Modèle de concours : Ingénieur — 1er grade — Ministère de l'Équipement et de l'Eau (modèle 3)

Ce modèle correspond à l'épreuve écrite du concours de recrutement des ingénieurs d'État du 1er grade au ministère de l'Équipement, du Transport, de la Logistique et de l'Eau — spécialité génie civil (routes), session du 10 janvier 2021. Durée : 3 heures, documents interdits, calculatrice autorisée. L'épreuve comporte deux exercices équilibrés : l'Exercice 1 (10 points), seize questions courtes de technique routière (couches de chaussée, enrobés bitumineux, géotechnique, études), et l'Exercice 2 (10 points), quatorze questions sur les ouvrages d'art (ponts : conception, fondations, charges, durabilité). Voici une correction méthodologique proposée, avec les éléments de réponse attendus.

💡 Le barème est annoncé question par question (de 0,25 à 1,25 point) : proportionnez votre réponse au poids de la question. Une question à 0,5 point se traite en 3 à 4 lignes avec des termes précis ; une question à 1 point mérite des éléments numérotés. Répondez à tout, même brièvement : dans ce type d'épreuve, les demi-points sont accordés généreusement pour chaque élément juste.

Exercice 1 — Routes (10 points)

• 1-1 — Couche d'imprégnation / couche d'accrochage : l'imprégnation s'applique sur une couche non traitée (GNF/GNB) pour y pénétrer et la préparer à recevoir la première couche bitumineuse (émulsion à rupture lente ou bitume fluidifié) ; l'accrochage s'applique entre deux couches bitumineuses pour assurer leur collage (émulsion cationique à rupture rapide, ECR).
• 1-2 — CPA : le coefficient de polissage accéléré mesure la résistance des gravillons au polissage sous l'effet du trafic, c'est-à-dire l'aptitude de la couche de roulement à conserver son adhérence dans le temps.
• 1-3 — Zones compressibles : reconnaissances : sondages et prélèvements d'échantillons, essai œdométrique (compressibilité et temps de consolidation), scissomètre (cohésion non drainée), pressiomètre, relevé des niveaux d'eau. Dispositions constructives : purge et substitution, préchargement avec drains verticaux, construction par étapes avec suivi de la consolidation, remblais allégés, géosynthétiques, colonnes ballastées.
• 1-4 — Contrôles des enrobés bitumineux : contrôle des constituants (granulats, bitume), de la formulation, de la fabrication en centrale (températures, dosages), du transport, de la mise en œuvre (épaisseur, compacité/densité au nucléodensimètre, température de répandage), puis contrôle a posteriori par carottage et mesure de l'uni.
• 1-5 — Phases d'une étude routière : étude de définition / de faisabilité (besoin et couloirs possibles) → étude préliminaire (comparaison des solutions et choix du couloir) → avant-projet (géométrie du tracé, ouvrages, estimation du coût) → projet d'exécution (détails, métrés, dossier de consultation des entreprises DCE).
• 1-6 — Types de carrefours en rase campagne : carrefour plan ordinaire (en T ou en croix), carrefour giratoire, et carrefour dénivelé (échangeur). Critères de choix : volumes de trafic sur les deux axes, vitesse, sécurité (points de conflit), coût et emprise foncière, fonction de la route.
• 1-7 — V85 : vitesse en dessous de laquelle roulent 85 % des véhicules en circulation fluide ; on la compare à la vitesse de référence de l'aménagement (VSA) pour vérifier la cohérence du tracé avec le comportement réel des conducteurs.
• 1-8 — Coordination tracé en plan / profil en long : faire coïncider les courbes du plan et du profil en long, avec des longueurs proportionnées, pour garantir une visibilité continue et une bonne lecture visuelle de la route (éviter les « pertes de tracé » et les cassures visuelles) ainsi qu'un bon écoulement des eaux.
• 1-9 — Essais d'identification des sols : analyse granulométrique (classification), limites d'Atterberg (plasticité), valeur au bleu VBS (argilosité), équivalent de sable (propreté), teneur en eau, Proctor modifié (compactage de référence), CBR (portance).
• 1-10 — Étude de formulation d'un enrobé : déterminer le squelette granulaire et la teneur en liant permettant d'atteindre les performances visées ; elle comprend une courbe granulométrique de référence, le module de richesse, puis les essais : PCG (compactabilité), Duriez (tenue à l'eau), orniérage et, le cas échéant, module de rigidité / fatigue.
• 1-11 — Points de vigilance à la mise en œuvre : température de répandage et de compactage, conditions météorologiques, propreté du support et couche d'accrochage, régularité de l'épaisseur, atelier de compactage (nombre de passes, type de compacteurs), traitement des joints longitudinaux et transversaux.
• 1-12 — Essais sur GNF2 et GNB : à l'agrément : granulométrie, Los Angeles, Micro-Deval, équivalent de sable, coefficient d'aplatissement ; à la réception : Proctor modifié, CBR et taux de compactage en place.
• 1-13 — Rôle de la couche de forme : à court terme : plateforme de circulation pour les engins de chantier, protection de l'arase de terrassement, réglage du nivellement ; à long terme : homogénéisation de la portance (PST → classe de plateforme), protection contre le gel et amélioration du drainage.
• 1-14 — Gel / dégel : au gel, formation de lentilles de glace et gonflement ; au dégel, saturation et perte brutale de portance → fissures, désagrégation et nids-de-poule. D'où les barrières de dégel et le dimensionnement avec des matériaux non gélifs.
• 1-15 — L'uni : régularité de la surface, en long et en travers, telle que la ressent l'usager (confort et sécurité). On le contrôle en cours de travaux à la règle de 3 m pour les défauts courts et à l'analyseur de profil en long (APL) pour les grandes ondes (indicateurs NBO/IRI).
• 1-16 — GB2 / GB4 : deux classes de grave-bitume pour couches d'assise ; la GB4 est plus riche en liant et plus performante (meilleur module de rigidité et meilleure résistance à la fatigue) que la GB2, ce qui permet des épaisseurs moindres ou un trafic plus lourd.

Exercice 2 — Ouvrages d'art (10 points)

• II-1 — Définitions : ouvrage d'art : toute construction importante liée à une infrastructure (pont, tunnel, mur de soutènement…) qui exige un « art » de l'ingénieur ; pont : ouvrage permettant de franchir un obstacle (oued, route, voie ferrée) en portant une voie de circulation ; viaduc : pont de grande longueur, à travées multiples, franchissant une vallée ou une dépression à grande hauteur.
• II-2 — Démarche de conception d'un pont : collecte des données (topographie, géotechnique, hydrologie/hydraulique, trafic, réseaux) → identification des contraintes (gabarit, crue centennale, séisme) → proposition de variantes (répartition des travées, type de tablier, appuis, fondations) → comparaison multicritère (coût, exécution, entretien, esthétique) → conception préliminaire puis détaillée.
• II-3 — Éléments numérotés de la figure : la figure est illisible dans la version scannée [illisible dans le document] ; les éléments types attendus par cette question sont : le tablier, les poutres, le hourdis, les entretoises, les appareils d'appui, le chevêtre, les piles, les culées, la semelle et les pieux — chacun participant à la descente des charges du tablier jusqu'au sol.
• II-4 — Ponts à câbles : deux familles : le pont haubané et le pont suspendu. Mécaniquement, dans le pont haubané, les haubans inclinés transmettent directement les charges du tablier aux pylônes (compression dans le tablier et le pylône) ; dans le pont suspendu, le tablier est accroché par des suspentes à un câble porteur principal ancré dans des massifs d'ancrage imposants aux deux extrémités.
• II-5 — Reconnaissance géotechnique au droit des appuis : nature et succession des couches, profondeur du substratum, caractéristiques mécaniques (pressiomètre, sondages), niveau de la nappe et agressivité de l'eau, compressibilité, risques d'affouillement et de liquéfaction sismique.
• II-6 — Types de fondations de ponts : superficielles (semelles), semi-profondes (puits) et profondes (pieux / barrettes). Critères de choix et de dimensionnement : profondeur du bon sol et sa portance, intensité des charges, risque d'affouillement et niveau de l'eau, mode et coût d'exécution.
• II-7 — Efforts parasites sur une fondation profonde en couche compressible : le frottement négatif : la consolidation du sol autour du pieu l'entraîne vers le bas et ajoute une charge axiale ; la poussée latérale des sols : le fluage horizontal de la couche molle (sous un remblai dissymétrique, par exemple) crée une flexion parasite dans les pieux.
• II-8 — Charges de trafic non accidentelles : selon le Fascicule 61 titre II : système A(l) (charge répartie fonction de la longueur chargée), système B et ses sous-systèmes (Bc camions, Bt tandem, Br roue isolée), et les charges militaires et exceptionnelles comme systèmes particuliers ; selon l'Eurocode 1 partie 2 : modèle LM1 (tandem TS + charge uniformément répartie UDL), LM2 (essieu isolé), LM3 (véhicules spéciaux), LM4 (foule), ainsi que les forces de freinage et la force centrifuge.
• II-9 — Méthode monomodale en séisme : lorsque le tablier est rigide, on modélise l'ouvrage comme un oscillateur simple : la masse du tablier (avec une partie des piles) portée par la raideur des appuis ; on calcule la période propre T, on lit l'accélération sur le spectre de réponse et on applique une force statique équivalente F = m·Sa(T) — conformément aux prescriptions du règlement parasismique des ponts (RPOA / guide des ponts en vigueur).
• II-10 — Variantes de franchissement : Cas 1 (brèche ≈ 58 m, hauteur 4 à 12 m) : variante 1 : pont à poutres précontraintes par post-tension (VIPP) à deux travées d'environ 29 m sur une pile centrale fondée superficiellement ou sur pieux courts ; variante 2 : dalle en béton précontraint continue à trois travées. Cas 2 (≈ 235 m, hauteur jusqu'à 30 m) : variante 1 : caisson en béton précontraint construit par encorbellements successifs, travées de 60 à 90 m sur piles hautes fondées profondément ; variante 2 : tablier mixte acier-béton (bipoutre mixte), travées d'environ 70 à 80 m, mis en place par lançage. Pour chaque variante, précisez le type de tablier, la répartition des travées et le mode de fondation.
• II-11 — Rôle de l'enrobage : protéger les armatures de la corrosion (carbonatation et chlorures), assurer la transmission de l'adhérence acier/béton et la résistance au feu ; son épaisseur dépend de la classe d'exposition et de l'agressivité du milieu, de la durée d'utilisation de projet, de la qualité du béton et du diamètre des barres.
• II-12 — Détection des défauts des pieux : essais non destructifs : auscultation sonique par transparence ou essai d'impédance / par choc, confirmés par carottage. Traitements : injection de coulis dans les zones défectueuses, carottage et remplacement local, recépage si la tête est de mauvaise qualité, ou pieux de remplacement avec redimensionnement de la semelle de liaison.
• II-13 — Familles de dégradation du béton dans l'approche performantielle de la durabilité : (1) corrosion des armatures par carbonatation ; (2) corrosion par les chlorures ; (3) réactions de gonflement interne (réaction alcali-granulat RAG et réaction sulfatique interne RSI).
• II-14 — Deux causes de dégradation des ponts métalliques dans le temps : la corrosion et la fatigue sous charges répétées.

Méthode de réponse pour ce type d'épreuve

• Réponses courtes et structurées : définition → éléments numérotés → terme technique exact ; le correcteur est un ingénieur qui cherche les mots-clés (PCG, APL, frottement négatif, LM1…).
• Respectez les barèmes : les questions à 1 point (1-5, 1-6, II-7, II-8, II-10) sont des questions « listes » : citez tous les éléments.
• Question des variantes (II-10) : reliez toujours la portée économique au type de tablier : poutres VIPP jusqu'à ≈ 45 m, caisson par encorbellements 60–120 m, mixte 60–100 m.
• Double référentiel : révisez à la fois les fascicules français (Fascicule 61) et les Eurocodes, le ministère interrogeant sur les deux en parallèle.

📌 À réviser : les guides de conception routière en vigueur au Maroc (classification des sols et couches de forme, enrobés bitumineux et leurs essais), les documents SETRA / guides des ouvrages d'art (conception des ponts, fondations, appareils d'appui), le Fascicule 61 titre II et l'Eurocode 1-2 pour les charges, et l'approche performantielle de la durabilité du béton. Entraînez-vous aussi sur les autres modèles de concours d'ingénieurs du ministère de l'Équipement.