16-17-PGC - Chap 1-5 [PDF]

Zitiervorschau

Génie Civil

CHAPITRE I

LES TRAVAUX ROUTIERS I. II.

TRAVAUX ROUTIERS TRAVAUX DE COMPACTAGE

I. TRAVAUX ROUTIERS Les routes sont le plus souvent composées de : - un corps de chaussée - un revêtement Appelées à endurer les différentes et grandes sollicitations, les chaussées doivent leur qualité à des matériaux de qualité et à un mode d'exécution suivant les règles de l'art. 1 CORPS DE CHAUSSEE Le corps de chaussée est le plus souvent constitué de matériau du type tout venant (calcaire broyé, concassé contenant une partie suffisante de fine et une courbe granulométrique continue). Le mode de pose et de mise en oeuvre du TV est réalisé par les engins de terrassement. Et achevé par les engins de compactage. II REVETEMENTS On distingue deux grandes familles de revêtement: 2.1. Revêtement multicouches: réalisé par une succession de couches de bitume et gravier, bitume répandu par une répandeuse : (camion citerne) équipé de : - une citerne à bitume - un brûleur - une répandeuse - une lance Le gravier est répandu par une gravillonneuse montée sur un camion benne. L’épandage est assuré par association de la vitesse du camion et l'ouverture de la gravillonneuse. On répand le gravier du plus gros au plus fin. Chaque couche est stabilisée par un compactage adapté une épandeuse Les épandeuses servent à réaliser la couche d’accrochage, juste avant la couche de roulement. Pour ce faire, ils utilisent des liants chauds ou des émulsions de bitume.

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II REVETEMENTS On distingue deux grandes familles de revêtement: 2.2/ Revêtement en béton bitumineux 2.2.1 : Préparation : Le béton bitumineux est réalisé par des centrales similaires aux centrales à béton (Le ciment et l'eau (liant) est ici remplacé par le bitume chaud). On distingue (voir schéma 2.2.2 : Mise en oeuvre : La mise en œuvre est assurée par: - Camion Benne (transport) - Finisher (épandage) - Compacteur (compactage)

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Comme son nom l’indique, le finisseur est l’une des dernières machines à intervenir dans la construction d’une route. Il assure la mise en place de la couche de roulement, faite de matériaux enrobés (granulats mélangés à un liant hydrocarboné type bitume

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Pulvi-mixers Machines de traitement de sol Une machine qui permet de mélanger le sol avec de la chaux ou des liants hydrauliques pour le rendre plus performant

Cette machine permet de mélanger le sol avec de la chaux ou des liants hydrauliques pour le rendre plus performant. Il s’agit de mélanger de façon intime et homogène 1 à 5% de liant avec 90 à 95% de sol à traiter

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TRAVAUX DE COMPACTAGE 1 PRINCIPE: Le pilonnage ou les vibrations excitent les grains de sol ou l'enrobé de façon à obtenir un déplacement de ces grains qui se traduit par une position plus compacte. Le compactage par pilonnage exploite l'énergie cinétique de l'appareil tombant. Le compactage par vibration repose sur le principe que le sol ou enrobé en vibrant fait déplacer les grains de façon à réduire leur friction pour passer dans une position plus dense. Les vibrations sont réalisées par un excentrique en rotation (id vibreur) fréquence en Hertz. Le succès du compactage résulte des caractéristiques du matériau et ceux des engins, on site: - Poids (effet de la bande d'action) . - Masse vibrante (effet de la masse vibrante) - Fréquence et amplitude (voir figure) - Vitesse de compactage (voir figure) Les vitesses de compactage suivantes sont recommandées: -1 à 4 km/h pour le compactage des sols -2 à 6 km/h pour le compactage des enrobés.

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•

•Objectifs du compactage •Compactage •médiocre

Compactage de qualité

Compactage médiocre

Compactage de qualité

Excellente résistance à la déformation. Meilleure résistance au gel.

Portance accrue. Durabilité accrue.

Compactage médiocre

Compactage de qualité

Stabilité accrue. Perméabilité réduite.

•

•

•Compactage des sols •Granuleux

•Cohérent

avant compactage

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•BAO1 f-06/03

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•

•BOURG •Compactage des sols

•

•Influence de la teneur en eau sur l'aptitude au compactage

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•BAOlf07/03

•Faible teneur en eau  frottements internes élevés  faible densité

•Teneur en eau optimale  meilleure aptitude au compactage  densité maximale

•Teneur en eau élevée  pression élevée de l'eau  faible densité •BAO1f-08 /03

•Compactage des sols •Courbe Proctor

•2 .1

•2.0

•1.9

•1.8

•1.7

•1.6

•1.5

•1 •2 •3 •BAO1f-09/03

•BA01 f-9/03

•

•

•

•Compactage statique •Rouleaux monocylindres et rouleaux tandem

•Compactage par vibration •Rouleaux monocylindres avec système d'excitateur circulaire

•Applications  couches minces,  matériaux granuleux,  couche de base granuleuse sans liant bitumineux,  compactage de surface des couches granuleuses épaisses.

•BAO1 f-13/04

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•Principe de compactage pression statique et énergie dynamique. •Paramètres essentiels  charge statique linéaire,  masse vibrante,  amplitude,  fréquence.

•Applications  couches épaisses,  matériaux granuleux et cohérents,  couches de base traitées aux liants hydrauliques,  sous-couches,  remblais,  barrages.

•BAO1 f -1 7/04

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•Compactage dynamique

•B O U R G

•paramètres essentiels des rouleaux vibrants

•Contrôle du compactage des mélanges bitumineux •poids de service

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•2,5 - 26 t

•10 - 80 kg/cm

•10 - 30 kg/cm

•0,5 - 6,5 t

0,7 - 2,5 mm

28 - 40 Hz

•0,5 - 2,5 t •BAO1f-21/04

•Contrôle du compactage des sols •BOURG

•Mix-in-place Recycling / Retraitement de chaussée en place •Méthode de travail et engins de reconstruction des routes à faible circulation

•Domaines d'application - Compactage des mélanges bitumineux

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PGC-2015-2016

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CHAPITRE II

LES TRAVAUX DE BETONNAGE I. II. III.

GENERALITES LE BETON FABRIQUE SUR CHANTIET LE BETON PRET A L’EMPLOI

1 – GENERALITES Une opération de bâtiment ou de travaux publics, aussi réduite soit-elle, comporte toujours des ouvrages qui nécessitent la mise en œuvre du béton. Pour s’en convaincre, il suffit de citer quelques chiffres représentant les volumes de béton mis en place : 3

• 40 m pour un pavillon courant, 3

• jusqu’à 1000 m par jour sur un chantier de centrale nucléaire, 3

• plus de 10000 m par jour sur l’ensemble des chantiers du bâtiment et des travaux publics en France. L’installation du poste de fabrication du béton sera donc fonction de l’importance du chantier. Ainsi une bétonnière est suffisante pour la construction d’un pavillon alors qu’une ou plusieurs centrales à béton 3

ayant des capacités de production de 50 à 100 m /heure pourront être installées sur un chantier de génie civil.

2 – BETON FABRIQUE SUR CHANTIER (BFC) Pour tout chantier, la fabrication du béton impose d’approvisionner de stocker, de doser et de malaxer les constituants du béton. Procédés Généraux de Construction (PGC)

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Génie Civil 2 – 1 Stockage IL doit être adapté aux besoins du chantier, en évitant aussi bien les ruptures de stock que les surstockages. 2 – 1 – 1 Ciment On distingue 2 cas : • petits chantiers : conditionné en sacs, le ciment doit être stocké sur des palettes disposées sur un sol plat et sec. Les sacs seront protégés de la pluie, des remontées d’humidité du sol, des projections de boue et de tout choc mécanique susceptible de les déchirer. Si plusieurs types de ciments sont nécessaires, leur stockage sera séparé pour éviter les erreurs et les mélanges. • grands chantiers : livré en vrac par camion-citerne, le ciment est déchargé pneumatiquement et stocké dans des silos verticaux de forme cylindrique représentés par la figure ci-contre.

2 – 1 – 2 Granulats IL faut éviter tout mélange entre des granulats de natures, d’origines ou de classes granulaires différentes. Le stockage dépend des granulats dépend de la surface disponible sur chantier, du nombre et du volume de granulats à stocker et du stock de sécurité demandé. L’aire de stockage doit être bétonnée, légèrement inclinée pour favoriser l’écoulement des eaux et est équipée (si nécessaire) de canalisations de distribution de vapeur pour assurer le réchauffage des granulats (notamment en hiver...). Les granulats peuvent être stockés sous plusieurs formes : • dans des silos, lorsque la place sur chantier est réduite (configuration toutefois rare), • dans des compartiments en étoiles, les granulats prennent la forme d’un demi-cône, • dans des trémies en ligne alimentées par des chargeurs. trémies en ligne

compartiments en étoile

Application n°1 : On considère le stockage des granulats en étoiles, à partir des hypothèses suivantes, on vous demande de calculer la surface d’encombrement afin de prévoir l’aire de stockage suffisante sur le chantier. Hypothèses α = 22°, V

gravier

3

3

= 120 m , V

sable

= 80 m 2

le volume d’un cône est égal à : V = (πR h)/3

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2 – 1 – 3 Adjuvants Ils sont stockés dans des bidons ou des containers fermés et bien identifiés. Les précautions concernant le stockage par temps froid, ainsi que les dates limites d’emploi doivent être scrupuleusement respectées 2 – 1 – 4 Eau Lorsqu’un stock tampon est prévu, il devra rester à l’abri des pollutions. 2 – 2 Fabrication Sur chantier, le béton en fonction de la quantité à produire est réalisé à l’aide de bétonnières ou de centrales à bétons. 2 – 2 – 1 Bétonnières Exemple : La bétonnière BIO-400 offre une production horaire de béton très élevée. Grâce au système de chargement par pelle tractée, il est possible de réaliser jusqu'à 30 malaxages/heure avec une production de 3

8m /h. CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES CAPACITÉ MALAXAGE (L) RENDEMENT EFFECTIF (L) TOURS/MIN CUVE CAPACITÉ RÉSERVOIR EAU (L) POIDS AVEC MOT. ÉLECTRIQUE (KG)

400 320 30 45 815

Exemple : on considère la centrale à béton BTK 1008 construite par la société IMER dont les caractéristiques sont les suivantes : CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES BTK 1008 Capacité de chargement L 1500 Débit par gâchée L 1000 3 Stock max. agrégats 300 m

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Génie Civil CENTRALE BETONMATIK avec : A Pesage ciment B Pesage agrégats C Dosage eau D Transfert matériaux E Malaxage et vidange Phases qui déterminent le cycle Temps moyen de cycle

Deux balances 50'' 80'' 4'' 36'' 80'' B+C+D

3

Production horaire m /h

Si l’étude de rentabilité (voir paragraphe 4) nous amène à choisir la fabrication du béton sur chantier, le choix de la centrale doit être déterminé à partir des hypothèses de la figure ci3 – BETON PRET A L’EMPLOI (BPE) 3 – 1 Généralités Le béton est fabriqué dans des centrales à bétons fixes dont le principe de fonctionnement est donné par le schéma ci-dessous :

Le béton est ensuite livré sur le chantier à l’aide de bétonnières portées (ou camions toupies), ainsi au cours du transport, 2 phénomènes sont à éviter : • la ségrégation du béton due aux secousses et vibrations, • le raidissement du béton qui est provoqué par le début de la prise.

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Génie Civil Le béton doit être aussi protégé vis-à-vis des agents atmosphériques (le vent ou le soleil provoque une déshydratation en surface, la pluie risque de délaver le béton frais). La température a une incidence sur le temps de prise à tel point qu’une augmentation de 10°C peut diviser le temps de prise par 2. Le délai de transport défini par le temps entre la fabrication de la gâchée et la mise à disposition du béton sur le chantier est de 1h30 pour une température égale à 20°C (très rare en Normandie...). Pour une température supérieure de 10°C (encore plus rare...), il faut réduire ce temps par 2. Le béton doit avoir pris sa forme définitive au plus tard 2 heures après sa fabrication à la centrale (t=20°C) et la mise en place doit se faire dans les 30 minutes suivant l’arrivée du béton. 3– 2 Transport du béton de la centrale au chantier 3 – 2 – 1 Camions bennes Ils sont utilisés pour transporter du béton ferme (béton de propreté, de voirie...) sur une distance maximale de 30km. Le béton est alors protégé des agents atmosphériques par une bâche. 3 – 2 – 2 Bétonnières portées ou camions toupies A l’heure actuelle, les centrales à béton sont de type malaxage, le rôle des bétonnières portées est réduit à celui du transport sur une distance maximale de 50km. 3

3

Leur capacité varie de 5 à 15m et la cuve est placée sur une remorque à partir de 8m 3

. capacité 5m

3

capacité 8m

3

capacité 15m

La cuve est de forme cylindro-conique et son volume est égal à 1,7fois le volume de béton pour lequel elle est prévue. Dans la cuve, une pale ou une lame d’acier formant une vis sans fin, déplace le béton en translation quand la cuve est en rotation. Selon le sens de rotation, le béton est déplacé vers le fond de la cuve (remplissage de la cuve et malaxage) ou vers la sortie (vidange de la cuve). 3 – 3 Transport du béton sur le chantier 3 – 3 – 1 Tapis convoyeurs Le tapis convoyeur (ou tapis transporteur) à béton télescopique peut atteindre une extension maximale de 16 mètres. Il est composé d’un élément télescopique d'une longueur de 4 mètres. L'avantage fonctionnel du tapis convoyeur est sa possibilité de coulage du béton dans une vaste zone, correspondant à la partie télescopique de 4 mètres, sans déplacer le véhicule. Il permet de décharger jusqu’à une hauteur de 8 m, après avoir vérifié l’affaissement du béton. La capacité de déchargement en position horizontale est de 45 m3/h dans un rayon d'action de 280°. Le convoyeur glisse sur un nombre suffisant de rouleaux en acier dont le mouvement permet d’éviter la création d'accumulations de béton pendant le déplacement. La bande transporteuse a une largeur de 400 mm et avance à une vitesse variant de 0 à 3 m/s. Pendant la phase de transport, il est compact et flexible comme un convoyeur traditionnel grâce au retrait rapide de l'élément télescopique.

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3 – 3 – 2 Pompes à béton sur camions toupies Le bras de distribution est fait de 3 ou 4 éléments configurés en forme de “Z” ou de “M” respectivement, fixés les uns aux autres au moyen de pivots spéciaux équipés de systèmes de sûreté. Le mouvement (dans le sens vertical) des éléments se fait au moyen de vérins hydrauliques. Le bras permet ainsi une extension verticale de près de 25 mètres selon la pompe choisie. L’avantage de ce matériel est de soulager le travail de la grue qui peut se consacrer à d’autres tâches que le coulage de béton.

3 – 3 – 3 Pompes à béton stationnaires (ou fixes) Les pompes à béton fixes sont utilisées : • lorsque les grues sont saturées ou démontées, • lorsque les accès sont difficiles, • lorsque la distribution du béton se fait sur de grandes distances et/ou à de grandes hauteurs. 3 – 3 – 4 Pompes à béton associées à un mât stationnaire Pour les constructions importantes, la mise en place du béton doit être rapide et rentable. Quand les portées et possibilités des pompes à béton n’y suffisent plus, elles peuvent être relayées par les mâts stationnaires. Le mât se compose toujours d’un support et d’une flèche et est associée à une pompe à béton.

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4 – DETERMINATION DU SYSTEME DE PRODUCTION DU BETON 4 – 1 Démarche à suivre • On recherche le coût du BFC qui est donné par la relation suivante : 3

y = a × x + b avec « a »:le coût d’un m de béton réalisé sur chantier qui dépend des matériaux, de la M.O., de l’énergie consommée. avec « b » : les frais fixes dus à l’installation et au repliement du matériel. • On recherche le coût du BPE, celui-ci est généralement donné, il est établi après négociation auprès des centrales à béton. • Le coût du BPE est donné par la relation suivante : 3

y = a’ × x avec « a’ » le prix du m de BPE. • On recherche le seuil de rentabilité entre le BPE et le BFC, à partir de quand l’une des deux solutions est la plus rentable. • On choisit la solution la plus économique sauf si d’autres critères entre en jeu comme le manque de place, la saturation de la grue,… On peut représenter le raisonnement graphiquement

:

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5 – LES CENTRALES ET EQUIPEMENTS DU BETON

5– 1 Les bétonnières

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Génie Civil 5– 2 Les Mini-centrales

5– 3 Les malaxeurs

5– 4 Les Auto-bétonnières

5– 5 Les Dumpers

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Génie Civil 5– 6 Les malaxeurs-pompes

5– 7 Les centrales mobiles

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Génie Civil 5– 8 Les centrales fixes

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5– 9 Les Pompes à béton

Les vraquiers pour transporter le ciment

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Les mats pour distribuer le béton

5– 10 Les Moyens de vibration et de compactage

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5– 11 Les Moyens pour les travaux de dallage

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CHAPITRE III

LES TRAVAUX DE TERRASSEMENTS I. II. III.

LES TRAVAUX LES ENGINS DE PRODUCTION LES ENGINS DE TRANSPORT

I LES TRAVAUX 1 / Introduction Les terrassements constituent les travaux de préparation de l’infrastructure des ouvrages de génie civil. Ils permettent d’établir la plateforme des niveaux inferieurs d’une construction ainsi que les accès à ces niveaux. D’une manière générale dans une opération de construction, ils constituent un lot très important et peuvent dans quelques cas engager des moyens très importants même si la construction reste modeste.

2 / Définitions et terminologie 2.1 / Qu’est ce qu’un terrassement ? D’une façon générale, tout mouvement de terres (remblai ou déblai) constitue un terrassement. Creuser une fouille, une rigole ou plus généralement modifier le relief du sol représente en soi des travaux de terrassement. Un terrassement par déblai consiste à enlever des terres initialement en place ; Un terrassement par remblai consiste à mettre en place, en général par apport ou dépôt des terres, des terres préalablement prélevées. Assurer, à chaque fois que c’est possible, un équilibre entre déblais et remblais est un art de terrassement.  Les travaux des terrassements sont souvent des travaux intéressants plusieurs mètres cubes de terres très importants, et ne nécessitant pas d’une manière générale des procèdes spéciaux (préparation des zones d’implantation d’une usine, de zones industrielles, de zones d’habitations, etc.) ;  Les travaux des terrassements sont généralement précédés par des opérations d’implantation et de piquetage destines à matérialiser les mouvements de terres en fonction des nivellements définitifs à obtenir.

2.2 / Ouvrages annexes Les opérations de terrassements visent également à l’exécution :  De la préparation des fondations superficielles ou profondes ;  D’ouvrages annexes aux bâtiments tels que tous les ouvrages de voirie (routes d’accès, aires de stationnement et aires diverse …)  D’ouvrages d’infrastructures des réseaux enterres (canalisations diverses, galeries, regards etc. (exemple : eau potable, eau usée, eau pluviale, câble électrique, câble téléphonique, installation gaz, …)) Procédés Généraux de Construction (PGC)

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2.3 / Operations élémentaires de terrassements a) Le décapage : le terrassement dit en découverte : il consiste à enlever la terre végétale sur environ 20 cm. b) La fouille : opération consistant en l’extraction de déblais ; Elles se découpent en 3 familles. Selon sa forme géométrique, la fouille est classer soit en : Fouille en rigole (1) : lorsque la double condition suivante est réalisée : l ≤ 2 m et p ≤ 1 m avec l = longuer et p = profondeur Fouille en tranchée (2): 1er cas : l ≤ 2m avec p > 1 m 2ème cas : l > 2m avec p > l/2 Ces fouilles sont utilisées pour construire les égouts, pour effectuer les reprises en sous œuvre ou pour réaliser des fondations profondes. -

Fouilles en puits ou trous (2): on les appelle ainsi lorsque p > 1 m et que la longueur L est du même ordre que la largeur l. Excavation superficielle (3): une fouille est dite excavation superficielle lorsque sa largeur l et sa profondeur h satisfont aux conditions : l ≥ 2m et p ≤ 1/2

1

3

3

2

2

L>2m

P>1m

P