نموذج مباراة توظيف مهندسي الدولة - الوكالة الوطنية للموانئ 2014 - الاختبار الكتابي

Ce modèle est l'épreuve écrite du concours de recrutement des ingénieurs d'État de l'Agence Nationale des Ports (ANP), Casablanca, 19 octobre 2014. Durée : 1 h 30. Il comprend 22 questions courtes : institution et marchés publics, hydraulique maritime (houle), ouvrages portuaires, géotechnique, résistance des matériaux.

💡 Attention : les figures auxquelles renvoient les questions 5 à 9 et 17 ne figurent pas sur le document scanné. Pour ces questions, la correction donne la réponse de cours (définitions, types possibles) ; l'identification précise de ce que montraient les figures n'est pas possible.

1. L'Agence Nationale des Ports

L'ANP est un établissement public doté de la personnalité morale et de l'autonomie financière, créé par la loi n° 15-02 relative aux ports (promulguée par le dahir n° 1-05-146 du 23 novembre 2005), qui a séparé les fonctions d'autorité portuaire (ANP) et d'exploitation commerciale (Société d'exploitation des ports, Marsa Maroc). Trois missions principales :

• Autorité portuaire et régulation : octroi et suivi des concessions et autorisations d'exploitation, régulation des activités, veille à la concurrence entre opérateurs ;
• Entretien et développement des infrastructures portuaires (digues, quais, dragage, superstructures) ;
• Capitainerie : police portuaire, sécurité et sûreté de la navigation dans le port, protection de l'environnement.

Périmètre : les ports de commerce, de pêche et de plaisance du Royaume, à l'exception des ports relevant d'un régime spécifique, notamment le complexe Tanger Med (géré par l'Agence spéciale Tanger Méditerranée).

2. Définition de la houle

La houle est une onde de surface (oscillation périodique de la surface libre de la mer) générée par le vent, qui se propage loin de sa zone de génération ; les particules d'eau décrivent des orbites (circulaires en eau profonde, elliptiques en faible profondeur) sans transport de masse notable. Elle est caractérisée par sa hauteur H, sa période T, sa longueur d'onde L et sa direction.

3. Classement des houles (ondes) selon leur origine

• Mer du vent : vagues encore sous l'action du vent qui les génère (courtes, irrégulières) ;
• Houle proprement dite : vagues qui ont quitté leur zone de génération (plus longues et régulières) ;
• Ondes d'origine sismique ou gravitaire : tsunamis (séismes, glissements sous-marins) ;
• Ondes de marée (origine astronomique : attraction de la Lune et du Soleil) ;
• Ondes de tempête et seiches (variations de pression atmosphérique, oscillations propres des bassins) ;
• Batillage : vagues de sillage des navires.

4. Les caractéristiques C, k, ω

• C : la célérité (vitesse de propagation de la crête), C = L/T = ω/k ;
• k : le nombre d'onde, k = 2π/L (rad/m) ;
• ω : la pulsation, ω = 2π/T (rad/s).

Elles sont liées par la relation de dispersion de la théorie linéaire (Airy) : ω² = g·k·tanh(k·h), où h est la profondeur. En eau profonde : C = gT/2π ; en eau peu profonde : C = √(g·h).

5. Déformations de la houle : diffraction et déferlement

Les figures ne sont pas reproduites sur le scan ; l'énoncé précise que l'une représente la diffraction et l'autre le déferlement.

• Diffraction : transfert latéral d'énergie le long des crêtes, qui permet à la houle de pénétrer dans la zone abritée derrière un obstacle (musoir de digue, passe d'entrée d'un port). Les crêtes deviennent des arcs centrés sur l'extrémité de l'obstacle et la hauteur décroît dans la zone d'ombre. On reconnaît la figure aux crêtes qui « s'enroulent » derrière une digue.
• Déferlement : rupture de la vague quand elle devient trop cambrée (H/L dépassant environ 1/7) ou quand la profondeur devient trop faible (H de l'ordre de 0,78·h) ; la crête bascule vers l'avant et l'énergie se dissipe. Types : glissant, plongeant, frontal (gonflant). On reconnaît la figure à la crête qui se brise sur une plage ou un talus.

Les autres déformations à connaître : réfraction (rotation des crêtes sous l'effet de la variation de profondeur), réflexion (sur les ouvrages verticaux), shoaling ou levée (variation de hauteur avec la profondeur).

6. Type de quai représenté et deux autres types

Figure absente du scan : le type exact ne peut pas être identifié. Les grands types de quais à connaître :

• quai-poids (en blocs de béton superposés ou en caissons) : la stabilité est assurée par le poids propre ;
• quai sur pieux (plate-forme ou dalle sur pieux, avec talus d'enrochement sous la plate-forme) ;
• quai en rideau de palplanches ancré (tirants et rideau d'ancrage) ;
• quai en parois moulées ou à gabions/cellules.

7. Noms des éléments numérotés du quai

Figure absente du scan. Pour un quai-poids, les éléments habituellement repérés sont : la fondation (souille draguée et remplie d'enrochements, lit de pose), les blocs ou le caisson, la poutre de couronnement, le remblai d'arrière-quai, le filtre (géotextile ou granulaire) entre remblai et ouvrage, les équipements (bollards, défenses, rails de grue).

8. Type de digue représenté et deux autres types

Figure absente du scan. Les grands types :

• digue à talus (en enrochements ou en blocs artificiels : tétrapodes, Accropodes, cubes) ;
• digue verticale (caissons ou blocs, qui réfléchit la houle) ;
• digue mixte (muraille verticale sur soubassement en enrochements) ;
• digue à berme (reshaping).

9. Noms des éléments numérotés de la digue

Figure absente du scan. Pour une digue à talus, de l'extérieur vers le noyau : la carapace (blocs les plus lourds, dimensionnés par la formule de Hudson), la sous-couche (filtre), le noyau (tout-venant de carrière), la butée de pied (risberme), le mur de couronnement (avec chemin de circulation), le talus intérieur côté port.

10. Formule de Hudson

Elle donne le poids des blocs de carapace d'une digue à talus :

W = γ_r·H³ / [K_D·Δ³·cot α], avec Δ = γ_r/γ_w − 1

• W : poids d'un bloc ; γ_r : poids volumique du bloc ; γ_w : poids volumique de l'eau de mer ;
• H : hauteur de la houle de projet (souvent H_s) au pied de l'ouvrage ;
• K_D : coefficient de stabilité, qui dépend du type de bloc (enrochement, tétrapode, Accropode…) et de la zone (tronc ou musoir) ;
• α : angle du talus avec l'horizontale (cot α = 1,5 ; 2…).

11. Vérifications de stabilité d'un quai

• Glissement de l'ouvrage sur sa base (et entre blocs pour un quai en blocs) ;
• Renversement autour de l'arête aval ;
• Poinçonnement : capacité portante du sol de fondation (excentrement de la résultante, contraintes sous la semelle) ;
• Stabilité générale (grand glissement circulaire englobant l'ouvrage et le sol) ;
• Tassements.

Sous les actions : poids propre, poussée des terres et des surcharges d'exploitation, poussée hydrostatique différentielle due au marnage, efforts d'amarrage et d'accostage, séisme. Pour un rideau de palplanches : fiche, effort dans les tirants, moment maximal dans le rideau, stabilité du massif d'ancrage.

12. Définition d'un marché public

Selon le décret n° 2-12-349 du 20 mars 2013 (article 4), les marchés sont des contrats à titre onéreux conclus entre un maître d'ouvrage d'une part et une personne physique ou morale (entrepreneur, fournisseur ou prestataire de services) d'autre part, ayant pour objet l'exécution de travaux, la livraison de fournitures ou la réalisation de prestations de services.

13. Trois modes de passation

• l'appel d'offres (ouvert, restreint, ou avec présélection) ;
• le concours (sur la base d'un programme, pour des prestations exigeant des recherches techniques, esthétiques ou financières) ;
• la procédure négociée.

À titre dérogatoire : l'exécution de prestations sur bons de commande, dans les limites fixées par le décret.

14. Deux études préalables à un projet portuaire

• L'étude d'impact sur l'environnement (loi n° 12-03), obligatoire pour les ports ;
• Les études de houle et d'agitation (modèle mathématique et/ou modèle physique réduit) pour fixer la disposition des digues et vérifier l'agitation dans les bassins.

Autres études acceptables : bathymétrie et topographie, étude géotechnique (sondages), courantologie et sédimentologie (ensablement, impact sur le trait de côte), étude de trafic et de faisabilité économique.

15. Analyse SWOT

Outil de diagnostic stratégique qui croise l'analyse interne et l'analyse externe d'une organisation ou d'un projet :

• Strengths — forces (interne, positif) ;
• Weaknesses — faiblesses (interne, négatif) ;
• Opportunities — opportunités (externe, positif) ;
• Threats — menaces (externe, négatif).

La matrice sert à bâtir une stratégie qui s'appuie sur les forces pour saisir les opportunités et corrige les faiblesses face aux menaces.

16. Deux indicateurs de performance d'un projet

• Respect des délais : écart entre l'avancement réel et le planning (indice de performance délai, SPI = valeur acquise / valeur planifiée) ;
• Respect du budget : écart coût réel / coût prévu (indice de performance coût, CPI = valeur acquise / coût réel).

On peut aussi citer : taux de non-conformités (qualité), taux de fréquence des accidents (sécurité).

17. Paramètres d'état d'un sol

La figure (schéma des trois phases du sol) n'est pas sur le scan ; on utilise les notations usuelles : V volume total, V_s volume des grains, V_w volume d'eau, V_v volume des vides ; W poids total, W_s poids des grains, W_w poids de l'eau.

• Teneur en eau : w = W_w / W_s (en %) ;
• Densité (poids volumique) sèche : γ_d = W_s / V ;
• Densité (poids volumique) humide : γ_h = W / V = γ_d·(1 + w) ;
• Indice des vides : e = V_v / V_s ;
• Degré de saturation : S_r = V_w / V_v (0 pour un sol sec, 100 % pour un sol saturé).

18. Les règles de Terzaghi pour les filtres

En notant D le diamètre des grains du filtre et d celui du sol à protéger (D₁₅ : diamètre tel que 15 % en poids des grains sont plus fins) :

• Règle de rétention (non-entraînement des fines) : D₁₅ filtre ≤ 4 à 5 × d₈₅ sol ;
• Règle de perméabilité : D₁₅ filtre ≥ 4 à 5 × d₁₅ sol (le filtre doit être nettement plus perméable que le sol) ;
• Règle de parallélisme des courbes granulométriques : D₅₀ filtre ≤ 25 × d₅₀ sol (courbes à peu près parallèles, filtre bien gradué).

19. Classement des diamètres d10, d15, d30, d85, d90 (réponse probable)

L'énoncé est elliptique ; l'interprétation la plus probable est d'indiquer quels diamètres interviennent dans les règles ci-dessus :

• d₈₅ du sol : règle de rétention ;
• d₁₅ (du filtre et du sol) : règles de rétention et de perméabilité ;
• d₁₀, d₃₀ (avec d₆₀) : ils servent aux coefficients d'uniformité C_u = d₆₀/d₁₀ et de courbure C_c = d₃₀²/(d₁₀·d₆₀), qui vérifient que le filtre est bien gradué ;
• d₉₀ : il n'intervient pas dans les règles de Terzaghi (il est utilisé dans d'autres critères, notamment pour les géotextiles).

20. Limites d'Atterberg

Ce sont des teneurs en eau conventionnelles qui marquent les changements d'état d'un sol fin :

• Limite de liquidité W_L : passage de l'état liquide à l'état plastique (coupelle de Casagrande ou cône) ;
• Limite de plasticité W_P : passage de l'état plastique à l'état solide (rouleau de 3 mm qui se fissure) ;
• Limite de retrait W_S : en dessous, le sol ne diminue plus de volume en séchant.

On en déduit l'indice de plasticité I_P = W_L − W_P et l'indice de consistance I_C = (W_L − w)/I_P. Elles sont valables pour les sols fins cohérents (argiles, limons) ; on les mesure sur la fraction fine du sol (passant à 400 µm). Elles n'ont pas de sens pour un sable ou un gravier propre.

21. Hauteur maximale de la cheminée sans traction à la base

Données : D = 5 m, d = 4 m, ρ = 2 000 kg/m³ soit γ ≈ 20 kN/m³ (avec g ≈ 10 m/s²), pression du vent p(z) = 0,03·z kN/m² à la hauteur z au-dessus de la base.

Caractéristiques de la section :

• A = π(D² − d²)/4 = π(25 − 16)/4 = 7,069 m² ;
• I = π(D⁴ − d⁴)/64 = π(625 − 256)/64 = 18,11 m⁴ ; v = D/2 = 2,5 m.

Effort normal à la base (poids propre) : N = γ·A·H = 20 × 7,069 × H = 141,4·H (kN).

Moment du vent à la base : la charge linéique à la hauteur z est q(z) = p(z)·D = 0,03·z × 5 = 0,15·z (kN/m), d'où

M = ∫₀ᴴ q(z)·z dz = ∫₀ᴴ 0,15·z² dz = 0,15·H³/3 = 0,05·H³ (kN·m).

Condition de non-traction : contrainte minimale à la base σ_min = N/A − M·v/I ≥ 0, soit

γ·H ≥ 0,05·H³ × 2,5 / 18,11 ⇔ 20·H ≥ 0,0069·H³ ⇔ H² ≤ 20 × 18,11 / 0,125 = 2 898

H ≤ 53,8 m (avec g = 9,81 m/s², γ = 19,62 kN/m³ : H ≤ 53,3 m).

Vérification par le noyau central : l'excentricité e = M/N = 0,05H³/(141,4H) doit rester inférieure au rayon du noyau central I/(A·v) = 18,11/(7,069 × 2,5) = 1,025 m, ce qui donne la même limite.

22. Diagrammes N, V, M du portique

Géométrie : poteau vertical AC de hauteur L encastré en A (pied) ; console horizontale CB de longueur L, libre en B ; charge répartie q = P/L sur CB (résultante P vers le bas, appliquée à L/2 de C) ; force horizontale P appliquée en B, dirigée vers le poteau (vers la gauche).

Réactions en A (équilibre global) : H_A = P (vers la droite) ; V_A = qL = P (vers le haut) ; moment d'encastrement |M_A| = P·L − P·L/2 = P·L/2 (la force horizontale crée P·L, la charge répartie P·L/2 en sens contraire).

Points particuliers : M = 0 en B et à mi-hauteur du poteau ; |M|_max = P·L/2 au nœud C et à l'encastrement A ; |V|_max = P (au nœud côté console et sur tout le poteau) ; N = −P dans les deux barres. Au nœud rigide C, le moment se transmet intégralement de la console au poteau (P·L/2 de part et d'autre).