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M1 Géotechnique
Mr. BOUDERBALA Abdelkader
Maître de conférences classe " B »
Septembre 2017
Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie
et des Sciences de la Terre Δ˰˰˰˰˰ό˰ϴΒτϟϡϮ˰˰˰ϠϋΔ˰˰˰˰˰ϴϠϛ
Département des Sciences de la Terre Ϣ˰˰˰δϗϡϮ˰˰˰ϠϋνέϷ
2Avant-propos
industrieles des fluides sous pression (hydroénergitique, moteur et pompe hydraulique, Le présent polycopie de cours que je présente dans le cadre de mon habilitation universitaire,est destiné essentiellement aux étudiants de géotechnique, de deuxième cycle universitaire
: de génie civil ou travaux publics. Il est surtout focaliséCe polycopié est arrangé en six chapitres. Le premier chapitre aborde les diffirentes unités
utilisées dans le système internationales ainsi que propriétés principales physiques des fluides.
variation horizonale et verticale de la pression, ainsi que les forces de preesion qui se
manifestent sur les parois planes et courbes.Le chapi
des particules fluides soumises à un système de force. Le chapitre traite le principe de
méthodes de détermination des pertes de charge linéaire et sigulière.Le cinquième chapitre a été consacré aux écoulements à surface libre. Ces écoulements ont
ectue par gravité.écoulement parmanent uniforme et non-
déterminer ses hauteurs minimales.superficielles dans les cas des talus en déblai ou en remblai, les formes des fossés utilisés, et
Mr. Bouderbala Abdelkader
3SOMMAIRE
INTRODUCTION GENERALE .......................................................................................................... 1
CHAPITRE 1: PROPRIETES PHYSIQUES DES FLUIDES .......................................................... 2
.................................................................................................................... 2
............................................................................................................................. 2
1.3 Propriétés des liquides ................................................................................................................... 2
ȡ ................................................................................................ 2
Ȗ ............................................................................................. 31.3.3 La densité ............................................................................................................................... 3
1.3.4 La viscosité............................................................................................................................. 3
1.3.5 La tension superficielle .......................................................................................................... 5
1.3.5 La capillarité ........................................................................................................................... 6
CHAPITRE 2: HYDROSTATIQUE ................................................................................................... 8
2.1 Introduction ................................................................................................................................... 8
.................................................................................................... 8
2.3 Lois fondamentales........................................................................................................................ 8
2.3.1. Surfaces isobares ................................................................................................................... 8
2.3.2. Variation de la pression sur un plan vertical ......................................................................... 9
.............................................................................................. 9 ........................................................... 92.4.2 Additivité des pressions ....................................................................................................... 10
2.4.3 Vases communicants ............................................................................................................ 10
2.5 Pression absolue (totale) et pression relative (effective) ............................................................. 11
2.6 Transmission des pressions (principe de Pascal) ......................................................................... 11
2.7 Dispositifs de mesure de la pression ........................................................................................... 12
2.8 Les forces de pression sur les surfaces de la paroi ...................................................................... 13
2.8.1 Force de pression sur une surface plane ............................................................................... 13
2.8.2 Force de pression sur une surface verticale ou inclinée ....................................................... 13
2.8.3 Force de pression sur une surface courbe ............................................................................. 14
4CHAPITRE 3: DYNAMIQUE DES FLUIDES ................................................................................ 19
3.1 Introduction ................................................................................................................................. 19
3.2 Notion de base ............................................................................................................................. 19
3.2.1 Fluide parfait et fluide réel ................................................................................................... 19
3.2.2 Ecoulement parmanent et non-parmanent ............................................................................ 19
3.2.3 Ecoulement en charge et à surface libre ............................................................................... 19
3.2.4 Fluide compressible et incompressible ................................................................................ 19
3.2.5 Ecoulement uniforme et non-uniforme ................................................................................ 19
3.2 Ligne de courant, tube de courant ............................................................................................... 20
3.3 Débit volumique, débit massique ................................................................................................ 20
3.4. Principe de conservation de la masse ......................................................................................... 20
.......................................................................................................................... 21
3.6 Relation de Bernoulli................................................................................................................... 21
3.7 Tube de Pitot ............................................................................................................................... 23
3.8 Tube de Venturi ........................................................................................................................... 23
CHAPITRE 4: ...................................... 274.1 Introduction ................................................................................................................................. 27
4.2 Experience de Reynolds .............................................................................................................. 27
4.3 Répartition de profils de vitesses ................................................................................................. 28
4.4 Théorème de Bernoulli appliqué à un fluide réel avec pertes de charge ..................................... 29
4.5 Pertes de charges ......................................................................................................................... 29
4.5.1 Pertes de charge linéaire ....................................................................................................... 29
4.5.2 Pertes de charges singulières ................................................................................................ 33
4.5.3 Perte totale de charges .......................................................................................................... 34
4.6 Equation de Bernoulli généralisée ............................................................................................... 34
CHAPITRE 5: ECOULEMENT A SURFACE LIBRE ................................................................... 37
5.1 Introduction ................................................................................................................................. 37
5.2 Classification des écoulements .................................................................................................... 37
5.2.1 Variation temporelle ............................................................................................................. 37
5.2.2 Variation spatiale ................................................................................................................. 37
5.3 Paramètres essentiels ................................................................................................................... 38
5.3.1 Paramètres géométriques...................................................................................................... 38
5.3.2 Paramètres hydrauliques ..................................................................................................... 40
5.4 Equation de continuité ................................................................................................................. 42
5........................................................................................................... 42
......................................................................................................... 44
5.5 Ecoulement en régime permanent uniforme ................................................................................ 45
5.6 Forme de section la plus avantageuse ......................................................................................... 48
5.7 Ecoulement parmanent non-uniforme ......................................................................................... 49
5.7.1 Ecoulement graduellement varie .......................................................................................... 49
5.7.2 Ecoulement rapidement varié ............................................................................................... 51
5.8 Section de contôle ....................................................................................................................... 53
CHAPITRE 6: ASSAINISSEMENT ROUTIER .............................................................................. 57
6.1. ........................................................................................ 57
................................................................................................... 57
6.1.2 Notion sur les précipitations ................................................................................................. 57
6.1.3 Notion d'une averse et d'une intensité .................................................................................. 58
6.1.4 Notion de la période de retour .............................................................................................. 59
6.1.5 Courbes IDF (intensité-durée-fréquence) ............................................................................. 59
6.1.6 Evaluation régionale des précipitations ................................................................................ 60
6.1.7 Ecoulements superficiels ...................................................................................................... 60
6.2. Assainissement routier ............................................................................................................. 66
6.2.1 Introduction .......................................................................................................................... 66
6.2.2 Etapes à suivre pour une étude ..................................................... 66
6.2.3 Réseaux de collecte longitudinaux ....................................................................................... 67
6.2.4 Ouvrages transversaux et de raccordement .......................................................................... 73
6.2.5 Ouvrages de contenance et de dépollution ........................................................................... 73
6.2.6 Exutoires ............................................................................................................................. 73
6.2.7 Types et formes des fossés ................................................................................................... 74
........................................................................................ 766.2.9 Les ouvrages de concentration des eaux .............................................................................. 79
6.2.10 Ouvrages de franchissement ............................................................................................... 80
1INTRODUCTION GENERALE
Généralement on la trouve dans plusieurs domaines à savoir : - traite essentiellement les problèmes de conception des réseaux de distribution d'eau potable et d'évacuation des eaux usées et pluviales en milieu urbain. - traite essentiellement les problèmes liés à la conception du réseau eaux en surplus dans le sol. - traite essentiellement l'écoulement à surface libre dans les cours d'eau naturels ou artificiels stabilité des digues et des jetées, la lutte contre de ports, etc. fora drainage, la diffusion de la pollution. techniques utilisés pour résoudre les p du relief. routier sera développé dans le dernier chapitre de ce polycopie vu son importance pour les géotechnicien.Physique
Mécanique
Mécanique des fluides
Hydraulique
Statique des fluides
Dynamique des fluides
Dynamique des fluides parfaits
Dynamique des fluides réels
Ecouelement en charge
Ecouelement à surface libre
Cinématique des fluides
2CHAPITRE 1: PROPRIETES PHYSIQUES DES FLUIDES
fluideUn fluide est un milieu continu, même si l'on choisit un très petit élément de volume, il sera toujours
beaucoup plus grand que la dimension des molécules qui le constitue. Une gouttelette de brouillard,
aussi petite soit-elle à notre échelle, est toujours immense à l'échelle moléculaire. Elle sera toujours
considérée comme un milieu continu. Un fluide peut s'écouler librement par suite du peu d'adhérence
entre elles des molécules qui le composent. grande mobilité des particules fluides. On distingue les liquides et les gaz.Les liquides sont : considérés comme incompressible, occupent un volume déterminé et adoptent la
forme du récipient où ils sont versés, produisenLes gaz sont : très com
et ne produisent aucune surface libre, 1.2 Les unités de mesure de base du système internationale sont :Grandeur physique symbole dimension unité
La longueur L ou l L m : mètre
Le temps t T s: seconde
La masse m M Kg : kilogramme
La température T t °C : degré celcius
La vitesse v LT-1 m/s
a LT-2 m/s²La force F M LT-2 N
La masse volumique ȡ M T-3 Kg/m3
Le poids volumique Ȗ M L-2T-2 N/ m3
La pression P M L-1T-2 N/ m2 = Pa
La viscosité cinématique ȣ L² T-1 m²/s La viscosité dynamique µ ML-1 T-1 Kg/m.s = Pa.s1.3 Propriétés des liquides
1.3.1 La masse volumique ȡ
son état est le quotient de sa masse par son volume.ȡ3]
que la masse volumique du mercure est ȡeau à 20 °C = 998.16 kg/m3 ȡmercure à 20 °C = 13546 kg/m3les gaz ont une masse volumique très faible ȡair = 1.225 kg/m3 à 15°C au niveau de la mer (Z = 0m).
3Z = 0 m ȡair = 1.225 kg/m3
Z = 2000 m ȡair = 1.007 kg/m3
Z = 8000 m ȡair = 0.525 kg/m3
Z = 12000 m ȡair = 0.320 kg/m3
La masse volumique des liquides est une fonction inverse avec la tepérature. Donc si la température
augmente, la masse volumique de fluide diminue légèrement. Tableau 1.1 Masse volumique en fonction de la températureTempérature
(°C)Masse volumique
3)Température
(°C)Masse volumique
3)0 999.79 50 988.04
4 999.97 60 983.13
10 999.65 70 977.70
20 998.16 80 971.81
30 995.59 90 965.34
40 992.17 100 958.40
1.3.2 Le poids volumique Ȗ
Le poids volumique est notion très utile, on le définit par le rapport du poids sur le volume de la
masse, ou la masse volumique multiplié par la gravité.1.3.3 La densité
(à 4 °C ȡeau 1000 kg/m3 grandeur physique sans dimension. ࢊL1.3.4 La viscosité
les couches liquides les unes par rapport aux autres. internes des fluides, elle est due à resistance dun fluide à son ecoulement.Les fluides de faible viscosité comm
difficilement comme les huiles de véhicules qui sont très visqueux. 4 a./ Viscosité dynamiqueLa définition du coefficient de viscosité découle de la formule de Newton, fondée sur le modèle de
plusieurs plans superposés de surface " S »" dy » et dont le plan supérieur est " V ».Les plans successifs étant
de cisaillement " F » responsables de la diminution de la vitesse de déplacement des plans successifs
dv ». Fig. 1.1 : Comportement d'un fluide dans un écoulement laminaire entre deux plaques parallèles lorsque la plaque supérieure se déplace avec une vitesse constante.La formule de Newton définit la viscosité dynamique " µ » comme étant le rapport entre la contrainte
de cisaillement (Force sur Surface) et le gradient de vitesse (taux de déformation). 6 Lquotesdbs_dbs4.pdfusesText_7[PDF] ecoute active exercice
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