Exercice corrigé NF P11-300 NF P94-093

Calcul du Volume de Remblai pour une Plateforme

GCÉquipe EtudiantGénieCivilMis à jour le 11 juillet 2026 23 min de lecture
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NIVEAU : INTERMÉDIAIRE DOMAINE : TERRASSEMENT THÈME : MOUVEMENTS DE TERRES

Calcul du Volume de Remblai pour une Plateforme

Plateforme Logistique & Apport de Matériaux
1. Présentation du ProjetCAHIER DES CHARGES
📝 Contexte de l'Étude

Objet : URGENT - Apport de terres pour la nouvelle plateforme logistique "Secteur Nord".

Bonjour à l'équipe ingénierie,

Nous entamons la phase de remblaiement pour la plateforme logistique. Les levés topographiques ont été validés par le géomètre. Voici nos impératifs de chantier :

  • Fournir un volume de remblai compacté de \( 15\,000 \text{ m}^3 \).
  • Constituer la PST pour atteindre la cote arase projet.
  • Garantir une classe de portance visée AR2.

Le bureau d'études géotechniques nous autorise à exploiter la carrière d'emprunt située à 12 km du site. J'ai besoin que vous calculiez avec la plus grande précision :

  • Les volumes géométriques à extraire de la carrière.
  • Les volumes foisonnés à transporter sur route.
  • Le nombre de rotations de camions pour organiser la flotte sans surcoût.

Le Chef de Chantier principal.

Les enjeux principaux de ce projet résident dans la gestion précise de la logistique de transport et la maîtrise des coefficients d'état des sols.

⚠️ Attention : Le sol excavé n'occupera absolument pas le même volume dans les bennes des camions qu'une fois densifié sous l'action des compacteurs sur la plateforme.

🚜
Mission du Conducteur de Travaux / Ingénieur :

À partir du volume compacté requis sur la plateforme, vous devez remonter le cycle du terrassement étape par étape :

  1. Déterminer le volume géométrique à extraire (en place dans la carrière d'emprunt).
  2. Calculer le volume foisonné à transporter.
  3. Organiser le parc matériel face aux aléas climatiques.
⛰️ CYCLE DES MOUVEMENTS DE TERRES
ÉTAT EN PLACE Vp Densité In-Situ Ms Excavation Foisonnement ÉTAT FOISONNÉ Vf Densité Lâche Ms Compactage Tassement ÉTAT COMPACTÉ Vc Densité OPN Ms Loi de Conservation : La Masse Solide (Ms) reste mathématiquement constante.
📐 PROFIL EN TRAVERS TYPE (PTT) - PLATEFORME LOGISTIQUE
Terrain Naturel (TN) Corps de Remblai (Limon A2m / A2th) Volume cible : Vc = 15 000 m³ PST (Portance Arase : AR2) Ligne Rouge (Cote Projet) Largeur Utile Plateforme (L) 3 2 3 2
📌
Note de Préparation de Chantier :

L'objectif qualité du marché exige que le remblai de la plateforme soit compacté à 100% de l'Optimum Proctor Normal (OPN). (Note normative : dans la pratique du GTR, on prescrirait un objectif de densification de type q3 ou q4, soit \(\geq 95\%\) ou \(98.5\%\). Pour cet exercice, nous prenons une exigence théorique stricte de 100%). Cela signifie que la masse volumique sèche finale sur la plateforme devra être strictement égale à la masse volumique sèche maximale déterminée en laboratoire.

2. Données Géotechniques & Engins

Les paramètres ci-dessous sont issus du rapport géotechnique de la zone d'emprunt (G2 PRO) et des fiches techniques des matériels loués pour la rotation des terres.

📚 Référentiel de Terrassement
NF P11-300 (Classification des sols) NF P94-093 (Essai Proctor)
⚙️
Hypothèses et Paramètres de l'Étude
🪨 CARACTÉRISTIQUES DU SOL D'EMPRUNT
  • 📍
    Limon argileux (Classe GTR : A2m)
    • Masse volumique sèche en place (carrière) : \( \gamma_{\text{d, in-situ}} = \mathbf{1.60} \text{ t/m}^3 \)
    • Masse volumique sèche maximale (OPN) : \( \gamma_{\text{d, OPN}} = \mathbf{1.90} \text{ t/m}^3 \)
    • Coefficient de foisonnement initial : \( k_{\text{foisonnement}} = \mathbf{1.25} \)
    • Teneur en eau initiale du sol : \( w = \mathbf{12\%} \)
    Abaque d'identification GTR (Extrait)
    ClasseTamisat 80 µmIndice Plasticité (Ip)
    A1> 35%Ip < 12
    A2 (Limon)> 35%12 ≤ Ip ≤ 25
    A3> 35%25 < Ip ≤ 40
    Courbe Essai Proctor Normal (NF P94-093)
    Teneur en eau w (%) γd (t/m³) Sr = 100% 1.90 12.0 Optimum (OPN)
🚜 MATÉRIEL DE TERRASSEMENT & TRANSPORT
  • 🚛
    Tombereau Articulé (Type Dumper)
    • Capacité volumique de la benne (à refus) : \( V_{\text{camion}} = \mathbf{18.0} \text{ m}^3 \)
    • Charge utile maximale réglementaire : \( CU_{\text{max}} = \mathbf{30.0} \text{ tonnes} \)
    Extrait Fiche Technique Constructeur (Type Volvo A30G)
    Volume benne à ras bord (géométrique)13.6 m³
    Volume benne avec dôme (SAE 2:1)18.0 m³
    Charge Utile Maximale30.0 t (29 000 kg effectifs)
    Poids à vide (Tare)23.6 t
  • 🚜
    Atelier de Compactage & Logistique
    • Classe du compacteur prescrit (GTR) : \(\mathbf{V3}\) (Vibrant lourd)
    • Temps de cycle estimé par camion (\( T_c \)) : \(\mathbf{45} \text{ min}\) (chargement, transport 12km, vidage, retour)
    Abaque GTR - Mise en œuvre (Sol A2m / Compacteur V3)
    ParamètreSymboleValeur exigée
    Épaisseur max de la couche\( e \)0.40 m
    Vitesse de translation\( V \)3.0 km/h
    Rapport Volume/Surface\( Q/S \)0.035 m³/m²
    Abaque de Rendement - Décomposition du Cycle (\( T_c \))
    Phase logistiqueDuréeHypothèse (12 km)
    Chargement (Pelle 4m³)4.0 min4 à 5 godets
    Transport en charge20.0 minRoute/Piste à 36 km/h
    Déchargement + Manœuvre3.0 minVérins + positionnement
    Retour à vide18.0 minRoute/Piste à 40 km/h
    Temps total (\( T_c \))45.0 min\( \Rightarrow 1.33 \text{ cycles/h} \)
    Profil en Long Topographique : Tracé Logistique
    Carrière Plateforme Rampe 8% Pente 4% 🚛 V = 36 km/h Altitudes TN (m) Altitudes Projet (m) Dist. cumulées (km) Numéro de Profil 120.00 120.00 0.0 P1 (Emp.) 120.00 120.00 4.0 P2 155.00 155.00 8.5 P3 155.00 155.00 10.0 P4 140.00 140.00 12.0 P5 (Plat.)

3. Méthodologie du Mouvement de Terres

La planification d'un chantier de terrassement exige une progression rigoureuse : de la masse solide invariante jusqu'au calcul des volumes pour le parc matériel, en passant par l'analyse fine des états du sol.

📈 PLANIFICATION : ÉPURE DES MOUVEMENTS (DIAGRAMME DE BRUCKNER)

L'épure ci-dessous représente la courbe des masses cumulées (Diagramme de Bruckner). Elle matérialise le transfert unilatéral des terres depuis l'emprunt (excédent de déblai) vers la plateforme (besoin en remblai). La zone hachurée représente le Moment de Transport (Volume × Distance).

Ligne de compensation (V=0) Abscisses : Distance (km) Volumes Cumulés (m³) + Déblais (Carrière) - Remblais (Plateforme) Moment de transport : M = V × D = 17 812 m³ × 12 km PK 0.0 (Emprunt) PK 12.0 (Plateforme) 0.0 12.0
1

Question 1 : Calcul de la Masse de Sol Sec

Déterminer la masse de particules solides (\( M_{\text{s}} \)) nécessaire pour combler la plateforme en respectant l'objectif de compactage (100% de l'OPN).

2

Question 2 : Volume Géométrique à Extraire

À partir de la masse solide invariante, calculer le volume en place (\( V_{\text{p}} \)) que les pelles mécaniques devront extraire dans la carrière d'emprunt.

3

Question 3 : Volume Foisonné à Transporter

Une fois excavé, le sol gonfle. Calculer le volume foisonné (\( V_{\text{f}} \)) qui devra être chargé dans les tombereaux.

4

Question 4 : Logistique de Transport (Aléa Pluviométrique)

🚨 ALÉA DE CHANTIER : De fortes pluies ont saturé la zone d'emprunt la veille du chantier. La teneur en eau du sol (\( w \)) est montée exceptionnellement à 18%.

👉 Travail demandé : Calculez le nombre total de camions nécessaires pour réaliser l'apport de terres, en vérifiant si les tombereaux sont limités par leur volume physique ou par leur charge utile à cause du poids de l'eau supplémentaire.

CORRECTION

Calcul du Volume de Remblai pour une Plateforme

1
Calcul de la Masse de Sol Sec (\( M_{\text{s}} \))
🎯 Objectif Technique

L'enjeu est de déterminer le paramètre géotechnique fondamental du projet : la masse des particules solides (\( M_{\text{s}} \)).

  • L'eau et l'air présents dans le sol varient fortement selon le foisonnement et le compactage.
  • La masse de grains secs reste, elle, rigoureusement immuable tout au long du cycle.
🧠 Réflexion du Technicien

La démarche s'appuie sur deux données de départ essentielles :

  • Le volume final visé sur la plateforme : \( V_{\text{c}} = 15\,000 \text{ m}^3 \).
  • Le cahier des charges impose un compactage à 100% de l'OPN.

En connaissant ce volume cible et la masse volumique de cet état final, nous pouvons mathématiquement isoler la masse sèche totale.

Méthode Appliquée : Modèle des 3 Phases et Masse Volumique

En géotechnique, on modélise le sol en 3 phases distinctes (Air, Eau, Solide) :

  • L'air et l'eau occupent le volume des vides (\( V_v \)).
  • Lors du foisonnement ou du compactage, seuls ces volumes d'air et d'eau varient de manière significative.
  • Le volume et la masse des grains solides (\( M_{\text{s}} \)) sont les seuls invariants absolus du cycle de terrassement.

La masse volumique sèche (\( \gamma_{\text{d}} \)) est le rapport direct entre cette masse solide invariante et le volume total apparent variable (\( V \)).

Modélisation volumétrique : L'Invariant Solide Air Eau Solides En place Vp Foisonnement Air ↑↑ Solides Foisonné Vf Compactage Solides Compacté Vc LOI DE CONSERVATION : Masse Solide (Ms) = CONSTANTE
📐 Formule de Dimensionnement

Nous partons de la définition fondamentale appliquée à l'état compacté (sur la plateforme), puis nous manipulons l'équation pour isoler l'inconnue \( M_{\text{s}} \).

Masse Volumique Sèche :

Où \( \gamma_{\text{d}} \) est la masse volumique sèche, \( M_{\text{s}} \) la masse solide, et \( V \) le volume apparent.

Nous posons d'abord la formule générale qui définit la relation mathématique entre la masse des grains secs et le volume total qu'ils occupent :

\[ \begin{aligned} \gamma_{\text{d}} = \frac{M_{\text{s}}}{V} \end{aligned} \]
Formule isolée pour la Masse Solide (état compacté) :

Par une simple manipulation algébrique (produit en croix), nous isolons l'invariant, c'est-à-dire la masse solide \( M_{\text{s}} \) que nous cherchons à déterminer :

\[ \begin{aligned} M_{\text{s}} = V_{\text{c}} \times \gamma_{\text{d, OPN}} \end{aligned} \]
Traçabilité des Données
  • \( V_{\text{c}} = 15\,000 \text{ m}^3 \) : Issu du plan topographique de terrassement projeté (Cabinet Géomètre-Expert, Réf: Topo-Pltf-01, Indice A).
  • \( \gamma_{\text{d, OPN}} = 1.90 \text{ t/m}^3 \) : Extrait du rapport d'étude géotechnique G2 PRO (Laboratoire Géo-Sols, Rapport n°2026-04, Annexe 3 : Essais Proctor).

Astuce de Préparation

Vérifiez toujours vos unités ! Ici, le volume est en \( \text{m}^3 \) et la masse volumique est en \( \text{t/m}^3 \). Le résultat sera donc directement en tonnes (\( \text{t} \)). Inutile de convertir en kg.

Exécution de la Note de Calculs

Nous multiplions le volume total de la plateforme par la densité sèche requise à 100% de l'OPN.

1. Résolution Numérique Calcul de \( M_{\text{s}} \) :

Nous remplaçons les variables littérales par leurs valeurs respectives numériques (15 000 pour le volume et 1.90 pour la densité cible) afin de calculer la masse sèche constante du projet :

\[ \begin{aligned} M_{\text{s}} &= 15\,000 \times 1.90 \\ &\Rightarrow \mathbf{28\,500} \text{ t} \end{aligned} \]

INTERPRÉTATION DU RÉSULTAT : Il faudra garantir la présence de 28 500 tonnes de matière sèche (hors eau) pour constituer le remblai de la plateforme de manière définitive.

\[ \begin{aligned} \textbf{Bilan Étape 1 : } M_{\text{s}} &= \mathbf{28\,500} \text{ t} \end{aligned} \]
Analyse du résultat

Cette masse de 28 500 t est la clé de voûte de notre problème. Elle reste invariable face aux conditions suivantes :

  • Que la terre soit gorgée d'eau ou hyper-sèche.
  • Qu'elle soit foisonnée dans le camion ou compactée sur site.

Conclusion : Il y aura toujours très exactement 28 500 tonnes de grains solides en jeu dans ce cycle de terrassement.

Piège Classique

Une erreur très fréquente en examen ou sur chantier consiste à se tromper d'état de référence :

  • Utiliser la masse volumique humide au lieu de la sèche.
  • Confondre l'OPN avec la densité en place pour calculer le besoin final sur la plateforme.

Règle d'or : État compacté visé = utilisation exclusive de \( \gamma_{\text{d, OPN}} \).

❓ Question Fréquente

Pourquoi ne pas utiliser le foisonnement tout de suite ?

  • Le coefficient de foisonnement relie des volumes apparents entre eux (volume foisonné vs volume en place).
  • Il ne sert absolument pas à relier un volume à une masse.
  • Pour transiter d'un état à un autre de façon fiable (surtout lors du compactage), la méthode la plus sûre est de passer par l'invariant : la masse sèche (\( M_{\text{s}} \)).
2
Volume Géométrique à Extraire (\( V_{\text{p}} \))
🎯 Objectif Technique

L'objectif est de déterminer l'emprise physique réelle dans la zone d'emprunt :

  • Calculer le volume en place (\( V_{\text{p}} \)).
  • Définir la quantité de terre que les pelles devront creuser pour obtenir les 28 500 tonnes de matière sèche requises.
🧠 Réflexion de Logistique de Chantier

Le cheminement logique est le suivant :

  • Nous possédons l'invariant (\( M_{\text{s}} \)).
  • Dans la carrière, le sol possède une densité plus faible que l'OPN.

En utilisant la masse volumique sèche adaptée à l'état en place (\( \gamma_{\text{d, in-situ}} \)), nous pouvons retrouver ce volume naturel.

Méthode Appliquée : Volume apparent en place

Le sol naturel obéit à des propriétés physiques différentes de l'état projeté :

  • Il n'est pas compacté à son optimum et possède un indice des vides plus élevé.
  • Sa masse volumique sèche in-situ est donc inférieure à l'OPN.
  • Pour une même masse de grains, le volume occupé dans la nature est plus important que le volume final fortement serré sur la plateforme.
📐 Formule de Dimensionnement

Nous reprenons la formule fondamentale \( \gamma_{\text{d}} = \frac{M_{\text{s}}}{V} \), mais nous l'appliquons cette fois à l'état initial (in-situ) pour isoler le volume en place \( V_{\text{p}} \).

Formule isolée pour le Volume en Place :

Où \( V_{\text{p}} \) est le volume naturel dans la zone d'emprunt, et \( \gamma_{\text{d, in-situ}} \) la masse volumique sèche naturelle de la carrière.

En isolant le dénominateur de la formule de densité, nous mettons en évidence la relation permettant de retrouver le volume initial à partir de la masse solide et de la densité en place :

\[ \begin{aligned} V_{\text{p}} = \frac{M_{\text{s}}}{\gamma_{\text{d, in-situ}}} \end{aligned} \]
Traçabilité des Données
  • \( M_{\text{s}} = 28\,500 \text{ t} \) : Résultat analytique incontournable issu du dimensionnement de l'Étape 1.
  • \( \gamma_{\text{d, in-situ}} = 1.60 \text{ t/m}^3 \) : Mesure in-situ réalisée au densitomètre à membrane dans la zone d'emprunt (Rapport géotechnique G2 PRO, Section 4.2).

Astuce Méthodologique

Pour vérifier la logique de la formule sans se tromper : diviser une masse \( (\text{t}) \) par une densité \( (\text{t/m}^3) \) donne bien un volume \( (\text{m}^3) \). C'est l'analyse dimensionnelle basique.

Exécution de la Note de Calculs

Nous divisons le besoin global de masse sèche par la concentration naturelle du sol dans la carrière.

1. Application Numérique Calcul de \( V_{\text{p}} \) :

Nous divisons la masse solide totale exigée (28 500 tonnes) par la masse volumique du sol dans son état naturel de consolidation (1.60 t/m³) :

\[ \begin{aligned} V_{\text{p}} &= \frac{28\,500}{1.60} \\ &\Rightarrow \mathbf{17\,812.5} \text{ m}^3 \end{aligned} \]

INTERPRÉTATION DU RÉSULTAT : Pour obtenir nos 15 000 \( \text{m}^3 \) compactés à forte densité, le géomètre devra baliser et extraire un trou de 17 812.5 \( \text{m}^3 \) dans la carrière naturelle.

\[ \begin{aligned} \textbf{Bilan Étape 2 : } V_{\text{p}} &= \mathbf{17\,812.5} \text{ m}^3 \end{aligned} \]
Analyse du résultat et Tassement Géométrique

Ce résultat est tout à fait logique et cohérent :

  • Le sol in-situ (\( 1.6 \text{ t/m}^3 \)) est moins dense que le sol projeté (\( 1.9 \text{ t/m}^3 \)).
  • Il faut donc excaver un volume plus grand (\( 17\,812 \text{ m}^3 \)) que le volume final cible (\( 15\,000 \text{ m}^3 \)).

En géotechnique, cette densification se quantifie par le coefficient de foisonnement résiduel (ou tassement) :

\( t = \frac{\gamma_{\text{d, in-situ}}}{\gamma_{\text{d, OPN}}} = \frac{1.60}{1.90} \approx \mathbf{0.842} \)

Cela signifie mathématiquement qu'un mètre cube terrassé dans la carrière d'emprunt ne représentera plus que \( 0.842 \text{ m}^3 \) de remblai utile sur la plateforme AR2.

Piège Classique

Ne jamais utiliser le coefficient de foisonnement (\( k_{\text{foisonnement}} \)) pour passer de l'état compacté à l'état naturel !

  • Le foisonnement ne s'applique qu'au passage de l'état naturel vers l'état désorganisé/transporté.
  • Pour relier l'état compacté à l'état naturel, le seul "pont" mathématique fiable est la masse sèche (\( M_{\text{s}} \)).
❓ Question Fréquente

Ce volume \( V_{\text{p}} \) est-il celui que l'on va payer au terrassier ?

  • Généralement oui !
  • Dans les marchés publics, le terrassement se paie souvent au profil (volume mesuré au laser dans la fouille).
  • C'est donc bien ce volume géométrique en place (\( V_{\text{p}} \)) qui servira de base de facturation légale pour la tâche "Extraction".
3
Volume Foisonné à Transporter (\( V_{\text{f}} \))
🎯 Objectif Technique

Le but est de calculer le volume de sol très lâche et désorganisé généré par l'action de la pelle excavatrice :

  • Ce volume est appelé volume foisonné (\( V_{\text{f}} \)).
  • Il correspond à l'espace physique qui viendra remplir les bennes des camions.
🧠 Réflexion Géotechnique

Lors de l'excavation, le phénomène mécanique est immédiat :

  • Dès que le godet de la pelle arrache le sol, celui-ci se déstructure.
  • De l'air s'engouffre entre les mottes de terre, augmentant drastiquement son volume apparent.

Nous utiliserons donc le volume en place calculé précédemment (\( V_{\text{p}} \)) et lui appliquerons le coefficient gonflant fourni par l'étude géotechnique.

Méthode Appliquée : Le Foisonnement

Le foisonnement est un paramètre empirique qui obéit à des principes simples :

  • Il traduit l'augmentation de volume directement causée par l'excavation.
  • Le coefficient de foisonnement (\( k_{\text{foisonnement}} \)) est toujours strictement supérieur à 1 pour un sol naturel.
  • Il est l'élément clé pour dimensionner les moyens de transport et de levage.
📐 Formule de Dimensionnement

La formule relie directement l'état naturel (compact) à l'état désorganisé (gonflé) via un multiplicateur simple.

Loi de Foisonnement des sols :

Où \( V_{\text{f}} \) est le volume apparent dans les camions, et \( k_{\text{foisonnement}} \) le ratio de gonflement.

Pour déduire le volume occupé dans les bennes, nous multiplions l'emprise physique naturelle par le coefficient d'expansion volumique du sol étudié :

\[ \begin{aligned} V_{\text{f}} = V_{\text{p}} \times k_{\text{foisonnement}} \end{aligned} \]
Traçabilité des Données
  • \( V_{\text{p}} = 17\,812.5 \text{ m}^3 \) : Résultat analytique issu de la note de calcul de l'Étape 2.
  • \( k_{\text{foisonnement}} = 1.25 \) : Coefficient de déstructuration du limon argileux validé par la l'étude G2 PRO (et conforme aux abaques de la norme NF P11-300).

Astuce de Mise en Œuvre

Pensez que \( k_{\text{foisonnement}} = 1.25 \) correspond à une augmentation de volume de +25%. Le volume transporté sera donc significativement plus élevé que le trou laissé dans la carrière.

Exécution de la Note de Calculs

On majore le volume naturel par le facteur de foisonnement pour obtenir le besoin volumique de transport.

1. Application Numérique Calcul de \( V_{\text{f}} \) :

Nous appliquons mathématiquement l'augmentation volumétrique (+25%, soit un multiplicateur de 1.25) au volume initialement excavé dans la colline (17 812.5 m³) :

\[ \begin{aligned} V_{\text{f}} &= 17\,812.5 \times 1.25 \\ &\Rightarrow \mathbf{22\,265.625} \text{ m}^3 \end{aligned} \]

INTERPRÉTATION DU RÉSULTAT : La logistique de chantier devra absorber le transport de 22 265.63 \( \text{m}^3 \) de terre aérée et foisonnée sur la voie publique.

\[ \begin{aligned} \textbf{Bilan Étape 3 : } V_{\text{f}} &= \mathbf{22\,265.63} \text{ m}^3 \end{aligned} \]
Analyse du résultat

Le paradoxe apparent du terrassement s'illustre parfaitement ici :

  • Besoin initial : 15 000 \( \text{m}^3 \) utiles.
  • Action : Creusement d'un trou de 17 812 \( \text{m}^3 \).
  • Logistique : Transport dans les bennes de plus de 22 265 \( \text{m}^3 \).

Malgré ces différences volumétriques, les trois états du sol sont validés de manière cohérente grâce à la masse solide.

Piège Classique

Les énoncés piègent souvent sur la formulation du foisonnement :

  • Si l'énoncé donne un "pourcentage de foisonnement" (ex: 25%), n'oubliez pas d'utiliser \( (1 + \%) \) dans la formule mathématique.
  • Dans notre cas : \( k_{\text{foisonnement}} = 1 + \frac{25}{100} = 1.25 \).
  • Erreur fatale : Multiplier le volume uniquement par 0.25 !
❓ Question Fréquente

Pourquoi ne pas avoir directement multiplié \( V_{\text{c}} \) par un "coefficient de décompactage" ?

  • Il n'existe pas de relation universelle fiable et directe entre l'état foisonné (lié à l'outil d'excavation) et l'état compacté (lié au rouleau compresseur).
  • Le comportement du sol sous l'effort mécanique est trop variable.
  • Le passage obligatoire par l'état solide invariant (\( M_{\text{s}} \)) garantit une précision absolue et incontestable sur le chantier.
4
Logistique de Transport (Aléa Pluviométrique)
🎯 Objectif Technique

L'objectif est d'anticiper la saturation de la flotte de transport face à deux contraintes physiques :

  • Limite spatiale : Les tombereaux seront-ils remplis au maximum de leur volume physique (\( \text{m}^3 \)) ?
  • Limite pondérale : Seront-ils bridés par la limite de poids (\( \text{tonnes} \)) imposée par la réglementation, aggravée par la pluie ?
🧠 Réflexion du Technicien

Un camion de chantier opère sous l'influence de deux contraintes physiques strictes :

  • Une limite de Volume de benne (\( 18 \text{ m}^3 \)).
  • Une Charge Utile maximale en masse (\( 30 \text{ t} \)).

La démarche à suivre se décompose ainsi :

  1. Calculer la masse totale humide du sol (eau + grains solides) avec l'aléa de 18% d'humidité.
  2. Comparer le nombre de camions exigé par le volume avec celui exigé par le poids.
  3. Retenir la valeur la plus défavorable (la plus haute).
Méthode Appliquée : Teneur en eau et Masse totale

La masse totale humide d'un sol (\( M_{\text{h}} \)) est la somme de la masse de l'eau et de la masse solide. La relation s'établit ainsi :

  • La teneur en eau pondérale (\( w \)) s'exprime toujours en pourcentage de la masse sèche : \( w = \frac{M_{\text{eau}}}{M_{\text{s}}} \).
  • Par substitution, on obtient la formule de la masse totale : \( M_{\text{h}} = M_{\text{s}} \times (1 + w) \).
📐 Formule de Dimensionnement

Nous allons utiliser deux équations : l'une pour déterminer la masse d'eau ajoutée au sol, et l'autre pour calculer le ratio de la flotte de véhicules.

Masse Totale du remblai (Masse Humide) :

Où \( M_{\text{h}} \) est la masse pondérale à transporter et \( w \) la teneur en eau en valeur décimale.

La masse humide totale est équivalente à la masse sèche majorée du pourcentage pondéral d'eau (teneur en eau). Cette relation s'écrit de la façon suivante :

\[ \begin{aligned} M_{\text{h}} = M_{\text{s}} \times (1 + w) \end{aligned} \]
Dimensionnement du Parc Camions :

Le nombre de rotations \( N \) est le maximum entre le besoin de combler le volume foisonné et l'exigence de soulever le poids humide.

Le besoin réel en engins de transport correspondra logiquement à l'exigence la plus contraignante (la valeur maximale) entre la limite spatiale (Volume) et la limite de portance (Poids) :

\[ \begin{aligned} N_{\text{camions}} = \max\left( \frac{V_{\text{f}}}{V_{\text{camion}}} ; \frac{M_{\text{h}}}{CU_{\text{max}}} \right) \end{aligned} \]
Traçabilité des Données
  • \( M_{\text{s}} = 28\,500 \text{ t} \) et \( V_{\text{f}} = 22\,265.63 \text{ m}^3 \) : Invariants calculés validés aux Étapes 1 et 3 du présent document.
  • \( w = 18\% = 0.18 \) : Relevé hydrique in-situ du jour post-intempéries (Rapport journalier de contrôle qualité, Lot Terrassement).
  • \( V_{\text{camion}} = 18.0 \text{ m}^3 \) et \( CU_{\text{max}} = 30.0 \text{ t} \) : Fiche technique du constructeur pour la flotte de Tombereaux Articulés 30 tonnes louée (Modèle type Volvo A30G ou équivalent).

Astuce Méthodologique

Pour obtenir un nombre entier de rotations (on ne fait pas circuler 0.4 camion), il faut toujours arrondir le résultat mathématique à l'entier supérieur, pour s'assurer que toute la terre est évacuée.

Exécution de la Note de Calculs

Calculons d'abord la masse totale de la terre mouillée, puis faisons les tests de saturation sur les camions.

1. Masse Humide du Remblai

Nous intégrons le pourcentage d'eau d'infiltration (18%, sous forme décimale 0.18) à la masse sèche fondamentale (28 500 t) pour obtenir la charge totale qui pèsera réellement sur les essieux des camions :

\[ \begin{aligned} M_{\text{h}} &= 28\,500 \times (1 + 0.18) \\ M_{\text{h}} &= 28\,500 \times 1.18 \\ &\Rightarrow \mathbf{33\,630} \text{ t} \end{aligned} \]
2. Test de saturation par le Volume (Foisonné)

Nous divisons le volume global de matériaux aérés à déplacer par la capacité spatiale stricte d'une benne de tombereau :

\[ \begin{aligned} N_{\text{vol}} &= \frac{22\,265.63}{18.0} \\ &\Rightarrow \mathbf{1\,237} \text{ rotations} \end{aligned} \]
3. Test de saturation par le Poids (Charge Utile)

Nous divisons le poids lourd global mouillé par la charge utile légale (30 tonnes) au-delà de laquelle le tombereau est en surcharge critique :

\[ \begin{aligned} N_{\text{poids}} &= \frac{33\,630}{30.0} \\ &\Rightarrow \mathbf{1\,121} \text{ rotations} \end{aligned} \]

INTERPRÉTATION DU RÉSULTAT : La contrainte volumique (\( 1\,237 \) voyages) est plus forte que la contrainte de poids (\( 1\,121 \) voyages). Les camions auront la benne remplie à ras bord avant même d'avoir atteint la limite critique de poids (tonnage sur essieu), malgré la pluie intense.

\[ \begin{aligned} \textbf{Bilan Étape 4 : } N_{\text{camions}} &= \mathbf{1\,237} \text{ rotations nécessaires} \end{aligned} \]
Analyse du résultat et Logistique

Dans ce scénario précis :

  • Le camion transportera ses \( 18 \text{ m}^3 \) remplis à ras bord.
  • Le poids réel transporté sera de \( \frac{33630}{1237} \approx 27.2 \text{ t} \).
  • L'aléa pluvieux de \( 18\% \) a failli rendre le transport critique par le poids (proche des 30 t), mais la benne bride tout de même le chargement en sécurité.

⏱️ Note Logistique (Rendement horaire)

Connaissant le temps de cycle moyen dynamique (\( T_c = 45 \text{ min} \)), un tombereau réalise environ \( \frac{60}{45} = 1.33 \text{ rotations/heure} \).

  • S'il faut achever \( 1\,237 \) rotations, le temps total de transport brut s'élèvera à environ \( \mathbf{930} \) heures de travail pour la flotte.
  • Ce flux de terre devra ensuite impérativement respecter les règles de mise en œuvre du GTR (épaisseur \( e \), vitesse de translation \( V \), rapport \( Q/S \)) associées au compacteur V3 pour garantir la portance AR2 exigée.
Impact Géotechnique de l'Aléa (GTR)

La montée de la teneur en eau à 18% (alors que \( w_{\text{OPN}} = 12\% \)) modifie radicalement l'état hydrique du sol A2 selon les seuils du GTR :

État Hydrique GTRCondition sur \( w \)Diagnostic pour notre A2 à \( w = 18\% \)
m (moyen)\( 0.9 \times w_{\text{OPN}} \leq w \leq 1.1 \times w_{\text{OPN}} \)\( 18\% \) n'est pas dans \( [10.8\% - 13.2\%] \)
h (humide)\( 1.1 \times w_{\text{OPN}} < w \leq 1.2 \times w_{\text{OPN}} \)\( 18\% \) n'est pas dans \( [13.2\% - 14.4\%] \)
th (très humide)\( w > 1.2 \times w_{\text{OPN}} \)\( 18\% > 14.4\% \) ➔ Le sol est devenu A2th !

Conséquence GTR : Un sol A2th ne peut plus être compacté tel quel en remblai sous peine de matelassage. Il exigera un traitement préalable (aération ou traitement à la chaux) avant sa mise en œuvre, ce qui impactera lourdement le budget et le planning initial.

Piège Classique

L'erreur la plus commune sur un aléa pluvieux concerne le calcul de l'eau :

  • Appliquer la formule de teneur en eau pondérale (\( w \)) au volume apparent au lieu de la masse sèche.
  • Oublier que l'eau s'infiltre dans les vides d'air du sol.
  • L'eau gonfle le poids global mais ne modifie pas directement le volume géométrique apparent foisonné dans la benne du camion.
❓ Question Fréquente

Que se serait-il passé si la pluie avait saturé le sol à \( w = 30\% \) ?

  • La masse humide aurait explosé (\( M_{\text{h}} = 28\,500 \times 1.30 = 37\,050 \text{ t} \)).
  • Le test de poids aurait alors exigé \( \frac{37050}{30} = 1\,235 \) camions.
  • Nous aurions basculé dans un chantier limité par le poids et non plus par le volume.
  • Conséquence : Le chef de chantier aurait dû interdire aux pelleteuses de remplir les bennes complètement pour ne pas enfreindre la limite légale des 30 tonnes, ralentissant ainsi considérablement la logistique.
📊 Synoptique Final : Logistique et Cubatures
1. CARRIÈRE ⛏️ Vp = 17 812.5 m³ γd = 1.60 t/m³ w = 12% ➔ 18% Foisonnement k = 1.25 2. TRANSPORT 🚛 Vf = 22 265.6 m³ Masse : 33 630 t 1 237 ROTATIONS Compactage 100% OPN 3. PLATEFORME 🚜 Vc = 15 000 m³ γd = 1.90 t/m³ INVARIANT : Masse Sèche (Ms) = 28 500 t
La masse solide est l'unique constante permettant de transiter entre les volumes apparents \( V_p \), \( V_f \) et \( V_c \).
Calcul du Volume de Remblai pour une Plateforme
Mouvements de TerresÉtape 14 sur 30

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