Cahier des charges mécanique pour les bacs lysimètres et leurs

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CNRS ECOTRON UPS3248
1 Chemin du Rioux - Campus International de Baillarguet - 34980 MONTFERRIER SUR LEZ
Tél : 04 67 91 37 02/07 E-mail : pré[email protected]
Olivier RAVEL – Sébastien Devidal
Cahier des charges mécanique
pour les bacs lysimètres et leurs supports inclinés
Sommaire
1.
Description générale ....................................................................................................................... 2
2.
Contraintes techniques ................................................................................................................... 2
3.
2.1.
Bacs.......................................................................................................................................... 2
2.2.
Supports .................................................................................................................................. 6
Echéancier ....................................................................................................................................... 8
1
1. Description générale
Le présent document ne concerne que la partie mécanique du projet mésocosme-talus qui
sera mis en œuvre à l'Ecotron de Montpellier. Note: il est prévu que mésocosme-talus ne
fonctionnera que pour une durée de 1 an.
Ce projet consiste à étudier un talus exposé aux intempéries, formé d'un bac contenant du
sol technique, incliné à 33.7°, et dans lequel des espèces de plantes choisies pour leur
capacité à maintenir le sol auront été ensemencées. Le sol technique est composé d'une
sous-couche en sol compacté et d'une couche de terre végétale.
Différentes mesures seront réalisées: mesure de la pluie, de son impact sur le sol à l'aide
d'une caméra rapide et de son ruissellement par collecte dans un bac; mesure des
infiltrations à l'aide de drains placés à l'interface terre végétale/sol compacté et au fond du
bac; mesure des conditions de vent, de rayonnement, de température, d'humidité et de
pression à l'aide d'une station météorologique; mesures ponctuelles diverses.
Toutes les mesures seront automatisées, à l'exception de celles des eaux de ruissellement et
des écoulements par les drains qui se feront en récupérant ces eaux dans des réservoirs,
qu'il faudra vider manuellement de temps à autre.
2. Contraintes techniques
Il y aura 3 unités mésocosme-talus qui seront installées sur la dalle en béton du plateau
mésocosme à l'avant du bâtiment Ecotron, donc il faudra réaliser 3 bacs et 3 supports
identiques.
2.1. Bacs
Le rôle des bacs sera de contenir le sol technique et de le maintenir stable malgré la pente
de 33.7°, tout en permettant la mesure de paramètres physiques et biologiques divers. Leur
forme générale est représentée sur la Fig.1a et b. Le bac étant incliné, la face avant (celle à
laquelle l'entonnoir plat est fixé) est basse, et la face arrière est haute.
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Fig. 1a
Fig. 1b
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Chaque bac doit posséder une surface intérieure de 2 m2 et une profondeur de 0.6 m, et
devra donc contenir environ 2 x 1 x 0.6 x 1666 (densité de la terre) = 2000 kg de terre.
Il faut ajouter à cela la masse du bac: (2 x 1 + 2 x 2 x 0.6 + 2 x 1 x 0.6) x 0.005 (épaisseur de la
tôle) x 8000 (densité de l'acier) ≈ 225 kg.
Compte tenu de cette masse, il faut prévoir 4 anneaux pour le grutage près des 4 coins du
bac, mais disposés de telle manière qu'ils ne gênent pas l'implantation de l'entonnoir plat
servant à collecter les eaux de ruissellement (Fig. 2; note: les parois latérales de l'entonnoir
ne sont pas représentées sur cette figure), et qu'ils ne produisent pas une ombre excessive
sur les plantes.
L'entonnoir est construit indépendamment du bac, il y sera fixé par soudure ou par collage,
car il n'est pas nécessaire qu'il soit démontable. Il peut être réalisé en tôle fine d'acier. Par
commodité et si cela n'engendre pas un surcoût important, la couverture para-pluie avec
parois latérales anti-débordement (Fig. 1b) pourrait être démontable pour faciliter le
nettoyage de l'entonnoir.
Fig. 2
4
Comme la terre dans les bacs sera compactée, il faudra que ces derniers soient capables de
soutenir le tassement vertical de la terre sans déformation, il faudra donc prévoir des
raidisseurs latéraux ou des pliures aux bords pour ne pas devoir utiliser de la tôle trop
épaisse.
Des fenêtres servant à visualiser la croissance des racines devront être découpées dans la
tôle du bac avant l'introduction de la terre: 5 de 30 x 10 cm dans le fond, disposées en
diagonale (Fig. 1a), et 6 latérales de 15 x 15 cm de chaque côté (Fig. 1b). Note: il faudra
s'assurer que les longerons du support du bac ne masquent pas les fenêtres.
Ces fenêtres seront constituées de plaques de plexiglas de 1 cm d'épaisseur vissées au bac
avec un joint assurant l'étanchéité. Il faudra trouver un procédé pour que le compactage ne
détériore pas ces fenêtres, par exemple en les doublant dans un premier temps avec une
tôle prenant en sandwich le plexiglas, qui sera retirée ensuite. Le sol sera compacter suivant
la norme NF P 98331.
Des drains seront aussi installés dans le bac pour récupérer des échantillons d'eau
d'infiltration à l'interface terre végétale/terre tassée et au fond du bac. Ces drains seront
réalisés en perçant au diamètre 5 cm la tôle du bac aux endroits indiqués sur la Fig. 1b.
Il faudra percer des trous au niveau du bord supérieur de la face avant basse comme indiqué
sur la Fig. 3 afin de permettre l'écoulement des eaux de ruissellement dans l'entonnoir plat.
Une fine grille métallique pourra être placée devant ces trous, retenue entre la paroi du bac
et la terre, pour empêcher la terre, les cailloux ou des débris végétaux de boucher le tuyau
d'évacuation de l'entonnoir plat. Non indiquée sur la Fig. 3, une seconde rangée de trous
pourra éventuellement être percée pour assurer un bon écoulement, même en cas de très
fortes pluies.
5
Fig. 3
L'intérieur des bacs devra être recouvert de peinture époxy pour éviter que la corrosion ne
vienne perturber l'analyse des eaux de ruissellement et d'infiltration.
Les soudures à l'intérieur des bacs devront être réalisées de telle manière que l'étanchéité
soit assurée, et qu'elles supportent les chocs lors de la compression du sol compacté.
En fonction du coût, l'extérieur des bacs pourra être peint, vernis ou galvanisé pour éviter
que de la rouille ne vienne souiller la dalle du plateau mésocosme.
2.2. Supports
Le rôle des supports est d'assurer que les bacs soient maintenus inclinés à 33.7°, avec une
butée pour les retenir. Pour des raisons de sécurité, les expérimentateurs ne seront pas
autorisés à se placer en-dessous des bacs, mais il faudra concevoir les supports de telle sorte
que l'accès aux fenêtres placées en fond de bac soit possible, pour permettre la prise de
photographies des systèmes racinaires et d'apposer un cache contre la lumière. Cependant,
la possibilité pour les expérimentateurs d'évoluer sous les bacs en toute sécurité doit être
incluse à cette étude, et le surcoût estimé ainsi que la description précise des contraintes
supplémentaires que cela entraîne.
6
La forme générale des supports est représentée sur la Fig. 4; cette figure ne représente
qu'une possibilité de ce qui peut être réalisé, d'autres configurations sont possibles du
moment que les contraintes sont respectées. La demande initiale du projet mésocosmetalus est pour une inclinaison fixe de 33.7°, qui correspond à la pente maximale de stabilité
d'un talus. Mais il pourrait être intéressant de concevoir les supports pour avoir la possibilité
de modifier cet angle de manière incrémentale, par exemple: 33.7°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10°, 5°
et 0°, si cela peut se faire de manière sécuritaire et à un coût raisonnable.
Fig. 4
Afin de conserver une certaine marge qui permettra de fixer au support des instruments
additionnels, on considérera que chaque support doit pouvoir accepter une masse de 3000
kg.
Les supports devront aussi garantir que l'ensemble bac/support résiste à de fortes rafales de
vent sans mettre en péril la sécurité du personnel évoluant autour des bacs; de la même
manière, il serait bon que l'ensemble bac/support présente le moins possible d'arêtes
contondantes ou de tout autre caractéristique pouvant représenter un danger pour les
personnels.
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Les supports seront réalisés en tubes d'acier traités pour résister à la corrosion. Si cela
n'entraîne pas de surcoût excessif, ils devront être démontables, donc, dans la mesure du
possible, il devrait y avoir un minimum de pièces soudées.
Il est important de noter que les supports doivent être conçus de manière à occulter le
moins possible les fenêtres de fond de bac représentées sur la Fig. 1a.
3. Echéancier
Le début de l'expérimentation mésocosme-talus est prévu pour octobre 2013, elle devrait
durer une année complète.
A l'issue de l'expérimentation mésocosme-talus, les bacs seront vidés de leur terre et leurs
supports seront démontés pour que leurs pièces puissent être éventuellement réutilisées
dans le futur.
Pièces attendues pour la sélection du candidat



Devis détaillé précisant les matériaux utilisés, le principe technique mise en œuvre, et
les schémas;
Délais de livraison;
Références des prestations similaires de moins de trois ans.
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