre réclame un radier général : dalle circulaire épaisse qui répartit uniformément sur le sol, à

la pression admissible, la charge qu'elle reçoit des éléments du support.

Les couches de sol sous radier peuvent être améliorées par remplacement ou battage de colonnes

de gravier.

Réservoir sur tour à cuve conique



Chapitre 1 :

Enfin, des pieux en béton armé, battus ou forés, sont réalisés quand le terrain possède des

caractéristiques mécaniques faibles sur une grande profondeur. Cette solution est d'ailleurs souvent plus

économique et meilleure vis-à-vis des tassements, qu'un radier général de grande étendue.

La fondation en terrain réputé minier demande, par sécurité, un radier général, éventuellement sur

pieux, calculé selon certaines hypothèses d'affaissement de sol.

Quelques châteaux d’eau au Maroc :

Vue en plan du ferraillage d’une semelle de

fondation circulaire



Chapitre 1 :



Chapitre 1 :



Chapitre 1 :

Documents

Doc2