Études de cas pratique

EGC

Cycle de bulldozer en terrassement

Cycle de Bulldozer en Terrassement

Comprendre le Cycle de Bulldozer en Terrassement

Le bulldozer, ou bouteur, est un engin de terrassement essentiel pour le refoulement de matériaux sur de courtes distances, le nivellement, le décapage de la terre végétale, ou encore l'aide au chargement de décapeuses. Son efficacité dépend grandement de la bonne compréhension et de l'optimisation de son cycle de travail.

Cet exercice a pour objectifs de :

  • Décomposer les différentes phases du cycle de travail d'un bulldozer.
  • Calculer les temps de chaque phase en fonction des caractéristiques de l'engin et du chantier.
  • Déterminer le temps de cycle total du bulldozer.
  • Estimer le rendement horaire théorique de l'engin.

Données de l'Exercice

Un bulldozer est utilisé pour refouler des matériaux sur un chantier de terrassement.

Caractéristiques du bulldozer et du chantier :

  • Capacité nominale de la lame (\(C_{\text{lame}}\)) : \(3.5 \, \text{m}^3\)
  • Distance moyenne de refoulement (\(D_{\text{refoulement}}\)) : \(60 \, \text{m}\)
  • Vitesse moyenne en marche avant (phase de refoulement) (\(V_{\text{avant}}\)) : \(2.0 \, \text{km/h}\)
  • Vitesse moyenne en marche arrière (phase de retour à vide) (\(V_{\text{arriere}}\)) : \(4.5 \, \text{km/h}\)
  • Temps fixe de chargement de la lame (prise de la passe) (\(T_{\text{chargement}}\)) : \(0.25 \, \text{minutes}\)
  • Temps fixe de déchargement et d'étalement sommaire (\(T_{\text{dechargement}}\)) : \(0.15 \, \text{minutes}\)
  • Temps fixe pour les virages et changements de vitesse par cycle (\(T_{\text{virages}}\)) : \(0.12 \, \text{minutes}\)
  • Coefficient de remplissage de la lame (\(k_{\text{remplissage}}\)) : \(0.85\) (indique que la lame ne transporte pas sa capacité nominale à chaque cycle)
  • Coefficient d'efficacité du chantier (rendement horaire) (\(E_h\)) : \(50 \, \text{minutes/heure}\) (soit \(50/60 \approx 0.833\))
Schéma du Cycle d'un Bulldozer
Refoulement D refoulement, V avant T chargement au début Retour à vide D refoulement, V arriere T virages T dechargement ici Cycle de Travail d'un Bulldozer

Schéma illustrant les phases principales du cycle d'un bulldozer.

Questions à Traiter

  1. Convertir les vitesses du bulldozer (\(V_{\text{avant}}\) et \(V_{\text{arriere}}\)) de km/h en m/min.
  2. Calculer le temps de refoulement (\(T_{\text{refoulement}}\)) en minutes.
  3. Calculer le temps de retour à vide (\(T_{\text{retour}}\)) en minutes.
  4. Calculer la somme des temps fixes par cycle (\(T_{\text{fixes_cycle}}\)) en minutes.
  5. Calculer le temps de cycle de base du bulldozer (\(T_{\text{cycle_base}}\)) en minutes.
  6. Calculer le volume réel de matériau déplacé par cycle (\(V_{\text{par_cycle}}\)) en \(\text{m}^3\).
  7. Calculer le nombre théorique de cycles réalisables par heure effective de travail.
  8. Calculer le rendement horaire théorique du bulldozer (\(R_h\)) en \(\text{m}^3\text{/h}\).

Correction : Cycle de Bulldozer en Terrassement

Question 1 : Conversion des vitesses en m/min

Principe :

Pour convertir une vitesse de km/h en m/min, on multiplie par 1000 (pour convertir km en m) et on divise par 60 (pour convertir heures en minutes).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V \, (\text{m/min}) = V \, (\text{km/h}) \times \frac{1000 \, \text{m/km}}{60 \, \text{min/h}} = V \, (\text{km/h}) \times \frac{1000}{60} \]
Données spécifiques :
  • \(V_{\text{avant}} = 2.0 \, \text{km/h}\)
  • \(V_{\text{arriere}} = 4.5 \, \text{km/h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{avant_m_min}} &= 2.0 \, \text{km/h} \times \frac{1000}{60} \, \frac{\text{m/min}}{\text{km/h}} \\ &= 2.0 \times 16.666... \, \text{m/min} \\ &\approx 33.33 \, \text{m/min} \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} V_{\text{arriere_m_min}} &= 4.5 \, \text{km/h} \times \frac{1000}{60} \, \frac{\text{m/min}}{\text{km/h}} \\ &= 4.5 \times 16.666... \, \text{m/min} \\ &= 75.0 \, \text{m/min} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 :
  • \(V_{\text{avant}} \approx 33.33 \, \text{m/min}\)
  • \(V_{\text{arriere}} = 75.0 \, \text{m/min}\)

Quiz Intermédiaire (Q1) : Une vitesse de \(6 \, \text{km/h}\) équivaut à :

Question 2 : Temps de refoulement (\(T_{\text{refoulement}}\)) en minutes

Principe :

Le temps de refoulement est le temps passé par le bulldozer à pousser les matériaux. Il se calcule en divisant la distance de refoulement par la vitesse en marche avant (convertie en m/min).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{refoulement}} = \frac{D_{\text{refoulement}}}{V_{\text{avant_m_min}}} \]
Données spécifiques :
  • \(D_{\text{refoulement}} = 60 \, \text{m}\)
  • \(V_{\text{avant_m_min}} \approx 33.33 \, \text{m/min}\) (résultat Q1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{refoulement}} &= \frac{60 \, \text{m}}{33.33 \, \text{m/min}} \\ &\approx 1.80 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le temps de refoulement est \(T_{\text{refoulement}} \approx 1.80 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q2) : Si la distance de refoulement augmente, le temps de refoulement (à vitesse constante) :

Question 3 : Temps de retour à vide (\(T_{\text{retour}}\)) en minutes

Principe :

Le temps de retour à vide est le temps que met le bulldozer pour revenir à son point de départ après avoir déchargé les matériaux. Il se calcule en divisant la distance de retour (égale à la distance de refoulement) par la vitesse en marche arrière (convertie en m/min).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{retour}} = \frac{D_{\text{refoulement}}}{V_{\text{arriere_m_min}}} \]
Données spécifiques :
  • \(D_{\text{refoulement}} = 60 \, \text{m}\)
  • \(V_{\text{arriere_m_min}} = 75.0 \, \text{m/min}\) (résultat Q1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{retour}} &= \frac{60 \, \text{m}}{75.0 \, \text{m/min}} \\ &= 0.80 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le temps de retour à vide est \(T_{\text{retour}} = 0.80 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q3) : Si la vitesse de retour à vide du bulldozer augmente, le temps de retour (pour une même distance) :

Question 4 : Somme des temps fixes par cycle (\(T_{\text{fixes_cycle}}\)) en minutes

Principe :

Les temps fixes sont les durées constantes à chaque cycle, indépendamment des distances. Ils incluent le chargement, le déchargement et les manœuvres.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{fixes_cycle}} = T_{\text{chargement}} + T_{\text{dechargement}} + T_{\text{virages}} \]
Données spécifiques :
  • \(T_{\text{chargement}} = 0.25 \, \text{minutes}\)
  • \(T_{\text{dechargement}} = 0.15 \, \text{minutes}\)
  • \(T_{\text{virages}} = 0.12 \, \text{minutes}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{fixes_cycle}} &= 0.25 \, \text{min} + 0.15 \, \text{min} + 0.12 \, \text{min} \\ &= 0.52 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : La somme des temps fixes par cycle est \(T_{\text{fixes_cycle}} = 0.52 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q4) : Lequel de ces temps n'est généralement PAS considéré comme un "temps fixe" dans le cycle d'un bulldozer ?

Question 5 : Temps de cycle de base du bulldozer (\(T_{\text{cycle_base}}\)) en minutes

Principe :

Le temps de cycle de base est la somme de tous les temps calculés précédemment : temps de refoulement, temps de retour à vide, et somme des temps fixes.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{cycle_base}} = T_{\text{refoulement}} + T_{\text{retour}} + T_{\text{fixes_cycle}} \]
Données spécifiques (résultats précédents) :
  • \(T_{\text{refoulement}} \approx 1.80 \, \text{minutes}\) (résultat Q2)
  • \(T_{\text{retour}} = 0.80 \, \text{minutes}\) (résultat Q3)
  • \(T_{\text{fixes_cycle}} = 0.52 \, \text{minutes}\) (résultat Q4)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{cycle_base}} &\approx 1.80 \, \text{min} + 0.80 \, \text{min} + 0.52 \, \text{min} \\ &\approx 3.12 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : Le temps de cycle de base du bulldozer est \(T_{\text{cycle_base}} \approx 3.12 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q5) : Pour réduire le temps de cycle de base d'un bulldozer, sur quel(s) élément(s) un chef de chantier peut-il principalement agir ?

Question 6 : Volume réel de matériau déplacé par cycle (\(V_{\text{par_cycle}}\)) en \(\text{m}^3\)

Principe :

Le volume réel déplacé par cycle est la capacité nominale de la lame affectée par le coefficient de remplissage, qui tient compte du fait que la lame n'est pas toujours parfaitement pleine.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{par_cycle}} = C_{\text{lame}} \times k_{\text{remplissage}} \]
Données spécifiques :
  • \(C_{\text{lame}} = 3.5 \, \text{m}^3\)
  • \(k_{\text{remplissage}} = 0.85\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{par_cycle}} &= 3.5 \, \text{m}^3 \times 0.85 \\ &= 2.975 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 6 : Le volume réel de matériau déplacé par cycle est \(V_{\text{par_cycle}} = 2.975 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q6) : Un coefficient de remplissage de lame de 1.0 signifierait que :

Question 7 : Nombre théorique de cycles réalisables par heure effective de travail

Principe :

Le nombre de cycles par heure effective se calcule en divisant le nombre de minutes effectives de travail dans une heure (donné par le coefficient d'efficacité) par le temps de cycle de base.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ N_{\text{cycles/heure_effective}} = \frac{E_h \, (\text{minutes/heure})}{T_{\text{cycle_base}} \, (\text{minutes/cycle})} \]
Données spécifiques :
  • \(E_h = 50 \, \text{minutes/heure}\)
  • \(T_{\text{cycle_base}} \approx 3.12 \, \text{minutes/cycle}\) (résultat Q5)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{cycles/heure_effective}} &= \frac{50 \, \text{min/h}}{3.12 \, \text{min/cycle}} \\ &\approx 16.025 \, \text{cycles/heure} \end{aligned} \]

En pratique, on ne peut pas réaliser une fraction de cycle, mais ce chiffre sert au calcul du rendement.

Résultat Question 7 : Le nombre théorique de cycles par heure effective est d'environ \(16.03 \, \text{cycles/heure}\).

Quiz Intermédiaire (Q7) : Si le coefficient d'efficacité du chantier (\(E_h\)) diminue (par exemple, de 50 min/h à 45 min/h), le nombre de cycles réalisables par heure :

Question 8 : Rendement horaire théorique du bulldozer (\(R_h\)) en \(\text{m}^3\text{/h}\)

Principe :

Le rendement horaire est le volume total de matériau que le bulldozer peut déplacer en une heure de travail effective. Il est le produit du nombre de cycles par heure effective par le volume réel déplacé à chaque cycle.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ R_h = N_{\text{cycles/heure_effective}} \times V_{\text{par_cycle}} \]
Données spécifiques :
  • \(N_{\text{cycles/heure_effective}} \approx 16.025 \, \text{cycles/heure}\) (résultat Q7)
  • \(V_{\text{par_cycle}} = 2.975 \, \text{m}^3\text{/cycle}\) (résultat Q6)
Calcul :
\[ \begin{aligned} R_h &= 16.025 \, \text{cycles/h} \times 2.975 \, \text{m}^3\text{/cycle} \\ &\approx 47.67 \, \text{m}^3\text{/h} \end{aligned} \]
Résultat Question 8 : Le rendement horaire théorique du bulldozer est \(R_h \approx 47.67 \, \text{m}^3\text{/h}\).

Quiz Intermédiaire (Q8) : Pour augmenter le rendement horaire d'un bulldozer, on peut chercher à :

Quiz Récapitulatif

1. Le temps de cycle d'un bulldozer est influencé par :

2. Un coefficient de remplissage de lame inférieur à 1 signifie que :

3. Le rendement horaire d'un bulldozer est exprimé en :

Glossaire

Bulldozer (Bouteur)
Engin de chantier sur chenilles équipé d'une large lame frontale servant à pousser des matériaux (terre, sable, gravats, etc.).
Cycle de Travail
Séquence complète d'opérations effectuées par un engin pour réaliser une tâche. Pour un bulldozer, cela inclut typiquement le chargement, le refoulement, le déchargement et le retour à vide.
Refoulement
Action de pousser les matériaux avec la lame du bulldozer sur une certaine distance.
Temps Fixes
Durées des opérations d'un cycle qui ne dépendent pas de la distance parcourue (ex: temps de chargement, de virage).
Temps Variables
Durées des opérations d'un cycle qui dépendent des distances et des vitesses (ex: temps de refoulement, temps de retour).
Coefficient de Remplissage (lame)
Rapport entre le volume réel de matériau poussé par la lame et la capacité théorique (nominale) de cette lame. Il est souvent inférieur à 1.
Coefficient d'Efficacité (Rendement Horaire)
Facteur qui tient compte des arrêts, des pauses et des aléas du chantier, réduisant le temps de travail effectif sur une heure. Exprimé souvent en minutes de travail effectif par heure (ex: 50 min/h).
Rendement Horaire
Quantité de matériau (en volume, ex: \(\text{m}^3\)) qu'un engin peut traiter ou déplacer en une heure de travail effective.
Exercice : Cycle de Bulldozer en Terrassement - Application Pratique

D’autres exercices en terrassement :

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *