Études de cas pratique

EGC

Calcul du Temps de Chargement d’un Camion

Calcul du Temps de Chargement d’un Camion en Terrassement

Comprendre le Calcul du Temps de Chargement d’un Camion en Terrassement

Le temps de chargement d'un camion par un engin d'excavation (comme une pelle hydraulique) est une composante essentielle du cycle de travail global des engins de transport sur un chantier de terrassement. Un calcul précis de ce temps permet d'optimiser le nombre de camions à affecter à une pelle, d'équilibrer les rendements et de minimiser les temps d'attente, contribuant ainsi à la productivité et à la maîtrise des coûts du projet.

Cet exercice a pour objectifs de :

  • Calculer le volume réel de matériau chargé par la pelle à chaque cycle de godet.
  • Convertir la capacité d'un camion (donnée en volume foisonné) en volume de matériau en place.
  • Déterminer le nombre de cycles de godet nécessaires pour remplir un camion.
  • Calculer le temps total de chargement d'un camion.

Données de l'Exercice

Sur un chantier de terrassement, une pelle hydraulique charge des camions avec des matériaux excavés.

Caractéristiques de la pelle hydraulique :

  • Capacité nominale du godet (\(C_g\)) : \(2.5 \, \text{m}^3\) (volume en place)
  • Temps de cycle moyen de la pelle (\(T_{c,pelle}\)) : \(0.5 \, \text{minutes/cycle}\) (ce temps inclut le creusement, la rotation pour charger le camion, le vidage du godet, et le retour en position de creusement)
  • Coefficient de remplissage du godet (\(k_g\)) : \(0.90\)

Caractéristiques du camion :

  • Capacité de la benne (\(C_c\)) : \(15 \, \text{m}^3\) (volume foisonné)

Caractéristiques du sol :

  • Coefficient de foisonnement (\(C_f\)) : \(1.20\)
Schéma du Chargement d'un Camion par une Pelle
Sol à excaver Pelle Camion Opération de Chargement

Illustration du chargement d'un camion par une pelle hydraulique.

Questions à Traiter

  1. Calculer le volume réel de matériau (en place) chargé par la pelle à chaque cycle de godet (\(V_{g,reel}\)).
  2. Calculer la capacité du camion exprimée en volume de matériau en place (\(C_{c,place}\)).
  3. Calculer le nombre de cycles de godet (\(N_g\)) nécessaires pour remplir complètement un camion.
  4. Calculer le temps de chargement total d'un camion (\(T_{\text{chargement,camion}}\)) par la pelle en minutes.

Correction : Calcul du Temps de Chargement d’un Camion en Terrassement

Question 1 : Volume réel de matériau (en place) chargé par la pelle à chaque cycle de godet (\(V_{g,reel}\))

Principe :

Le volume réel de matériau que la pelle charge à chaque coup de godet n'est pas toujours égal à la capacité théorique du godet. Le coefficient de remplissage (\(k_g\)) tient compte de l'efficacité du remplissage du godet en fonction du type de sol, de l'habileté de l'opérateur, etc. Le volume réel est donc la capacité nominale multipliée par ce coefficient.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{g,reel} = C_g \times k_g \]
Données spécifiques :
  • \(C_g = 2.5 \, \text{m}^3\) (volume en place)
  • \(k_g = 0.90\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{g,reel} &= 2.5 \, \text{m}^3 \times 0.90 \\ &= 2.25 \, \text{m}^3 \text{ (en place)} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le volume réel de matériau (en place) chargé par la pelle à chaque cycle de godet est \(V_{g,reel} = 2.25 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q1) : Si le coefficient de remplissage du godet (\(k_g\)) était de 1.0, cela signifierait que :

Question 2 : Capacité du camion exprimée en volume de matériau en place (\(C_{c,place}\))

Principe :

La capacité du camion est donnée en volume foisonné (volume après excavation). Pour la comparer au volume chargé par la pelle (qui est en volume en place), il faut convertir la capacité du camion en volume en place. On utilise pour cela le coefficient de foisonnement (\(C_f\)). Le volume en place est le volume foisonné divisé par le coefficient de foisonnement.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ C_{c,place} = \frac{C_c}{C_f} \]
Données spécifiques :
  • \(C_c = 15 \, \text{m}^3\) (volume foisonné)
  • \(C_f = 1.20\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} C_{c,place} &= \frac{15 \, \text{m}^3}{1.20} \\ &= 12.5 \, \text{m}^3 \text{ (en place)} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : La capacité du camion en volume de matériau en place est \(C_{c,place} = 12.5 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q2) : Si le coefficient de foisonnement (\(C_f\)) était plus élevé (par exemple 1.30 au lieu de 1.20), la capacité en place du camion (\(C_{c,place}\)) pour une même capacité foisonnée serait :

Question 3 : Nombre de cycles de godet (\(N_g\)) nécessaires pour remplir un camion

Principe :

Le nombre de cycles de godet (ou "godets") nécessaires pour remplir un camion est la capacité du camion en volume en place divisée par le volume réel chargé par la pelle à chaque cycle de godet. Comme on ne peut pas effectuer une fraction de cycle de godet pour remplir un camion, on arrondit toujours au nombre entier supérieur.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ N_g = \text{Plafond} \left( \frac{C_{c,place}}{V_{g,reel}} \right) \]
Données spécifiques :
  • \(C_{c,place} = 12.5 \, \text{m}^3\) (résultat Q2)
  • \(V_{g,reel} = 2.25 \, \text{m}^3\text{/cycle_pelle}\) (résultat Q1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_g &= \text{Plafond} \left( \frac{12.5 \, \text{m}^3}{2.25 \, \text{m}^3/\text{cycle}} \right) \\ &= \text{Plafond} (5.555...) \\ &\Rightarrow 6 \, \text{cycles de godet} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Il faut \(6\) cycles de godet pour remplir un camion.

Quiz Intermédiaire (Q3) : Si la capacité du godet (\(C_g\)) était plus grande, le nombre de cycles de godet (\(N_g\)) pour remplir le même camion serait :

Question 4 : Temps de chargement total d'un camion (\(T_{\text{chargement,camion}}\)) par la pelle en minutes

Principe :

Le temps total pour charger un camion est le produit du nombre de cycles de godet nécessaires par le temps de cycle moyen de la pelle.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{chargement,camion}} = N_g \times T_{c,pelle} \]
Données spécifiques :
  • \(N_g = 6 \, \text{cycles de godet}\) (résultat Q3)
  • \(T_{c,pelle} = 0.5 \, \text{minutes/cycle}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{chargement,camion}} &= 6 \, \text{cycles} \times 0.5 \, \text{minutes/cycle} \\ &= 3.0 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : Le temps de chargement total d'un camion par la pelle est \(T_{\text{chargement,camion}} = 3.0 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q4) : Si le temps de cycle de la pelle (\(T_{c,pelle}\)) augmente, le temps de chargement total d'un camion :

Quiz Récapitulatif

1. Le volume "en place" d'un matériau est :

2. Le coefficient de foisonnement (\(C_f\)) est utilisé pour :

3. Pour déterminer le nombre de godets nécessaires pour remplir un camion, il faut comparer :

Glossaire

Pelle Hydraulique
Engin de chantier utilisé pour excaver des matériaux grâce à un godet monté sur un bras articulé.
Godet
Partie de la pelle qui creuse et contient les matériaux.
Capacité Nominale (Godet/Benne)
Volume théorique maximal que peut contenir le godet ou la benne.
Coefficient de Remplissage
Rapport entre le volume réel de matériau chargé et la capacité nominale. Il est généralement inférieur à 1.
Temps de Cycle (Pelle)
Durée nécessaire à la pelle pour effectuer une opération complète de creusement, rotation, vidage et retour.
Volume en Place
Volume du sol ou des matériaux dans leur état naturel, avant toute perturbation (excavation, foisonnement).
Volume Foisonné
Volume occupé par les matériaux après avoir été excavés. Ce volume 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 (\(V_{\text{foisonne}} / V_{\text{place}}\)). Il est toujours supérieur à 1.
Benne (de camion)
Partie du camion destinée à recevoir et transporter les matériaux.
Exercice : Calcul du Temps de Chargement d’un Camion en Terrassement - Application Pratique

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