support information produits en béton bonna 19-10-2010
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LE TUYAU BETON POURUN DEVELOPPEMENT
DURABLE
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LES TUYAUX EN BETON POUR
LE TRANSPORT D EAUQuels tuyaux pour quelles applications
Conception et calcul des tuyaux
Concevoir et construire un réseau à partir de tuyaux enbéton: les joints et les appareillagesInstallation des conduites
Position des tuyaux en béton par rapport aux produitssubstituts
L hydraulique des canalisations en bétonLe béton, un matériau pour le développement durable
Maintenance et réhabilitation des réseaux
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
Tuyau béton armé à âme en tôle RCCPLa tôle est revêtue de béton à lintérieur et de béton armé à lextérieur
Pression admissible: Moyenne pour les petits diamètres et modérée pour les grands diamètres
Les tuyaux béton armé à âme en tôle sont utilisables pour ladduction et la distribution deau localement,pour les circuits industriels en centrale électriques, Stations de traitement deau, eau de process, ainsi quepour les émissaires ou prises d eau en mer.
Tuyau en béton précontraints PCPCanalisations de diamètre moyen destinées à ladduction deau sur de grandes distance sous des pressions
moyennes ou élevées
Tuyau en béton précontraint à âme en tôle PCCPLaptitude à résister à la pression et aux charges est procurée par létat de compression du béton sous
leffet de la tension des aciers circulaires de précontrainte
Pression admissible: large classes de pression dans tous les diamètresLes tuyaux type PCP et PCCP sont utilisables pour des transports d eau sur des longues distances et dans
des terrains variés
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONSTuyau Béton Armé à Âme en tôle RCCP
Normes applicables
Normes Européennes : EN 639; EN 641
Normes Américaines : AWWA C300
+ Manuel M9
Coupe type de paroi
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONSTuyau en Béton Précontraint PCP
Coupe type de paroi
Normes applicables: Normes européennes: EN 639; EN 642
Normes Américaines: Aucune
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
Tuyau en Béton Précontraint à Âme en TôleCoupe type de paroi
Normes Applicables
Normes Européennes : EN 639; EN 642
Normes Américaines : AWWA C301 & AWWA C304
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
Domaine demploi des différents types de tuyaux
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Diametre mm
p r e s
s i o n
( b a
RCCP reinforced Concrete Pipe
PCP Prestressed Concrete Pipe
PCCP Prestressed Concrete Cylinder Pipe
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
Domaine d
emploi des différents types de tuyaux pression en bétonRCCP: Grande capacité dadaptation au projetGamme de pression moyenne. En site industriel pour l eau de process, en station dépuration ou depotabilisation, en distribution deau potable en site urbanisé ou hors des villes. Ce type de tuyau estassorti à une large gamme de pièces spéciales telles que:
Coudes, pièces de raccord à bride, trous dhomme, tés, raccordement au génie civil, compensateursde mouvement.
Ces tuyaux sont également utilisables pour des poses par fonçage ou pour des poses aériennes surberceaux.
PCP and PCCP: Transport deau longues distancesLes tuyaux précontraints sont principalement destinés au transport deau sur de grandes distancesavec des pressions élevées ou moyennes. Les pièces spéciales sont réalisée sur le principe des RCCP.
Charges et Surcharges: Tous ces tuyaux peuvent être dimensionnées pour lescharges de remblai, les différents types de charge mobiles (convoi routiers, aéroport, voies ferrées,etc..) Les surcharges climatiques pour les tuyaux aériens, les séismes
Qualité de leau: Ces tuyaux peuvent transporter de leau potable sans en altérer laqualité, de leau brute, de leau de mer
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
Principaux types de pose
Pose enterrée
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
Tuyaux poutre aériens
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
ASSAINISSEMENT
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
ADDUCTION D EAU
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
STATIONS DE POMPAGE
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
SITES INDUSTRIELS
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
CENTRALES ELECTRIQUES
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
EMISSAIRES MARINS
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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS
POSE PAR FONCAGE
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Réseau pérenne = Bien conçu + bien réalisé + bienexploitéConception : pressions ( PS, PMF, PET ) + sollicitationsexternes ( H, charge d exploitation, conditions de pose )+ Prise en compte des conditions d environnementFabrication : nature des composants, qualité des bétons,conditions de cure et de stockagePose : appui dans le sol, traitement des points singuliersExploitation : régimes des pressions, entretien, prise encompte des environnements particuliers
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Comportements comparésdes conduites rigides etflexibles
Dimensionnement adaptéaux différents types decomportements
Précautions de mise enuvre fortement
dépendantes de cesconsidérations.
Rigide
Flexible
Extrait du manuel d installation de FLOWTITE
(tuyaux PRV):It is important for the owner, engineer andcontractor to understand that glass-reinforcedplastic (GRP) pipe is designed to utilize thebedding and pipe-zone backfill support fromrecommended installation procedures.Together, the pipe and embedment materialform a "pipe-soil system" that providessupport f or the installation.
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Pose en remblai
Pose en tranchée
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Pose en dépression
Pose sur berceaux
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Pression interne : pression de fonctionnementpermanent, pressions transitoires
Dépression
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Impact des conditions d installation de la conduite
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Report des charges ovalisantes sur appuis
Flexion longitudinale de la conduite : recherche de lacontinuité longitudinale
Installation en poutre
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Phases de transport et demanutention
Remblaiement des conduites
Chutes d objet ou chocs
accidentels en exploitationconduites non enterrées )
Résistances aux chocs et poinçonnements
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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX
Installations particulières
Pose en fonçage Emissaires marins
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LES JOINTS ET LES APPAREILLAGES
Le joint souple d assemblage des tuyaux FB
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LES JOINTS ET LES APPAREILLAGES
L assemblage flexible des tuyaux AT
Le joint ER
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LES JOINTS ET LES APPAREILLAGES
L assemblage soudé des tuyaux AT
Le joint SL
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LES JOINTS ET LES APPAREILLAGES
Compensateur àondes
Compensateur demouvement autobuté
Assemblages àbrides
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LES JOINTS ET LES APPAREILLAGES
REPRISE DE TASSEMENTS DIFFERENTIELS
TRAVERSEES DE VOILES
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INSTALLATION DES CONDUITES
ESPACES NÉCESSAIRES À LA POSE
Pose en tranchée
Pose en remblai
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INSTALLATION DES CONDUITES
ESPACES NÉCESSAIRES À LA SOUDURE (Cas des condui tes à âme en tô le)
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INSTALLATION DES CONDUITES
pS assurer du bon alignement des tuyaux en plan et enprofil, et vérifier la compatibilité des angulations effectives etdes angulations admissibles par les joints utilisés
pContrôler la mise en uvre du compactage latéral
LES VERIFICATIONS IMPORTANTES
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INSTALLATION DES CONDUITES
CONTRÔLE DES SOUDURES (pour les tuyaux à âme entôle):
Contrôle par ressuage ou contrôle par pénétrationcapillaire, suivant l accessibilité des soudures
Procédure recommandée : NT 416
EPREUVE HYDRAULIQUE DU RESEAU :
EN 805 Procédure recommandée NT 239
LES VERIFICATIONS IMPORTANTES
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INSTALLATION DES CONDUITES
Quelques exemples d appareillages
développant des efforts longitudinaux :
Té
Réducteur Coude
Plaque pleine
Compensateur à ondes
LES BUTEES
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INSTALLATION DES CONDUITES
EXEMPLES DE FORCES HYDRAULIQUES DEVELOPPEES SUR
UN APPAREILLAGE COMPLEXE
LES BUTEES
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INSTALLATION DES CONDUITES
EXEMPLE DE DISPOSITIONS DE BUTAGE DUNE
CONDUITE NON AUTOBUTEE
LES BUTEES
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INSTALLATION DES CONDUITES
MARIAGE DE TRONÇONS AUTOBUTÉS ET DETRONÇONS NON AUTOBUTÉS
LES BUTEES
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
COMPORTEMENT MECANIQUERobustesse des tuyaux en béton, peu susceptibles de dégradations lors des
opérations de manutention et pose. Sécurité d exploitation du réseau vis-à-vis de
possibles travaux ultérieurs à proximité: le béton n est pas un matériau fragile.
Les performances mécaniques sont peu dépendantes des conditions extérieures, et
remarquablement stables dans le temps. Au contraire, les matériaux plastiques fluent
dans le temps et ce fluage, combiné à celui des sols environnant la conduite,peut
entraîner des ovalisations inacceptables sur le long terme, alors qu elles peuvent
paraître admissibles lors de la mise en service. Par ailleurs, les performances
intrinsèques mêmes de ces matériaux synthétiques évoluent négativement dans le
temps.
Homogénéité des comportements mécaniques de l
ensemble des composants d un
réseau: pièces spéciales et tuyaux standards présentent des inerties identiques, au
contraire d autres matériaux, dont les modes de fabrication respectifs des tuyaux et
pièces engendrent un différentiel d ovalisation préjudiciable; un tel différentielapparaît parfois également entre corps des tuyaux et manchons d emboîtement.
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
COMPORTEMENT MECANIQUE
Le béton est un matériau largement autoportant, peu exigeant vis-à-vis desconditions de pose et de remblaiement : il permet généralement la réutilisation desmatériaux extraits, s accommode d un remblai compacté jusquaux reins de lacanalisation seulement. Les produits plus déformables, tels que les tuyaux plastiquesmais également la fonte et l acier dans les moyens et grands diamètres, nécessitentau contraire la mise en place de matériaux de remblai triés et calibrés dans une largezone d enrobage autour de la canalisation, car leurs performances dépendentétroitement de celles des sols qui en constituent l environnement.
Les conduites en béton armé et précontraint sont peu affectées par la présence et lebattement des nappes phréatiques, quelquefois à l origine du flambement ou del ovalisation exagérée de tuyaux plus déformables.
Les conduites en béton sont remarquablement stables en fouille : massives, elles nese soulèvent ni ne se déplacent accidentellement.
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
COMPORTEMENT VIS-A-VIS DE LA PRESSION INTERNE
Le dimensionnement des conduites en béton, réalisé sur des critères de limitation dela fissuration des produits, ménage une très large sécurité vis-à-vis de la rupture, carles taux de contraintes effectifs des matériaux composants, et en particulier desaciers, se tiennent très en deçà de leurs limites ultimes. Les conséquences d undépassement accidentel des pressions de service s en trouvent limitées : peu de
produits offrent une telle sécurité d exploitation.Au contraire de bon nombre de produits substituts, la conduite en béton acceptemécaniquement le vide absolu, et n est pas susceptible de flamber en exploitation.
COMPORTEMENT VIS-A-VIS DES CONDITIONS EXTERNES
Les produits en béton sont pratiquement insensibles aux intempéries et, au contraire
des matériaux plastiques, ne craignent ni les UV, ni les expositions au froid ou à lachaleur; ils se caractérisent par un coefficient de dilatation thermique compatible avecles exigences de la construction.
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
DURABILITE
Dans les cas courants, une conduiteen béton ne nécessite aucuneprotection additionnelle, les aciersenrobés dans le béton se trouvant
protégés par le phénomène chimiquenaturel de passivation
L efficacité de ce type de protectionest de beaucoup supérieure à celledes protections mécaniques parpeinture ou film,qui sont vulnérables etdont la parfaite intégrité conditionne lafiabilité.
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
DURABILITE
Les conduites en béton s accommodent sansprotection additionnelle des environnements depose les plus courants, caractérisés par :
Des résistivités supérieures à 10 .m
Des teneurs en chlorures et sulfates modérées(environnement marin par exemple)
Lorsque la teneur en sulfates est très élevée, il peut êtrenécessaire d utiliser pour la confection des tuyauxun ciment résistant aux eaux séléniteuses .
Même très chargé en chlorures, un environnementhomogène ne présente pas de danger notablequant à la pérennité des conduites. Seul le risquede situation est à évaluer avec prudence : danscertaines situations, l hétérogénéité hydrique del enrobage des tuyaux est susceptible de conduire àun enrichissement anormal en sels agressifs(chlorures) de la paroi des tuyaux, créant lesconditions du développement de la corrosion desaciers par perte de passivation.
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
DURABILITE
Lorsque le risque de situation est avéré, oul agressivité du milieu particulièrement notable,lamis en uvre de dispositions simples, prisesséparément ou en combinaison, met le tuyau enbéton à l abri de la corrosion :
Application d un revêtement de peinture sur la
paroi externe des tuyauxEnveloppement des tuyaux dans un feuil ouune manche de polyéthylène
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
DURABILITE
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DURABILITE ET PROTECTION CONTRE LES EFFLUENTSAGRESSIFS
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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON
DURABILITECOMPORTEMENT VIS-À-VIS DES COURANTS VAGABONDS : de par l enrobage des aciers dans lebéton, on considère qu un déplacement de potentiel de 200 mV est admissible sans circulation decourant préjudiciable. A contrario, il est pratiquement impossible d empêcher la circulation de courantsdans des conduites métalliques (fonte ou acier), indépendamment du type de joint utilisé pour raccorderles tuyaux.
Dans les cas de déplacements de potentiels sévères, l interposition d un feuil plastique entre laconduite en béton et la source de pollution par courant suffit à mettre le tuyau en béton à l abri de toutphénomène de corrosion, le recours à des « coupures » de la ligne par joints isolants étant réservéeaux cas exceptionnels.
CORROSION PAR LES EFFLUENTS SEPTIQUES :
La conception des réseaux (conditions d aération, temps de séjour des effluents, régularité despentes, ) , combinée avec le traitement éventuel des effluents, doit en principe garantir contre lacréation du gaz mortel H2S.Même si ce gaz n est pas en solution très agressif vis-à-vis du béton, sonoxydation sous l effet catalyseur de certaines bactéries, aboutit à la création d acide sulfurique
concentré H2SO4, très préjudiciable à la durée de vie des conduites. Le seul palliatif dans cesconditions extrêmes consiste à doter la paroi interne des tuyaux en béton d une peau additionnelleprotectrice en PVC ou en PEHD. Une alternative en cas d attaque très localisée, consiste à protéger lebéton par une couche d imprégnation époxydique.
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LES CONDUITES EN BETON ET LA PROTECTION CATHODIQUE
La protection des aciers dans le béton est une protection naturelle d origine chimique,
non susceptible de se dégrader sous l effet de chocs ou de frottements, tels que ceuxoccasionnés par le transport et la pose des tuyaux.
Au contraire des protections mécaniques usuellement employées pour les tuyauxmétalliques, elle n est pas sensible aux imperfections locales, et elle n est pasconsommable à l instar de la galvanisation par exemple.
Pour la même raison, elle se suffit à elle-même, et ne requiert pas de protectioncathodique complémentaire comme l exigent le plus souvent les conduitesmétalliques.
La protection cathodique, en déplaçant le potentiel des aciers enrobés dans lebéton, aboli t les condi tions de la passivation des aciers : elle ne complète jamais la protect ion naturelle des aciers enrobés, el le s y substi tue, avec lesaléas concomitants.
Son installation n est donc pas recommandée à titre préventif sur les conduites enbéton armé ou précontraint, d autant plus qu elle s accompagne de contraintes demise en uvre importantes : contrôle des potentiels, continuité des aciers,
Il est cependant loi sible d
y faire appel à titre curatif , lorsque des conditionsextrêmes (sollicitations mécaniques excessives par exemple) ont dégradé le tuyaudans des conditions telles que la passivation des aciers n est plus assurée.
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L HYDRAULIQUE DES CANALISATIONS EN BETON
Le comportement hydraulique des conduites en béton est rendu par la prise encompte d un coefficient de rugosité de 0.1 mm dans la formulation de Colebrook,et de manière équivalente par celle d un coefficient de 90 dans les formules deManning.
De tels coefficients intègrent les singularités normales d un réseau linéaire et, dans lerégime habituel des écoulements pratiqués, tant en distribution d eau qu enassainissement gravitaire, ils reflètent bien davantage le frottement interne par
viscosité des veines liquides dans la couche limite au contact de la paroi des tuyauxque le frottement effectif sur celles-ci, pour peu que les rugosités en soient limitées,ce qu est le cas de toute fabrication industrielle soignée. Il en résulte que cecoeffic ient ne varie pratiquement pas en fonction de la nature du matériauconstituti f de la canalisation.
Après quelques semaines d exploitation, le bio film créé sur la paroi des tuyaux lisseencore davantage l effet des rugosités propres du matériau.
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LES TUYAUX EN BETON POUR
L ASSAINISSEMENT
Les différents types de tuyaux
Le dimensionnement des réseaux
Les tuyaux non circulaires et les dalots
Propriétés comparées des dalots et tuyaux circulaires
Les grands ouvrages préfabriqués
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LES DIFFERENTS TYPES DE TUYAUX
Les procédés àdémoulage immédiat :
Compression radiale
Moulage vertical
Les procédé àdémoulage différé :
Compactage sur arbre(procédé Rocla)
Moulage vertical
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LE DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX
DIMENSIONNEMENT MECANIQUECalcul des charges par la théoriede MarstonÉvaluation de l incidence descharges d exploitation ( diffusiondes charges dans le remblai:modèle de Fröhlich)Calcul des sollicitations(modèle de
l anneau élastique)Calcul de la charge d écrasementsous presse donnant dessollicitations équivalentes dans letuyauDéfinition de la série de résistancecorrespondant à cette charged écrasement.
DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE
Modèle de Manning Strickler (K =90).
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LES TUYAUX NON CIRCULAIRES ET LES DALLOTS
Moduloval
Cadres rectangulaires
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PROPRIETES COMPAREES DES DALLOTS ET DES TUYAUXCIRCULAIRES
SUR LE PLAN HYDRAULIQUE :La régularisation des débits en fonctiondu taux de remplissage d une conduiteest plus harmonieuse dans uneconduite circulaireL incrément de perte de charge lié à lamise en charge par remplissage totald une section rectangulaire est plusbrutal que pour une conduite circulaire
SUR LE PLAN MECANIQUE :Le dalot se prête mal à la pose sousfort remblai du fait de la flexionpénalisante de la dalle supérieure, làoù les tuyaux circulaires mobilisent uneffet de voûte important.
Les cadres rectangulaires constituentcependant une solution de complémentappréciable lorsque des considérations degabarit (position du fil d eau par rapport auxchaussées) ou d encombrement pénalisentl utilisation de tuyaux circulaires.
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LA REHABILITATION DES RESEAUXLa réhabilitation des réseaux d assainissement :
Collecteurs visitables : réhabilitation par coques
Collecteurs non visitables : réhabilitation par insertionde gaines réversibles ou non
La réhabilitation des feeders pression
L auscultation et le diagnostic des réseaux