Études de cas pratique

EGC

Calcul de la Cadence de Terrassement

Calcul de la Cadence de Terrassement

Comprendre le Calcul de la Cadence de Terrassement

La cadence de terrassement, ou rendement, est un indicateur clé de la performance d'un chantier. Elle représente le volume de matériau que l'atelier de terrassement (ensemble des engins et du personnel) peut déplacer par unité de temps (généralement par heure ou par jour). Le calcul de la cadence permet d'estimer la durée des travaux, de planifier les ressources nécessaires et d'optimiser les coûts.

Cet exercice a pour objectifs de :

  • Calculer le volume foisonné total à transporter.
  • Déterminer le nombre de cycles qu'un camion peut effectuer.
  • Calculer le rendement horaire d'un camion et de l'atelier complet.
  • Estimer la durée totale du chantier de terrassement.

Données de l'Exercice

Un chantier de terrassement consiste à excaver et transporter un volume de déblai.

Informations sur le chantier et les matériaux :

  • Volume total de déblai en place à excaver et transporter (\(V_{\text{total_place}}\)) : \(15000 \, \text{m}^3\)
  • Coefficient de foisonnement du sol (\(C_f\)) : \(1.25\)

Caractéristiques des engins de transport (camions) :

  • Capacité utile d'un camion (\(C_{\text{camion}}\)) : \(10 \, \text{m}^3\) (volume foisonné)
  • Temps de cycle moyen d'un camion (\(T_{c, \text{camion}}\)) : \(25 \, \text{minutes}\) (incluant chargement, transport A/R, déchargement, attentes)
  • Nombre de camions disponibles pour l'atelier (\(N_{\text{camions_dispo}}\)) : \(4\)

Conditions de travail :

  • Durée d'une journée de travail (\(D_{\text{journee}}\)) : \(8 \, \text{heures}\)
  • Coefficient d'efficacité du chantier (\(E_h\)) : \(0.80\) (soit \(0.80 \times 60 = 48\) minutes de travail effectif par heure)
Schéma du Cycle de Terrassement
Zone Chargement Pelle Chargement Transport (Tc camion) Zone Dépôt Vidage Retour Attente/Manœuvre Cycle de Terrassement (Pelle et Camions)

Schéma illustrant les phases de chargement, transport et déchargement des matériaux.

Questions à Traiter

  1. Calculer le volume total de déblai foisonné (\(V_{\text{total_foisonne}}\)) à transporter.
  2. Calculer le nombre de cycles qu'un seul camion peut effectuer en une heure de travail effective.
  3. Calculer le rendement horaire d'un seul camion en volume foisonné (\(R_{h, \text{camion_foisonne}}\)).
  4. Calculer le rendement horaire de l'atelier de 4 camions en volume foisonné (\(R_{h, \text{atelier_foisonne}}\)).
  5. Calculer le rendement journalier de l'atelier en volume foisonné (\(R_{j, \text{atelier_foisonne}}\)).
  6. Calculer la durée totale (en jours) nécessaire pour réaliser l'ensemble du terrassement avec cet atelier.

Correction : Calcul de la Cadence de Terrassement

Question 1 : Volume total de déblai foisonné (\(V_{\text{total_foisonne}}\))

Principe :

Le volume de terre augmente lorsqu'il est excavé. Cet accroissement de volume est appelé "foisonnement". Le volume foisonné est le volume que les terres occupent une fois qu'elles sont ameublies (par exemple, dans la benne d'un camion ou en tas). Pour l'obtenir, on multiplie le volume initial du sol en place (avant excavation) par le coefficient de foisonnement. Ce coefficient est toujours supérieur à 1.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{total_foisonne}} = V_{\text{total_place}} \times C_f \]
Données spécifiques :
  • \(V_{\text{total_place}} = 15000 \, \text{m}^3\)
  • \(C_f = 1.25\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{total_foisonne}} &= 15000 \, \text{m}^3 \times 1.25 \\ &= 18750 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le volume total de déblai foisonné à transporter est \(V_{\text{total_foisonne}} = 18750 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q1) : Si le coefficient de foisonnement était de 1.10 au lieu de 1.25, le volume total foisonné serait :

Question 2 : Nombre de cycles qu'un seul camion peut effectuer en une heure de travail effective

Principe :

Le "temps de travail effectif par heure" représente la durée pendant laquelle les engins sont réellement productifs sur une heure de travail (par exemple, 50 minutes sur 60). Pour calculer combien de cycles complets un camion peut faire en une heure effective, on divise ce temps de travail effectif par la durée totale d'un cycle du camion.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Temps de travail effectif par heure} = 60 \, \text{minutes/heure} \times E_h \] \[ N_{\text{cycles/camion/h_eff}} = \frac{\text{Temps de travail effectif par heure}}{T_{c, \text{camion}}} \]
Données spécifiques :
  • \(T_{c, \text{camion}} = 25 \, \text{minutes/cycle}\)
  • \(E_h = 0.80\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Temps de travail effectif par heure} &= 60 \, \text{min/h} \times 0.80 = 48 \, \text{min/h} \\ N_{\text{cycles/camion/h_eff}} &= \frac{48 \, \text{min/h}}{25 \, \text{min/cycle}} \\ &= 1.92 \, \text{cycles/h} \end{aligned} \]

Un camion peut donc effectuer 1.92 cycles par heure de travail effective.

Résultat Question 2 : Un camion peut effectuer \(1.92\) cycles par heure de travail effective.

Quiz Intermédiaire (Q2) : Si le temps de cycle d'un camion (\(T_{c, \text{camion}}\)) augmente, le nombre de cycles qu'il peut effectuer par heure :

Question 3 : Rendement horaire d'un seul camion en volume foisonné (\(R_{h, \text{camion_foisonne}}\))

Principe :

Le rendement horaire d'un camion est le volume total de matériau qu'il peut transporter en une heure de travail effective. On l'obtient en multipliant le nombre de cycles qu'il peut faire en une heure par le volume qu'il transporte à chaque cycle (sa capacité utile).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ R_{h, \text{camion_foisonne}} = N_{\text{cycles/camion/h_eff}} \times C_{\text{camion}} \]
Données spécifiques :
  • \(N_{\text{cycles/camion/h_eff}} = 1.92 \, \text{cycles/h}\) (résultat Q2)
  • \(C_{\text{camion}} = 10 \, \text{m}^3\text{/cycle}\) (volume foisonné)
Calcul :
\[ \begin{aligned} R_{h, \text{camion_foisonne}} &= 1.92 \, \text{cycles/h} \times 10 \, \text{m}^3\text{/cycle} \\ &= 19.2 \, \text{m}^3\text{/h} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le rendement horaire d'un camion est \(R_{h, \text{camion_foisonne}} = 19.2 \, \text{m}^3\text{/h}\) (foisonné).

Question 4 : Rendement horaire de l'atelier de 4 camions (\(R_{h, \text{atelier_foisonne}}\))

Principe :

Le rendement horaire de l'atelier (l'ensemble des camions) est simplement le rendement d'un seul camion multiplié par le nombre de camions disponibles, en supposant que l'engin de chargement (pelle) peut les alimenter de manière continue sans créer d'attente excessive pour les camions ou pour elle-même.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ R_{h, \text{atelier_foisonne}} = R_{h, \text{camion_foisonne}} \times N_{\text{camions_dispo}} \]
Données spécifiques :
  • \(R_{h, \text{camion_foisonne}} = 19.2 \, \text{m}^3\text{/h/camion}\) (résultat Q3)
  • \(N_{\text{camions_dispo}} = 4\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} R_{h, \text{atelier_foisonne}} &= 19.2 \, \text{m}^3\text{/h/camion} \times 4 \, \text{camions} \\ &= 76.8 \, \text{m}^3\text{/h} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : Le rendement horaire de l'atelier est \(R_{h, \text{atelier_foisonne}} = 76.8 \, \text{m}^3\text{/h}\) (foisonné).

Quiz Intermédiaire (Q4) : Si le nombre de camions disponibles augmentait, le rendement horaire de l'atelier (en supposant que la pelle peut suivre) :

Question 5 : Rendement journalier de l'atelier en volume foisonné (\(R_{j, \text{atelier_foisonne}}\))

Principe :

Le rendement journalier de l'atelier est le volume total de matériau que l'ensemble des camions peut transporter en une journée complète de travail. Il se calcule en multipliant le rendement horaire de l'atelier par le nombre d'heures de travail dans une journée.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ R_{j, \text{atelier_foisonne}} = R_{h, \text{atelier_foisonne}} \times D_{\text{journee}} \]
Données spécifiques :
  • \(R_{h, \text{atelier_foisonne}} = 76.8 \, \text{m}^3\text{/h}\) (résultat Q4)
  • \(D_{\text{journee}} = 8 \, \text{heures}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} R_{j, \text{atelier_foisonne}} &= 76.8 \, \text{m}^3\text{/h} \times 8 \, \text{h/jour} \\ &= 614.4 \, \text{m}^3\text{/jour} \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : Le rendement journalier de l'atelier est \(R_{j, \text{atelier_foisonne}} = 614.4 \, \text{m}^3\text{/jour}\) (foisonné).

Quiz Intermédiaire (Q5) : Le coefficient d'efficacité du chantier (\(E_h\)) affecte :

Question 6 : Durée totale (en jours) nécessaire pour réaliser l'ensemble du terrassement

Principe :

La durée totale du chantier de terrassement est obtenue en divisant le volume total de matériau foisonné à transporter par le rendement journalier de l'atelier (qui est la quantité de matériau que l'atelier peut déplacer par jour).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ D_{\text{chantier_jours}} = \frac{V_{\text{total_foisonne}}}{R_{j, \text{atelier_foisonne}}} \]
Données spécifiques :
  • \(V_{\text{total_foisonne}} = 18750 \, \text{m}^3\) (résultat Q1)
  • \(R_{j, \text{atelier_foisonne}} = 614.4 \, \text{m}^3\text{/jour}\) (résultat Q5)
Calcul :
\[ \begin{aligned} D_{\text{chantier_jours}} &= \frac{18750 \, \text{m}^3}{614.4 \, \text{m}^3/\text{jour}} \\ &\approx 30.515 \, \text{jours} \end{aligned} \]

En pratique, on arrondira au nombre de jours ouvrables supérieur, soit 31 jours, car on ne peut pas travailler une fraction de journée pour terminer.

Résultat Question 6 : La durée totale nécessaire pour le terrassement est d'environ \(30.52\) jours, soit \(31\) jours en pratique.

Quiz Récapitulatif

1. La cadence de terrassement est une mesure de :

2. Le coefficient de foisonnement est utilisé pour :

3. Pour optimiser le nombre de camions servant une pelle, on cherche idéalement à ce que :

Glossaire

Cadence de Terrassement
Volume de matériau que l'ensemble des engins d'un atelier de terrassement peut excaver, transporter et mettre en œuvre par unité de temps (ex: m³/heure).
Temps de Cycle
Durée totale d'une séquence complète d'opérations pour un engin (chargement, transport, déchargement, retour, manœuvres).
Volume en Place
Volume du matériau dans son état naturel, avant excavation.
Volume Foisonné
Volume du matériau après excavation, qui est supérieur au volume en place en raison de la décompaction.
Coefficient de Foisonnement (\(C_f\))
Rapport entre le volume foisonné et le volume en place d'un sol. \(C_f = V_{\text{foisonne}} / V_{\text{place}}\).
Rendement Horaire
Quantité de travail (ex: volume) effectuée par un engin ou un atelier en une heure.
Coefficient d'Efficacité (\(E_h\))
Facteur qui tient compte des arrêts, des pauses et des aléas du chantier, réduisant le temps de travail effectif sur une période donnée (ex: 50 minutes productives par heure = 50/60 = 0.833).
Atelier de Terrassement
Ensemble coordonné d'engins (par exemple, une pelle et plusieurs camions) travaillant ensemble pour réaliser une tâche de terrassement.
Exercice : Calcul de la Cadence de Terrassement - Application Pratique

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