Modèle de concours de recrutement des ingénieurs d'État du 1er grade — Ministère de l'Équipement et du Transport — Génie civil — hydraulique — session du septembre 2013 — Épreuve de spécialité

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CONCOURS DE RECRUTEMENT DES INGENIEURS d'ETAT
Option : Génie civile / Hydraulique
Session de septembre 2013
Durée : 3heures
Documents non autorisés
Calculatrice autorisée
Réponse obligatoirement sur la feuille d'examen
I- Question de cour
Hydraulique :
1) Quels sont les deux types d’écoulement en hydrauliques. (0.25 point)
2) Les forces qui agissent sur un volume fini de fluide sont de deux types, les quelles ?pour chaque type
donner un exemple de force.( 0.25 point)
3) Le nombre d’Euler est le rapport entre les forces d’inerties et les forces de pressions: vrai ou faux. (0.25
point)
4) Le Nombre de Reynolds est le rapport entre les forces d’inertie et les forces de viscosités : vrai ou
faux ?( 0.25 point
5) Le nombre de Reynolds permet de distinguer le régime laminaire et turbulent. vrai ou faux ?_ (0.25
point)
6) Définit le nombre de Froud. (0.25 point
7( La pression d’un fluide en un point est la même dans toutes les directions ©” frai ou faux (0.25 point)
Hydratation de ciment
8) Définir l’hydratation du ciment. (0.25 point)
Altérabilité
9) Le mortier et le béton peuvent être plus ou moins altérés ou même désagrégés par des divers agents
agressifs. Citer au moins deux types d’eau agressive. (0.25 point)
10) Pour les travaux à la mer quel type de ciment recommander vous ? (0.25 point)
Granulats
11) Classer par ordre croissant ou décroissant, selon leur diamètre les granulats suivants (0. 25point)
Sable -silt -argile - gravillons- cailloux- grave- ballaste
Granulométrie
12) Décrire l’essai granulométrique et tracer une courbe granulométrique théorique. (0.25point)
13) Dessiner deux courbes granulométriques l’une continue et la deuxième discontinue (0.2Spoint)
Vous pouvez choisir (pour répondre à ces deux questions) le sable comme granulat (sable fin, moyen et
grossier)
Forme des granulats
14) La forme d’un granulat est définit par :
Sa Longueur : L ; son Epaisseur ; E et sa Grosseur : 6, qui correspond à la dimension de la maille carrée
minimale au travers de laquelle passe le granulat (élément).
Définir le coefficient d’Aplatissement À d’un granulat (0.25 point)
Propreté :
La norme exige que le granulat doive être propre. L’essai de propreté consiste à prendre une quantité de
matériaux non lavé, on le dessèche et on le pèse soit P1= 2525g ; puis on le lave de manière à éliminer les
impuretés et on arrête lorsque l’eau devient claire, on dessèche à nouveau et on pèse et on trouve 02-2480
15) Calculer Ja masse des impuretés. (0.25 point)
16) Conclure pour ce matériau (0 .25 point)
Propreté de sable
17) Définir l’essai dit « l’équivalent de sable (0.25 point)
18) Donner l’équivalant de sable minimal pour un sable de concassage destiné au béton de résistance
inférieur à 30MPa (0.25 point)

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Masse spécifique, masse volumique ct densité
Une caisse de volume V=1m? est pleine de gravier dont la masse nette est de 1520Kg : les grains constituants
occupent un volume réel Vo= 0,600m' (volume matière solide) .
19) Calculer le volume des vides entre les grains (0.25 point)
20) Calculer la masse volumique (0.25point)
21) Calculer la masse spécifique (025 point)
22) Donner sa densité apparente (0. 5 point)
23) Donner sa densité absolue (0. 25 point)
24) Donner la porosité de ce granulat (0. 25 point)
Béton
Définir les qualités suivantes du béton :
25) Ouvrabilité (0.25 point)
26) Résistance (0.25 point)
27) Donner un essai simple de chantier qui permet de qualifier l’ouvrabilité du béton (0.25 point)
28) Donner deux essais de mesures des résistances. (0.25 point)
Dosage minimale en ciment
Le dosage minimal en ciment est fixé à :
C> 550/017 si environnement d’agressivité moyenne
C> 700/D' si environnement agressive
D dimension maximal des granulats
29) Donner la variation du dosage minimal du ciment en Kg par mètre cube, lorsque le diamètre D du
granulat varie de 16 à 50mm. (0.25 point)
30) Donner le dosage minimal du ciment en Kg par mètre cube, pour un granulats 16/31,5 mm. (0.25 point)
Etude de Béton
31) Définir l’essai d’étude du béton (0.25 point)
32) Définir l’essai de convenance (0.25 point)
33) L’essai d’écrasement d’érouvettes de béon permet de déterminer : (0.25 point)
a. la résstance du bétonà la traction ;
b. le retrait du béon ;
c. la résstance du béton à la compression ;
d. L’imperméabilitédu béon.
34) Les aciers tors ont l'avantage par rapport aux aciers doux : (0.25 point)
a. d’augmenter la résistance à la compression du bétonarmé ;
b. d’améliorer l’adhérence béobn - acier ;
c. d’assurer l’enrobage des aciers ;
35) affecter les caractéristiques ou les essais suivant le tableau ci-après : (0.25 point)
Essais ou caractéristiques granulat Béton ou ciment
Chaleur d’hydratation
Réaction alcali-granultas
Granulométrie
Rapport E/C
Los Angeles
Matière organique
Resistance à 28 jours
36) citer trois essais au laboratoire (0.25 point)
37) Citer trois essais in situ (0.25 point)
38) Si le sol en place est meuble quel essai de préférence in situ recommandez-vous ? (0.25 point)
39) Citer deux techniques de reconnaissances géophysiques (0.25 point)
40) Les reconnaissances ont montré que le sable en place présente une épaisseur importante, quel
phénomène lié au comportement de sable peut on risquer en cas de séisme (02.5 point)

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HYDRAUSTATIQUE
Suface À
Positif
Plande Référence
0:
Soit l'élément ci-dessus d’un fluide de masse spécifique p, en équilibre, représentant une
colonne verticale de section transversale constante À . Considérons 2 sections situées à des
distances 21 et Z2 par rapport à un plan de référence O0” .
Soient P1 et P2 Les pressions dans ces 2 sections.
41) Calculer la variation de pression P1 - 02 (0.50 POINT)
42) Déduire la loi de la statique des fluides (0.50 POINT)
43) l'expression :P/ ‏وم‎ + Z , est appelée : Charge totale : vrai ou faux (0.50 POINT)
44) l'expression P/ ‏وم‎ est appelée hauteur piézométrique : vrai ou faux (0.50 POINT)
45)Si Pam + pgh est inférieure à Pam : alors, il se crée alors une dépression dont la hauteur h
correspondante, est appelée © Hauteur du Vide? ‘’ ou «hauteur piézométrique
négative » ? préciser votre réponse (0.50 POINT)
46)Soit la loi: P/ ‏وم‎ +Z = Cte=E, si on multiplie par m l'équation, on obtient les termes
suivants :
- mZ
- mP /pg
ME»
Quel terme signifie l'énergie potentielle de position et lequel signifie l'énergie potentielle de
pression ? (0.50 POINT)
47) Sachant que la pression effective est ‏وم = م‎ h; Quelle serait La hauteur manométrique donnée
pour mesurer une pression P = 120 KN/m2 :
a.- Dans Le cas d’un manomètre à eau
b.- Dans le cas d’un manomètre à Mercure
1) on donne ‏ها‎ masse volumique de l’eau = 1000Kg/m3 et de mercure = 13546 kg/m3 (0.50 POINT)
DYNAMIQUE DES FLUIDES
Cas de fluide parfait
Soit la figure ci-après :
Charge Totale ‏بت‎
o + AXe de Référence ‏تبت‎ — eo
48) Déduire de la figure ci-dessus l'équation d'écoulement de Bernoulli. (0.50 POINT)
49) Déduire de la figure ci-dessous l’équation d'écoulement de Bernoulli en cas de fluide réel.avec
‏رمط‎ : Perte de charge totale entre Les sections 1 et 2. (0.50 POINT)
دب

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REFERENCE ——
HOULE
La houle est produite par l’action du vent sur la surface de l’eau de mer ,dans des conditions
telle que l'agitation produite tend à devenir une onde à deux dimension en donnant une
houle régulière et cylindrique.
50) Définir par un schéma le profil type de La houle cylindrique en indiquant son amplitude
(H/2), sa période(T), sa longueur d'onde (L) et en précisant les unités de mesure de chaque
paramètre. (0.50 point)
51) Définir la cambrure pet donner la relation entre y Let H (0.50 point)
52) Définir la célérité C et donner la relation entre C, T et L (0.50 point))
53) Les équations du mouvement de cette onde doivent satisfaire aux équations générales de
U'hydrodynamiques pour un fluide parfait.les solutions analytiques de ce problème ont
conduit aux résultats ci-après :
— ‏ها‎ période et ‏قا‎ longueur d’onde sont reliées par la relation :
Lo= gT?/2n en eau profonde et ‏لتو حا‎ .th (2rd/L) en eau intermédiaire
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Ces deux formule permet de déduire L dont ‏ها‎ mesure et toujours délicate par rapport à T qui est
plus facilement réalisable et plus précise. Sachant que 1-75 et d= 15m. Calculer ‏ما‎ En eau profonde
et L en eau intermédiaire. (0.50 point)
Calcul d’un quai poids
Le quai constitué de blocs en béton, est calculé comme un mur de soutènement. Pour Les données
ci-dessous vérifier La stabilité du mur quai :
Poids spécifique des terres A= 1600Kg/m3
Angle de frottement naturel des terres =35°
Surcharge sur Le terre-plein q=800Kg/m2
Contrainte admissible sur Le sol de fondation ‏حدم‎ 2 Kgf/cm2
Coefficient de frottement maximal sur le sol : f=0,40
La nappe d’eau est à 1m sous Le niveau du terre plein
La hauteur h du mur de quai est de 6m
: Poids spécifique de l’eau salé =1.025t/m3
7: : Poids spécifique des blocs en béton = 2,40t/m3 Mur quai ‏و‎ TN
Yu
Calcul des actions sur le mur
54) Calcul de la valeur de la poussée des terres P(0.75 point)

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م
‎mur de quai est‏ عا ‎des terres à une hauteur h, à partir du terrain naturel,sur‏ يم ‎La poussé active‏
‎Pa= Ka. A.h‏
‎Avec Ka est le coefficient de poussée active en équilibre de Rankine tel que : Ka = tg2 (n/4- 7/2).‏
‎Donner la distribution de la poussée p, des terres sur Le quai ( sur un graphe)‏ °
‎Calculé sa valeur totale P,(résultante)‏ °
‎e Déterminer Le point d’application de la poussée totale P, sur Le quai‏
55) Calcul de la valeur de la poussée due à la surcharge ‏و‎ de terres pleines sur ١ quai.(0.75 point)
La poussée due au surcharge ‏و‎ du remblai est donnée par : ‏جوم‎ Ka. q.
e Donner la distribution de La poussée ‏وم‎ due à la surcharge des terres sur le quai.
e Calculé sa valeur totale Q{résultante).
e Déterminer Le point d’application de Q sur Le quai
56) Calcul du poids du mur (0.75 point)
Le mur estconstitué d’une pile de blocs en béton parallèlepidiques de hauteur 2 m,
largeur de 2 m et longueur de 4m
Donner Le poids total P du mètre linéaire du quai
Déterminer Le point d'application du poids total P, en supposant que les blocs sont posés
sur Le sol et arrimés Les uns sur Les autres dans le sens de la longueur.
Nous étudieront la stabilité du mur et nous déterminons les contraintes sur Le sol. Nous négligeons
la poussé hydrostatique compte tenu que celle -ci existe de part et d’autres du quai et que le
marnage est négligeable.
57) Cas sans surcharge (0.75 point)
Calculer le moment des forces stabilisatrices M, dû aux charges verticales par rapport au A : arrête
extérieur du mur
Calculer le moment des forces de renversement dû à la poussé ‏و‎
Donner le coefficient de sécurité au renversement
Donner le point de passage de la résultante des charges verticales par rapport à l’arrête A
58) Avec la surcharge (0.50 POINT)
La surcharge est majorée de 20%
Donner le moment de renversement dû aux poussées P, et Q
Donner Le moment stabilisateur dû aux charges verticales
Donner Le coefficient de sécurité au renversement
Donner le point de passage de la résultante des charges verticales par rapport à l’arrête À
Fait Le :