Études de cas pratique

EGC

Calcul du nombre de camions en terrassement

Calcul du Nombre de Camions en Terrassement

Comprendre le Calcul du Nombre de Camions

La détermination du nombre optimal de camions est une composante essentielle de la planification logistique des chantiers de terrassement. Un nombre insuffisant de camions peut entraîner des temps d'attente pour l'engin de chargement (pelle, chargeuse), réduisant ainsi son rendement et allongeant la durée du chantier. À l'inverse, un nombre excessif de camions peut provoquer des embouteillages sur le site, des temps d'attente aux points de déchargement et une augmentation inutile des coûts de location ou d'exploitation.

Le calcul du nombre de camions requis dépend principalement du rendement de l'engin de chargement, de la capacité des camions et du temps de cycle complet de chaque camion (chargement, transport aller, déchargement, transport retour, et temps morts). L'objectif est d'équilibrer le flux de matériaux excavés par l'engin de chargement avec la capacité d'évacuation de la flotte de camions.

Cet exercice vous guidera dans le calcul du nombre de camions nécessaires pour un chantier d'excavation donné.

Données de l'étude

Un chantier nécessite l'excavation et l'évacuation d'un volume total de terre en place.

Informations sur l'excavation et le transport :

  • Volume total de déblai en place à excaver (\(V_{\text{total_en_place}}\)) : \(1200 \, \text{m}^3\)
  • Rendement de la pelle hydraulique (\(R_{\text{pelle}}\)) : \(80 \, \text{m}^3\text{/heure}\) (volume en place)
  • Capacité d'un camion (\(C_{\text{camion}}\)) : \(10 \, \text{m}^3\) (volume foisonné)
  • Coefficient de foisonnement du sol (\(C_f\)) : \(1.25\)
  • Temps de cycle moyen d'un camion (\(T_{\text{cycle_camion}}\)) : \(45 \, \text{minutes}\) (incluant chargement, transport aller-retour, déchargement, attentes)
  • Durée journalière de travail effectif sur le chantier (\(T_{\text{jour}}\)) : \(7 \, \text{heures}\)
Schéma : Flux de Terrassement Pelle - Camions
Excavation Pelle (R pelle) Camion 1 Camion N Chargement Tcycle camion Optimisation du Nombre de Camions

Schéma illustrant le flux de travail entre une pelle hydraulique et les camions de transport.

Questions à traiter

  1. Calculer le volume total de terre foisonnée à évacuer (\(V_{\text{total_foisonné}}\)).
  2. Calculer le nombre de cycles de camion nécessaires pour évacuer tout le déblai.
  3. Calculer le temps total (en heures) que tous les camions passeront en transport (somme des temps de cycle).
  4. Calculer le temps total (en heures) pendant lequel la pelle sera en opération pour excaver tout le volume.
  5. En supposant que l'on souhaite que la pelle ne soit jamais en attente (c'est-à-dire que le flux d'évacuation par les camions doit être au moins égal au rendement de la pelle), calculer le nombre minimum de camions (\(N_{\text{camions}}\)) requis pour ce chantier.
  6. Si l'on dispose de 3 camions, quel sera le facteur limitant (la pelle ou les camions) et pourquoi ?

Correction : Calcul du Nombre de Camions en Terrassement

Question 1 : Volume Total de Terre Foisonnée à Évacuer (\(V_{\text{total_foisonné}}\))

Principe :

Le volume de terre en place augmente lorsqu'il est excavé, à cause du phénomène de foisonnement. Pour obtenir le volume réel qui sera transporté par les camions, on multiplie le volume en place par le coefficient de foisonnement.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{total_foisonné}} = V_{\text{total_en_place}} \times C_f\]
Données spécifiques :
  • Volume total de déblai en place (\(V_{\text{total_en_place}}\)) : \(1200 \, \text{m}^3\)
  • Coefficient de foisonnement (\(C_f\)) : \(1.25\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{total_foisonné}} &= 1200 \, \text{m}^3 \times 1.25 \\ &= 1500 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]

Le volume total de terre foisonnée à évacuer est de 1500 mètres cubes.

Résultat Question 1 : Le volume total de terre foisonnée est \(V_{\text{total_foisonné}} = 1500 \, \text{m}^3\).

Question 2 : Nombre de Cycles de Camion Nécessaires

Principe :

Pour savoir combien de voyages de camion seront nécessaires, on divise le volume total de terre foisonnée à évacuer par la capacité d'un seul camion. Comme on ne peut pas faire une fraction de voyage, on arrondit au nombre entier supérieur.

Formule(s) utilisée(s) :
\[N_{\text{cycles_camion}} = \text{ArrondiSup}\left(\frac{V_{\text{total_foisonné}}}{C_{\text{camion}}}\right)\]
Données spécifiques :
  • Volume total foisonné (\(V_{\text{total_foisonné}}\)) : \(1500 \, \text{m}^3\)
  • Capacité d'un camion (\(C_{\text{camion}}\)) : \(10 \, \text{m}^3\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{cycles_camion}} &= \frac{1500 \, \text{m}^3}{10 \, \text{m}^3\text{/cycle}} \\ &= 150 \, \text{cycles} \end{aligned} \]

Il faudra 150 cycles de camion pour évacuer toute la terre.

Résultat Question 2 : Le nombre de cycles de camion nécessaires est de \(150\).

Question 3 : Temps Total de Transport par les Camions

Principe :

Le temps total que tous les camions combinés passeront à effectuer des cycles est le nombre total de cycles multiplié par le temps d'un seul cycle. Cela représente la "charge de travail" totale pour la flotte de camions.

Formule(s) utilisée(s) :
\[T_{\text{transport_total}} = N_{\text{cycles_camion}} \times T_{\text{cycle_camion}}\]

Il faut s'assurer que les unités de temps sont cohérentes. Convertissons le temps de cycle du camion en heures : \(45 \, \text{minutes} = 45/60 \, \text{h} = 0.75 \, \text{h}\).

Données spécifiques :
  • Nombre de cycles de camion (\(N_{\text{cycles_camion}}\)) : \(150\)
  • Temps de cycle d'un camion (\(T_{\text{cycle_camion}}\)) : \(45 \, \text{minutes} = 0.75 \, \text{h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{transport_total}} &= 150 \, \text{cycles} \times 0.75 \, \text{h/cycle} \\ &= 112.5 \, \text{heures} \end{aligned} \]

Au total, 112.5 heures de "temps camion" seront nécessaires.

Résultat Question 3 : Le temps total de transport par les camions est de \(112.5 \, \text{heures}\).

Question 4 : Temps Total d'Opération de la Pelle

Principe :

Le temps total pendant lequel la pelle sera en opération est déterminé par le volume total de terre en place à excaver et le rendement de la pelle (volume excavé par heure).

Formule(s) utilisée(s) :
\[T_{\text{pelle}} = \frac{V_{\text{total_en_place}}}{R_{\text{pelle}}}\]
Données spécifiques :
  • Volume total en place (\(V_{\text{total_en_place}}\)) : \(1200 \, \text{m}^3\)
  • Rendement de la pelle (\(R_{\text{pelle}}\)) : \(80 \, \text{m}^3\text{/h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{pelle}} &= \frac{1200 \, \text{m}^3}{80 \, \text{m}^3\text{/h}} \\ &= 15 \, \text{heures} \end{aligned} \]

La pelle devra fonctionner pendant 15 heures pour excaver toute la terre.

Résultat Question 4 : Le temps total d'opération de la pelle est de \(15 \, \text{heures}\).

Question 5 : Nombre Minimum de Camions Requis

Principe :

Pour que la pelle ne soit jamais en attente, la capacité d'évacuation de la flotte de camions doit être au moins égale au rendement de la pelle. Le rendement d'un camion est sa capacité divisée par son temps de cycle. Le rendement de la flotte est le rendement d'un camion multiplié par le nombre de camions. Donc, \(N_{\text{camions}} \times \frac{C_{\text{camion}}}{T_{\text{cycle_camion}}} \geq R_{\text{pelle}}\) (attention aux unités, notamment le volume foisonné pour le camion et en place pour la pelle). Une approche plus simple est de comparer le temps total de travail de la pelle au temps total de transport des camions. Si le chantier doit être terminé dans le temps d'opération de la pelle, alors le nombre de camions doit permettre d'effectuer les 112.5 heures de "temps camion" en 15 heures de temps réel.

Rendement de la pelle en volume foisonné : \(R_{\text{pelle_foisonné}} = R_{\text{pelle}} \times C_f = 80 \, \text{m}^3\text{/h} \times 1.25 \)\(= 100 \, \text{m}^3\text{/h}\) (foisonné).

Rendement d'un camion (volume foisonné par heure) : \(R_{\text{camion_unitaire}} = \frac{C_{\text{camion}}}{T_{\text{cycle_camion}}} \)\(= \frac{10 \, \text{m}^3}{0.75 \, \text{h}} \approx 13.33 \, \text{m}^3\text{/h}\).

Formule(s) utilisée(s) :
\[N_{\text{camions}} = \text{ArrondiSup}\left(\frac{R_{\text{pelle_foisonné}}}{R_{\text{camion_unitaire}}}\right)\] Ou, plus directement :
\[N_{\text{camions}} = \text{ArrondiSup}\left(\frac{\text{Temps total de transport camions}}{\text{Temps total d'opération pelle}}\right) \] \[N_{\text{camions}} = \text{ArrondiSup}\left(\frac{T_{\text{transport_total}}}{T_{\text{pelle}}}\right)\]
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{camions}} &= \text{ArrondiSup}\left(\frac{112.5 \, \text{heures}}{15 \, \text{heures}}\right) \\ &= \text{ArrondiSup}(7.5) \\ &= 8 \, \text{camions} \end{aligned} \]

Il faudrait donc au minimum 8 camions pour que la pelle ne soit pas ralentie.

Résultat Question 5 : Le nombre minimum de camions requis est de \(8\).

Question 6 : Facteur Limitant avec 3 Camions

Principe :

Si l'on dispose de seulement 3 camions, il faut calculer le temps que mettront ces 3 camions pour évacuer toute la terre et le comparer au temps de travail de la pelle.

Temps nécessaire pour les 3 camions pour effectuer les 150 cycles :
Chaque camion fait \(1 / 0.75 \approx 1.333\) cycles par heure.
Avec 3 camions, la flotte fait \(3 \times 1.333 \approx 4\) cycles par heure.
Temps pour 150 cycles = \(150 \, \text{cycles} / 4 \, \text{cycles/h} = 37.5 \, \text{heures}\).

Analyse :

Temps d'opération de la pelle : \(15 \, \text{heures}\).
Temps nécessaire pour les 3 camions pour évacuer tout le déblai : \(37.5 \, \text{heures}\).

Puisque \(37.5 \, \text{heures} > 15 \, \text{heures}\), les camions prendront plus de temps que la pelle. La pelle sera donc souvent en attente de camions.

Résultat Question 6 : Avec 3 camions, le facteur limitant est la flotte de camions. La pelle attendra les camions car l'évacuation prendra \(37.5 \, \text{heures}\) alors que la pelle peut excaver le tout en \(15 \, \text{heures}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si le temps de cycle d'un camion diminue (par exemple, route améliorée), le nombre de camions nécessaires pour ne pas retarder la pelle :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

7. Le rendement d'une pelle hydraulique est typiquement exprimé en :

8. La capacité d'un camion est généralement exprimée en :

9. Pour optimiser un chantier, on cherche à ce que le rendement de la flotte de camions soit :

Glossaire

Temps de Cycle (Engin)
Durée totale pour qu'un engin (pelle, camion) accomplisse une séquence complète de son travail et revienne à sa position de départ.
Rendement (Pelle)
Volume de matériau qu'une pelle peut excaver et charger par unité de temps (généralement m³/heure en place).
Capacité (Camion)
Volume maximal de matériau qu'un camion peut transporter dans sa benne (généralement exprimé en volume foisonné).
Foisonnement
Augmentation du volume d'un sol lorsqu'il est excavé, due à la décompaction.
Coefficient de Foisonnement (\(C_f\))
Rapport entre le volume foisonné et le volume en place du sol.
Coefficient d'Efficacité
Facteur (inférieur à 1) qui réduit le rendement théorique d'un engin ou d'un chantier pour tenir compte des conditions réelles (arrêts, manœuvres, fatigue, etc.).
Calcul du Temps de Transport en Terrassement - Exercice d'Application

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