evacuation 5

E-69Jansen SA Tlphone 071 763 91 11CH-9463 Oberriet SG Tlfax 071 761 27 38 Mars 2004

Le dimensionnement hydraulique a pour objectif de dmont-rer l'aptitude de la canalisation vacuer les quantitsd'eaux prvisibles et rester partiellement remplie en prsen-ce du dbit calcul QDim. Le dbit calcul QDim est une valeurprvisionnelle soigneusement choisie selon le GEP (Plangnral de drainage).

Nous vous prsentons la suite des possibilits de dimen-sionnement d'une section de tuyau. Celles tenenat comptedes exigences sur les canalisations selon les normes SIA 190(dition 2000) et SN 592 000 sur le drainage de propritsprives (dition 2002).

6.1 Quantits d'eaux uses prvues

6.1.1 Evacuation des eaux uses (Qww) de proprits prives

Le calcul des quantits d'eaux uses est identique celui de la norme SN 592 000 sur l'vacuation des eaux usesde proprits prives, et repose sur le dtermination desappareils branchs sur le circuit et de leur indice de valeurdes eaux uses (DU).

L'installation ne sera pas dimensionne en fonction de lasomme de tous les DU. En raison de la non utilisation simultane de tous les appareils utilisateurs, la charge maxi-mum probable peut tre dtermine l'aide de la formulesuivante.

Qww = K DUQww = Dbit d'eaux uses [l/s]K = Indice caractristique de dbit [-] DU = Somme des valeurs d'eaux uses [l/s]

Indice caractristique de dbit (K)Les valeurs de dbits caractristiques en fonction des diffren-tes frquences d'utilisation des appareils vacuateurs d'eauxuses, sont indiques dans le tableau ci-dessous.

Recommandation:Sur la base de l'exprience nous recommandons de donner K la valeur de 0,5.

6 HYDRAULIQUE

Type de btiment K

Utilisation irrgulire par exemple habitations, pensions, bureaux 0,5

Utilisation rgulire, par exemple hpitaux, coles, restaurants, htels 0,7

Utilisation frquente, par exemple toilettes et/ou douches publiques 1,0

Utilisation spciale, par exemple laboratoire 1,2

Appareil vacuateur DUI/s

Urinoir sans eau 0,1

Urinoir fixe par personne 0,2

Evier, vier mural 0,5BidetUrinoir chasse d'eau par pressionrLavabos muraux d'coleBac de toilette avec jusqu' 3 coulementsSchoir linge centrifuge jusqu' 10 kg

Douche vacuation permanente 0,6

Siphon de sol DN 50 0,8

Douche retenue d'eau 0,8Urinoir rservoir d'eauBaignoireBac de toilette 4-10 vacuationsBassin muralEvier de cuisine 1 ou 2 bacsFontaine de toilette 6-10 vacuationsBac de lavageLave-vaisselle foyer normal 1)Lave-linge jusqu' 6 kg

Siphon de sol DN 56 1,0

Lave-linge 7-12 kg 1,5Lave-vaisselle commercialSiphon de sol DN 70

Installation de WC rserve d'eau de 6 l 2,0Installation de WC rserve d'eau de 7,5 l

Installation de WC rserve d'eau de 9 l 2,5Evacuation verticale / murale (matires fcales /eaux de nettoyage)Lave-linge 13-40 kgAppareil bac enfichable

Siphon de sol DN 100 2,5Grande baignoire, bassin de sauna

1) On ne tient pas compte du DU d'un lave-vaisselle reli un pige odeurs d'un vier simple ou double.

Pour le dimensionnement il faut tenir compte des performan-ces de soupapes de scurit, des sparateurs de rseaux deconduites, filtres avec levage contre-courant, etc.

En dessous de 60 DU on ne calcule plus la charge maximale,mais le diamtre minimal (voir point 6.5.1).

Valeurs d'eaux uses (DU)

E-70Jansen SA Tlphone 071 763 91 11CH-9463 Oberriet SG Tlfax 071 761 27 38

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6.1.2 Pluviomtrie, vacuation en proprit prive

QR = r SF A C

O QR Dbit d'vacuation d'eau de pluie [l/s]r Pluviomtrie [l/s m2] SF Facteur de scurit [-]A Surface de pluie effective

(projection horizontale) [m2]C Indice d'vacuation [-]

Pluviomtrie rPour l'vacuation des pluies de proprits prives on se basesur un dbit de r = 0.03 l/s au m2. Toutefois la quantitepeut tre de 25 50% suprieure suivant les rgions.

Facteur de scurit SFSi les eaux de pluies entrant dans un btiment (bouchage dusystme d'vacuation) peuvent entraner de grands domma-ges, il faut multiplier le taux de pluie par un facteur de scu-rit, (SF) conformment au tableau suivant.Le facteur de scurit doit tre dtermin indpendammentde la pluviomtrie choisie.

Indice d'vacuation CL'indice d'vacuation C tient compte de la structure des surfa-ces recevant la pluie et les rductions ou retards des dbitsd'eaux. Comme les valeurs C sont appliques exclusivement des objets individuels, ces valeurs sont suprieures auxvaleurs d'indices de dbits d'vacuation utilises dans leplan gnral de drainage (GEP).

* valable uniquement avec des inclinaisons de toit jusqu'15 (augmenter C de 0,1, si l'inclinaison est plus importante)

Les jardins, prs et terres cultives n'influencent pas essenti-ellement l'vacuation des eaux de pluie. C'est pourquoi ilfaut en tenir compte uniquement dans les cas justifis.

6.1.3 Evacuation des eaux uses, vacuation de lotissements

Partout o l'on se trouve confront des indications nonmesurables, on dtermine en gnral les quantits utilesd'vacuation par temps sec (QTW) en multipliant le nombred'habitants par la consommation caractristique qtw = 0.01l/s E. Ici il faut noter qu'on ne tient pas compte d'eauxuses industrielles.Les eaux uses mnagres sont formes principalement parl'usage de l'eau d'alimentation. Pour obtenir une approxima-tion on peut donc dire que la quantit d'eaux uses estapproximativement la mme que la quantit d'eau consom-me.Le nombre d'habitants est comptabilis en fonction de lapopulation quivalente, des corrections sont faites selon letableau suivant. Des indications fiables sur les entreprisescommerciales et industrielles sont possibles uniquement pardes mesures sur place. L, par quelques rares exceptionsla consommation d'eau est suprieure la quantit d'eauvacue. On ne peut faire aucune dclaration sur les variati-ons des quantits d'eaux vacuer. Qu'elles soient rguli-res, ponctuelles ou saisonnires.Les quantits d'eaux supplmentaires provenant d'autres sour-ces doivent tre dtermines et on doit en tenir compte.

Type de btiment SFBtiment o une pntration 1,5des eaux de pluie peut entraner des dommages importants.

Exemples:- Halls de fabrication et de stockage- Laboratoires- Centres commerciaux- etc.

Btiments rclamant des mesures de protection exceptionnelles. 2,0

Exemples:- Hpitaux / centre mdicaux- Thtres / salles de concert- Muses ou btiments o sont conservs

des biens culturels particuliers- Centres informatiques et d'ordinateurs

ou studios de tlvision- Usines / magasins de stockage de

l'industrie chimique- Fabriques de munitions- etc.

Surface expose A C

- Toits inclins et plats 1,0(Indpendamment du matriau et de l'coulement sur le toit)

- Places et chemins- avec revtement en gravier 1,0- avec systme cologique (joints en gravier) 0,6- avec revtement capacits de drainage 0,6- avec pierres permettant le drainage 0,2- avec dalles alvolaires 0,2

- Toits plats* avec humus Epaisseur de la couche >50 cm 0,1

25 - 50 cm 0,210 - 25 cm 0,410 cm 0,7


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6.1.4 Quantits d'eaux de pluie, vacuation des lotissements

Les bases de mesure hydraulique des quantits de prcipitati-ons sont constitues en principe par la valeur prvisionnelled'vacuation mesure dfinie au sein du GEP.Le calcul des quantits de prcipitations est bas sur lesdonnes pluviomtriques analyses.Les donnes pluviomtriques sont fonction de la rgion et de la dure de la pluie.La dtermination des valeurs de mesure est aujourd'hui souvent ralise par simulation ordinateur.Une possibilit de dtermination grossire des quantits deprcipitation est offerte en utilisant le calcul selon Imhoff.

6.1.4.1 Liste de calcul selon Imhoff

A l'aide des relations suivantes, la quantit d'vacuation Q en temps de pluie, sera releve en un certain point dansla canalisation:

Q = r FA [l/s]

r = Intensit de la pluie [l/s ha]dpendante de: la dure de la pluie

lieufrquence

= Valeur d'vacuation (< 1) [-]dpendante de: des constructions

conditions gologiquesdclivit du terrain

FA = Surface de la zone partielle de relev [ha]

Pour calculer la quantit de pluviomtrie maximale il fautchoisir l'intensit de pluie, dont la dure correspond audbut de la pluie et la dure d'coulement depuis le dbutde l'gout jusqu'au point de mesure.

Cette rgle est toutefois valable uniquement si la zone deprlvement est peu prs de forme rectangulaire, construitede manire pratiquement homogne et prsente des rapportsde dclivit peu prs unitaires. Si ces conditions ne sontque partiellement ou pas du tout runies, il est possible, enfonction des circonstances, que la pluviomtrie dcrite dans la procdure prcdente soit beaucoup plus importante que lapluviomtrie relle si l'on tient compte seulement de la partieinfrieure de la surface totale de prlvement. Dans ce cas le calcul doit tre effectu avec l'intensit de pluie dont lesdlais d'coulement et de dbut de dure de pluie correspon-dent la limite suprieure de cette partie de surface jusqu'aupoint de calcul, La somme ainsi rduite de la surface deprlvement rduite serait, en raison du dlai d'coulementrduit, oppose une intensit de pluie fortement augmente,de telle sorte que le produit de ces deux facteurs augmenter-ait la valeur de quantits pluviomtriques. La quantit de plu-viomtrie maximale de rfrence est dtermine par la variati-on des dimensions de la surface de prlvement dfinie.Les sections individuelles de canalisation sont calcules pas pas du haut vers le bas l'aide de la liste de calcul selonImhoff.Si la quantit de pluviomtrie calcule de haut en bas n'aug-mente pas dans une zone quelconque, et mme dcrot, ledimensionnement de la canalisation doit tre ralis logique-ment en fonction de la valeur maximale de pluviomtrie calcule pour la section de canalisation suprieure. Aprs les harmonisations de canalisation on peut en gnral calcu-ler avec les dlais plus longs de dbut et d'coulement (en faisant un contrle ventuel avec les dlais courts de plu-viomtrie, comme le procd expliqu plus haut). Pour faireune approximation on recommence le calcul aprs une chutede pluie, mais toutefois la quantit d'eaux, o la dcharge seproduit, doit tre prise en compte en supplment comme uneconstante.

6.1.4.2 Courbes d'intensit de pluie

Les indications suivantes reposent sur les analyses de bandesde mesure de pluviomtrie de l'institut EAWAG de Zurich. On a alors suppos pour simplification que pendant toute ladure des chutes de pluies TR, la pluie est tombe avec unemme intensit r.

L'quation pour l'intensit de pluie est:

r =

r = intensit de pluie d'une pluie de dure T minutes; en moyenne, r est atteinte ou dpass toutes les zR annes. [l/s ha]

KR = constante locale dpendante de la frquence zR []

BR = constante locale [min]TR = dure de la prcipitation [min]zR = nombre d'annes o l'intensit r est

atteinte une fois ou dpasse []

Chiffres comparatifs par rapport aux populations permanentesHabitant permanent 1,00Ecoles (par lve) 0,25Administrations, bureaux (par personne) 0,30Htellerie

Htel (par lit) 1,00Restaurant (par sige) 0,30Trs frquentAuberges de montage, etc. (par sige) jusqu' 2,00

Hpitaux (par lit) 2,00 2,50Entres 0,25 0,35Sorties 0,65 0,75Camping (par hectare) 80Maisons et appartements de vacances 0,80

KRTR + BR

Equivalence de population


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Mars 2004

La frquence zR doit tre slectionne en fonction du type d'occupation des sols (habitations) et en accord avec l'administrationde protection des eaux:

Grandes villes, grande rgion industrielle, grande densit d'habitations zR = 10 20

Villes petites et moyennes zR = 10

Villages, habitat clairsem zR = 5

6.1.4.3 Dlai d'vacuation

Le dlai d'vacuation ou de rtention est le dlai ncessaire l'eau de pluie pour arriver l'extrmit suprieure de lacanalisation d'vacuation partir des toits, jardins, cours,etc., ou partir de zones de dclivit environnantes. Enrgle gnrale elle est de l'ordre de 5 minutes, dans leszones grande dclivit de 3 minutes et de 10 minutes enterrain plat..

6.1.4.4 Coefficient d'coulement

Le coefficient d'coulement indique la proportion d'eau s'coulant dans l'gout. Il dpend

du type d'occupation des sols de l'environnement gologique de la pente du terrain

Valeurs KR = f (zR) BR

zR = nombre d'annesLocalit 1 2 5 10 15 20 30 en min.

Altdorf 2480 3520 4620 5560 6150 6600 12Ble 2875 3588 4652 5552 6112 6540 7160 8Berne 4000 4984 6484 7796 8636 9208 10216 12Davos 1950 2438 3159 3762 4128 4397 4822 10Lausanne 3159 3810 4760 5560 6068 6394 6978 12Locarno-Monti 7068 8446 10418 12044 13040 13810 14878 23Neuchtel 2650 3289 4131 4770 5144 5409 5782 10St.Gall 4002 5106 6787 8252 9188 9905 10945 14Schaffhausen 3000 3840 5130 6240 6940 7530 8340 10Sion 1050 1382 1821 2160 2347 2347 2679 6Thun 3886 4873 6361 7616 8413 9004 9886 14Uster 3400 4280 5590 6705 7408 7935 8710 10Zurich 3036 3664 4569 5313 5771 6114 6606 8Como 6342 7636 9525 11079 12056 12766 13813 27

Localit Coefficient d'coulement

Zones commerciales:Zones basses, vieux centres de villes 0,70 0,95Zones avoisinantes 0,50 0,70

Zones d'habitation:Maisons de campagne 0,25 0,40Maisons individuelles 0,30 0,50Immeubles 0,40 0,60Ranges d'immeubles 0,60 0,75

Zones industrielles:Construction parseme 0,50 0,80Construction dense 0,60 0,90

Parcs, cimetires 0,10 0,25

Zones ferroviaires 0,20 0,40

Zones non construites 0,10 0,30

6.2 Dimensionnement de la section

6.2.1 Formules d'coulement

La formule gnrale d'coulement est la suivante:

QDim = A v [m3/s]

Avec:

QDim = coulement, devant tre trait par l'gout [m3/s]

A = section de tuyau mouille [m2]

v = vitesse moyenne d'coulement [m/s]

Pour dterminer la vitesse d'coulement dans la canalisation,on dispose fondamentalement de deux formules d'coule-ment:Les formules selon Prandtl-Colebrook ou selon Strickler.Elles sont applicables pour lesdits coulements normaux(Dclivit des lignes nergtiques = dclivit de sole).

Ces calculs sont des approximations qui comportent des attri-buts proches de la pratique, et ainsi apportent des solutionsproches de la pratique. Ils ne peuvent pourtant jamais livrerde rsultats exacts. Il est donc ncessaire de relativiser leursrsultats.

Fondamentalement les formules sont appliques de la sorte:

Formule de Prandtl-Colebrook pour:

profils ronds ou similaires remplissage partiel ou complet(de prfrence au moins moiti pleins)

Formule de Strickler pour:

pour canalisations profil rectangulaire et profils rapportset aussi pour canalisations trs faible remplissage (parexemple pour le contrle de la vitesse minimale, etc.).Toutefois la formule de Strickler trouve une application dansles canalisations fermes en raison de sa structure simpli-fie. La dtermination des quantits d'eaux uses comportesouvent de grandes inexactitudes et suppositions. Vu souscet angle l'application de la formule de Strickler simple estsuffisamment exacte.


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6.2.1.1 Formule d'coulement selon Prandtl-Colebrook

I v I = 2 8 g Rh Je log ( + )Avec:

v = vitesse d'coulement moyenne [m/s]

g = gravit terrestre [9,81 m/s2]

Rh = rayon hydraulique (A/U) [m]

A = section d'coulement mouille [m2]

U = circonfrence mouille [m]

Je = dclivit des lignes nergtiques []

di = diamtre interne des tuyaux [m]

kb = rugosit (selon 6.2.2) [1,0 10-3 m]

= viscosit cinmatique [1,3 10-6 m2/s]

6.2.1.2 Formule d'coulement de Strickler

v = Ks Js1/2 Rh2/3

Avec:

v = vitesse d'coulement moyenne [m/s]

Ks = coefficient de rsistance hydraulique (selon le point 6.2.2) [85 m1/3/s]

Js = dclivit de sol []

Rh = rayon hydraulique (A/U) [m]

kb 2,51

3,71 4 Rh 4 Rh 8 g Rh Je


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6.2.2 Valeurs caractristiques du matriau

A ct des valeurs gomtriques comme la section et la dclivit, c'est aussi la rugosit de la paroi des tuyaux quiinfluence les capacits d'coulement. Sur le thme de larugosit des parois certaines tudes ont dj t ralisesavec diffrents rsultats. On fait la distinction entre la rugo-sit du matriau, la rugosit des parois et la rugosit de fonctionnement.

Rugosit du matriau

Les matires synthtiques, indpendamment du fait qu'il s'agisse de PP, PE ou de PVC-U, ont une rugosit de 0,007 mm. Cela n'a toutefois rien voir avec les applications pratiques.

Rugosit des parois

La rugosit des parois agit en commun avec diffrents fac-teurs comme par exemple la vitesse du flux et le type turbu-lence (laminaire, turbulent), ou la temprature et la viscositde l'agent (eau). Comme ici encore, des conditions change-antes se produisent dans la pratique, on ne peut pas faire dedclarations valables d'une manire gnrale. D'autre partla rugosit des parois se rapporte uniquement au tuyau.

Rugosit de fonctionnement

Des recherches ont montr que l'influence de la rugosit deparoi sur le transport hydraulique dans la pratique ne jouesouvent dans la pratique qu'un rle auxiliaire. Le rle essen-tiel tant jou par les raccords de tuyaux, votes, quipe-ments, sorties et pour une part essentielle les regards vote.Ces influences sont toutefois difficiles dans la pratique exprimer sous une valeur de calcul.

Ainsi, en fonction de la littrature et des recherches on assiste une vaste dispersion des valeurs de calcul et recommandations.

Pour Prandtl-Colebrook

d'une manire gnrale pour tuyaux d'gout en matire plastique avec regards: kb = 1,0 mm

autres valeurs:pour canalisations droites sans regard: kb = 0,5 mm

pour conduites raccords latraux et regards: kb = 1,5 mm

Pour Strickler

En gnral on recommande pour les tuyaux de canalisation une valeur Ks de 85 m1/3/s

Bien que les tuyaux en matire plastique possdent des capacits hydrauliques optimales, on renonce dans la littrature spcialise dfinir une valeur de rsistancehydraulique (valeur Ks) pour diffrents matriaux.

6.2.3 Remplissage partiel

L'influence de la surface de section sur les capacits d'coulement est dtermine par l'importance de la surfacede frottement.Il en dcoule que les performances maximales de dbit nesont pas lors du remplissage complet mais avec un remplissa-ge partiel 85%.

Pour garantir une circulation de l'air dans la canalisation etafin d'empcher un effet d'aspiration, la canalisation devraittre dimensionne pour un remplissage partiel. C'est--direque la quantit maximale d'eaux uses peut tre coulesans que le tuyau ne se remplisse compltement.

Canalisation SIA 190

La norme SIA 190 prvoit de dimensionner la conduite selonun remplissage complet.Toutefois cela ne reprsente qu'une valeur de calcul. Sur l'a-baque de remplissage partiel (voir page suivante) il devientvident qu'avec un remplissage complet on peut vacuer lamme quantit d'eau qu'avec un remplissage partiel d'envi-ron 80%. Avec l'accroissement du niveau d'eau on peut endduire la quantit d'eau dimensionne quand on atteint untaux de remplissage de 0,8

Evacuation des eaux uses de sols btis SN 592 000

Dans le domaine de l'vacuation des eaux de terrains btison donne pour base de calcul un taux de remplissage partielde 0,7 (70%).

Abaque de remplissage partiel

A partir de l'abaque de remplissage partiel (voir page sui-vante) on peut lire la relation de la hauteur de remplissagepar rapport au volume ou de la vitesse par rapport au rem-plissage complet.

Pour un taux de remplissage partiel de 0,7 on obtient un Q% de 85%


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6.2.4 Dtermination du diamtre nominal

Avec un dimensionnement remplissage complet, on peutlire directement sur l'abaque d'coulement des produits, ladimension correspondante l'aide du volume d'eaux usesconnu et de la dclivit connue.

Pour un remplissage partiel (h%) on dtermine sur l'abaquede remplissage partiel en premier lieu le facteur de conversi-on correspondant pour le volume (Q%).

par exemple avec h = 0,7 Q= 0,85

Le volume vacuer correspond donc 85% du remplissage complet (Qv).

Le calcul de la valeur de dimensionnement Qv est donc:

Qv = Q/ Q%

Avec un taux de remplissage partiel de 0,7:

Qv = Q/0,85

A l'aide de cette valeur Qv on peut dterminer la dimensionde manire semblable celle du remplissage complet, surl'abaque d'coulement correspondant.

6.2.5 Canalisations forte dclivit

La formation d'un mlange air-eau rclame une section interne des tuyaux largie.

Pour garantir un remplissage partiel dans des canalisations forte pente, il faut choisir des diamtres de tuyaux plusimportants qui offrent un espace suffisant pour le mlangeafin d'viter les coups de boutoir dans la conduite.

Le diagramme de dimensionnement (page E-80) permet dedterminer directement le diamtre interne. La ligne de spa-ration A-A indique partir de quelle pente de tuyau se pro-duit le mlange air, condition d'avoir un coulementmaximal tolr. Les pentes latrales maximales admises cor-respondantes sont situes environ 7% 12%, donc dansla plage des dclivits de rues les plus importantes.

Le calcul est effectu avec une rugosit kb = 1,0 mm.L'introduction d'air est fonction de la vitesse d'coulement etde la profondeur d'coulement. L'influence de la rugosit deparoi sur ces deux valeurs est dcroissante et est compensedans la zone d'application des canalisations.

Dans le dimensionnement il faut tenir compte ventuellementd'une section d'acclration. Par exemple pour un coule-ment hors d'un bassin dans une conduite forte dclivit la vitesse calcule est obtenu plus tard, c'est dire que pourle mme volume d'coulement on a besoin ncessairementdans la zone d'acclration d'une dimension plus importan-te. Pour cette raison il est recommand d'largir en fonctionla canalisation au dbut de la conduite forte pente.Le diagramme de dimensionnement se rapporte au diamtreinterne.

Courb

e de r

emplis

sage v

Courbe

de rem

plissag

e Q

Relation par rapport Q et v avec un remplissage complet

1,21,00,80,60,40,20

0,7

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,01,21,00,80,60,40,20

Hau

teur

de

rem

plis

sage

di/2

Abaque de remplissage partiel


6 HYDRAULIQUE

Mars 2004

0,4

0,5

0,70,9

0,60,8

1,01,2

1,6

1,41,8

2,0

2,5

3,04,0

5,0

dn 160/

di 149,

0dn 2

00/di 1

86,4

dn 250/

di 232,

8dn 3

15/di 2

93,6

dn 400/

di 373,

0dn 5

00/di 4

66,4

dn 630/

di 587,

6

100

100

v (m/s)

0,1 0,2 0,4 0,7 1

30

20

10 8

6

4

3

2

1

Qv

(l/s)

300

200

80

60

40

100

2000

1000800

600

400

Js ()

2 4 7 10 20 40

0,1 0,2 0,4 0,7 1 2 4 7 10 20 40

0,3

0,2

0,1

JANOlen ottimo

6.3 Abaque

6.3.1 Tuyau de canalisation JANOlen ottimo en PP-QD SN 8

Base: Formule d'coulement selon Prandtl-ColebrookRugosit de paroi fonctionnelle kb = 1,0 mm


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Mars 2004

0,7

v (m/s)

dn 200/

di 187,

6

100

1000,1 0,2 0,4 0,7 1

30

20

10 8

6

4

3

2

1

Qv

(l/s)

300

200

80

60

40

100

2000

1000800

600

400

Js ()

2 4 7 10 20 40

0,1 0,2 0,4 0,7 1 2 4 7 10 20 40

dn 160/

di 150,

2

dn 125/

di 117,

2

dn 110/

di 103,

2

0,2

0,30,4

0,50,6

0,8

0,91,2

1,62,0

1,0

1,41,8

2,53,0

0,1

JANOlen nuovo

6.3.2 Tuyau de canalisation JANOlen nuovo en PP SN 4



6 HYDRAULIQUE

Mars 2004

1,8

5,0

40201074210,70,40,20,1

402010742

Js ()

400

600

8001000

2000

100

40

60

80

200

300

Qv

(l/s)

1

2

3

4

6

810

20

30

10,70,40,20,1 100

100dn 6

30/di 5

91,4

v (m/s)

dn 560/

di 525,

6

dn 500/

di 469,

4

dn 450/

di 422,

4

dn 400/

di 375,

4

dn 355/

di 333,

2

dn 315/

di 295,

6

dn 250/

di 234,

6

dn 200/

di 187,

6

dn 160/

di 147,

6

dn 125/

di 115,

4

dn 110/

di 101,

6

4,0

3,0

2,0

1,6

1,2

0,9

0,7

0,3

1,4

1,0

0,8

0,6

2,5

0,5

0,4

0,20,1

JANOlen bianco

6.3.3 Tuyau de canalisation JANOlen bianco en PE

dn 110 160 mm srie 12,5 SN 4dn 200 630 mm srie 16 SN 2



6 HYDRAULIQUE

Mars 2004

1,8

1,4

1,0

0,8

0,3

0,5

0,70,9

1,21,6

2,0

3,04,0

5,0

0,6

dn 110/

di 104,

0dn 1

25/di 1

19,0

dn 160/

di 153,

0dn 2

00/di 1

91,4d

n 250/

di 239,

2dn 3

15/di 3

01,4

dn 355/

di 341,

0dn 4

00/di 3

84,4d

n 500/

di 480,

4

40201074210,70,40,20,1

402010742

Js ()

400

600

8001000

2000

100

40

60

80

200

300

Qv

(l/s)

1

2

3

4

6

810

20

30

10,70,40,20,1 100

100dn 6

30/di 6

05,4

v (m/s)

0,4

0,20,1

JANOdur triplo

6.3.4 Tuyau de canalisation JANOdur triplo en PVC-U

dn 110 125 mm SN 4dn 160 315 mm SN 2dn 355 630 mm srie 25 SN 2



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6.3.5 Abaque de conduite forte pente


SIA 190/Fig. 13


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Mars 2004

6.4 Exemple hydraulique

6.4.1 Exemple 1 avec abaque

Dtermination du diamtre nominal de canalisation

Donnes: quantit d'coulement Q = 130 l/spente Js = 3.2%

Recherche: Dimension JANOlen ottimo en PP-QD

Pour des canalisations on dimensionne directement sur unremplissage complet (voir point 6.2.3)

Ainsi on peut lire directement les valeurs sur l'abaque pourJANOlen ottimo (point 6.3.1).Avec Q = 130 l/s et Js= 32 on obtient la dimension indispensable de dn 315 mm.

6.4.2 Exemple 2 par le calcul

Donnes: JANOlen ottimo en PP-QDdn 315 mm; di 293,6 mmJs = 3,5%

Recherch: Ecoulemen Q

Selon Prandtl-Colebrook, par le calcul

Q = v A

A = = = 0,068 m2

I v I = 2 8 g Rh Js log ( + )Avec:

g = 9,81 m/s2

Rh = = 0,073 m (remplissage complet)

Js = 0,035

kb = 0,001 m

= 1,3 10-6 m2/s

I v I = 2 8 9,81 0,073 0,035 log ( + )

I v I = 2 0,4490 log (918,0 106 + 24,75 106)

I v I = 0,898 (- 3,025) v = 2,72 m/s

Q = v A = 2,72 0,068 = 0,184 m3/s = 184 l/s

Conformment SIA 190, Qcomplet correspond un taux deremplissage de 80%.

di2

4

kb 2,51

3,71 4 Rh 4 Rh 8 g Rh Js

di4

0,001 2,51 1,3 10-6

3,71 4 0,073 4 0,073 8 9,81 0,073 0,035

0,2942

4


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Mars 2004

6.4.3 Exemple 3, terrain bti

Dtermination de diamtre nominal pour l'coulement d'unterrain bti

Donnes: quantit d'coulement Q = 15 l/sdclivit Js = 1.4%

Recherch: dimension JANOlen nuovo en PP

Pour les vacuations de terrains btis on dimensionne partir du taux de remplissage partiel de 0,7:

A partir de l'abaque de remplissage partiel (voir point 6.2.4)on lit pour h = 0,7 la valeur Q% = 0,85.

Le Qv indispensable au dimensionnement du tuyau est cal-cul de la faon suivante : Qv = Q / Q% = 15/ 0,85 =17.6 l/s

Sur l'abaque du JANOlen nuovo (point 6.3.2) on peut lire ladimension ncessaire.Avec Q = 17,6 l/s et Js= 14 on obtient la dimensionrecherche de dn = 160 mm.

6.4.4 Exemple 4 pour conduite forte dclivit

Dtermination du diamtre nominal pour conduite fortepente

Donnes: quantit d'coulement Q = 470 l/sdclivit Js = 45 %

Recherche: dimension du JANOlen bianco en PE avec un taux de remplissage partiel de 0,6

A partir de l'abaque de remplissage partiel (voir point 6.2.4)on lit pour h = 0,6 la valeur Q% = 0,68.

Le Qv indispensable au dimensionnement du tuyau est calcul de la faon suivante: Qv = Q / Q% = 470/ 0,68 = 691 l/s = 0,7 m3

Entre de la conduite forte dclivit (point 6.3.5)

Sur l'abaque de conduite forte pente, on peut lire pour Js450 les lments suivants:

Avec un diamtre interne de 350 on peut obtenir un coulement sans mlange d'air d'environ 0,66 m3(ce qui correspond un volume de mlange total de QG = 0,82 m

3). Avec un diamtre interne de 400 on peut obtenir un

coulement sans mlange d'air d'environ 0,90 m3(ce qui correspond un volume de mlange total de QG = 1.15 m

3).

L'abaque se rapporte au diamtre interne du tuyau.

JANOlen bianco de dn 400 mm possde un di de 375,4 mm.A partir de l'interpolation des valeurs ci-dessus on peut estimer qu'ainsi environ 0,70 m3/s peuvent tre couls sansmlange d'air.Ainsi Q > Qv remplit la condition: 0,80 > 0,70 m3/s

Selon les prcautions prises pour le choix du taux deremplissage partiel, il est conseill de tenir compte

ventuellement d'une rserve supplmentaire.

Dimension slectionne JANOlen bianco de dn 400 mm.


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Mars 2004

6.5 Conditions limites de normes

Dans la SN 592 000 sur l'vacuation de terrains btis (diti-on 2002) et la norme SIA 190 (dition 2000) sont dfiniescertaines conditions limites qui doivent tre prises en comptelors de calculs hydrauliques.

6.5.1 Diamtres nominaux minimums, pour l'vacuation de terrains btis

Conformment la SN 592 000 il ne faut pas utiliser des diamtres infrieurs aux diamtres nominaux minimal suivants:

Canalisation principale: Au moins DN 100, toutefois le DN des conduites auxiliairescorrespond dn 110 mm pour les tuyaux en matires plastiques.

Canalisation de raccordement du terrain: DN 125 pour une maison individuelle, correspond dn 125 mm pour les tuyaux en matires plastiques

DN 150 pour un immeuble, correspond dn 160 mm pourles tuyaux en matires plastiques

6.5.2 Diamtres nominaux minimum de canalisation

Conformment SIA 190 dition 2000, le diamtre nominalmoyen des tuyaux en zone d'habitation est de 250 mm

Type de conduite Pente en %mini. idale maxi.

Conduites d'vacuation 2 3 5d'eaux usesjusqu'au DN 200(conduites de raccordement principales et de terrains btis)

Conduites d'vacuation 1,5 3 5d'eaux uses de DN suprieur 200 (conduites de raccordement principales et de terrains btis)

Conduites d'vacuation 1 3 5des eaux de pluie

Conduites de drainage 0,5 0,5 1

Diam. Diamtre interne mini. PP-QD PP PE PVC-Unominal suivant la norme JANOlen JANOlen JANOlen bianco JANOdur

ottimo nuovo triploS 12.5 S 16

DN ID min [mm] dn/di dn/di dn/di dn/di dn/di

100 96 110/103.2 110/101.6 110/104.0

125 113 125/117.2 125/115.4 125/119.0

150 146 160/149.0 160/150.2 160/147.6 160/153.0

200 184 200/186.4 200/187.6 200/187.6 200/191.4

250 230 250/232.8 250/234.6 250/239.2

300 290 315/293.6 315/295.6 315/301.4

6.5.3 Evacuation de terrains btis en pente

La norme SN 592 000 recommande pour l'vacuation desterrains btis les valeurs suivantes selon les pentes minimaleset maximales:


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6.5.4 Canalisation en pente

Dans la norme SIA 190 aucune pente minimale n'est dfinie,par contre il existe une vitesse d'coulement minimale.

6.5.5 Vitesse d'coulement minimale

La norme SIA 190 rclame la canalisation les exigencesminimales suivantes:

Pour viter les dpts les vitesses d'coulement minimales suivantes sont indispensables.

jusqu'au di 400 mm vmin = 0.6 m /s400 1000 mm vmin = 0.8 m /s

suprieurs 1000mm vmin = 1.0 m /s

6.5.6 Charge d'coulement admissible (Q maxi.) pour canalisations hors de btiments

Calcules conformment SN 592 000 selon Prandtl-Colebrook avec une rugosit fonctionnelle kb = 1 mmet un remplissage h/ID de 0,7

Charge d'coulement admissible Q maxi. (l/s) Diam.nominaldn

Dclivit (tenir compte de la pente minimale)

1% 1.5% 2% 2.5% 3% 3.5% 4% 4.5% 5%

4.2 5.1 5.9 6.7 7.3 7.9 8.4 8.9 9.4 110

6.8 8.3 9.6 10.8 11.8 12.8 13.7 14.5 15.3 125

12.8 15.7 18.2 20.3 22.3 24.1 25.8 27.3 28.8 160

23.7 29.1 33.6 37.6 41.2 44.5 47.6 50.5 53.3 200

44.9 55.0 63.6 71.1 77.9 84.2 90.0 95.5 100.7 250

80.6 98.8 114.2 127.7 140.0 151.2 161.7 171.5 180.8 315


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6.6 Capacits d'absorption des conduites de drainage

Les capacits d'absorption des conduites de drainage dpendent de la surface de pntration de l'eau et de la hauteur du niveau d'eau moyen.La vitesse d'arrive de la nappe d'eau est ignore. On tient compte d'une perte de pntration dans les trous depntration.Ce calcul est une estimation grossire. On ne peut tenir compte de l'influence des blocages en pierre ou desmatriaux de terrain. D'autre part il faut s'assurer que la section de la conduite de drainage est apte vacuer lesquantits d'eaux accumules.

h

Diamtre nombre de nombre diamtre Surface de PP-QD PP PE PVC-Unominale ranges de trous des trous pntration ottimo nuovo bianco triplo

de trous de l'eau ASdn /m mm dm

2/m Disponibilit

110 3 15 12 0,17 o

125 3 15 12 0,17 o

160 4 20 12 0,23

200 5 25 12 0,28

250 5 25 12 0,28 o

315 6 30 12 0,34 o

355 6 30 12 0,34 o sur demande

400 6 30 12 0,34 o

Rpartition des trous de drainage

sur

dem

ande

Quantit d'eau maximale pouvant pntrer dans les tuyaux:

Qzu = AS 2g h = Facteur de perte d'entre ou de [-]

sortie ~ 0,5, choisi faible afin de pouvoir tenir compte d'autres pertes (par exemple pertes dues aux tuyaux).

Qfem = Volume accumul par mtre [l/s]AS = Surface de pntration de l'eau par

mtre suivant le tableau [dm2/m] g = Gravit terrestre ~9,8 m/s2 = ~100 [dm/s2] h = Hauteur diffrentielle entre la hauteur

d'accumulation et la moyenne d'entre/sortie [dm]


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6.7 Volumes d'vacuation pour les tuyaux dinfiltration

Le calcul de la quantit d'eau maximale pouvant pntrerdans les tuyaux par l'intermdiaire des trous est effectucomme sous 6.6.Toutefois il faut tenir compte du fait que les capacits d'ab-sorption du sol et les capacits d'vacuation des conduitessont limites.

Distribution des trous de tuyaux dinfiltration:

Diam. Nombre Diam. Surface de PVC-Unominal de trous des pntration triplo

trous de leau A

dn /m mm dm2/m

160 213 12 2,4 sur demande

200 213 12 2,4 sur demande

250 213 12 2,4 sur demande

315 425 12 4,8 sur demande

355 425 12 4,8 sur demande

400 425 12 4,8 sur demande

h

evacuation 5

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