Études de cas pratique

EGC

Optimisation du Temps de Compactage

Optimisation du Temps de Compactage en Terrassement

Comprendre l'Optimisation du Temps de Compactage

Le compactage est une opération cruciale en terrassement qui vise à augmenter la densité du sol ou des matériaux de remblai, améliorant ainsi leur portance, leur stabilité et réduisant leur perméabilité. L'optimisation du temps de compactage est essentielle pour la productivité et la rentabilité d'un chantier. Elle implique de déterminer le nombre de passes d'un engin de compactage (rouleau, plaque vibrante, pilonneuse) nécessaire pour atteindre la densité requise, ainsi que le temps total pour compacter un volume ou une surface donnée.

Le temps de compactage dépend de plusieurs facteurs :

  • Le volume ou la surface à compacter.
  • L'épaisseur des couches de matériau : Le compactage se fait par couches successives d'épaisseur contrôlée.
  • La largeur de travail de l'engin de compactage.
  • La vitesse de déplacement de l'engin.
  • Le nombre de passes : Nombre de fois que l'engin doit passer sur une même zone pour atteindre le compactage désiré.
  • Le coefficient d'efficacité : Prend en compte les temps morts, les chevauchements, les virages, etc.

Cet exercice se concentre sur le calcul du temps nécessaire pour compacter une surface de remblai.

Données de l'étude

On doit compacter une couche de remblai pour une plateforme.

Caractéristiques du remblai et du compacteur :

  • Surface totale de la plateforme à compacter (\(S_{\text{plateforme}}\)) : \(800 \, \text{m}^2\)
  • Épaisseur de la couche de remblai à compacter (\(e_{\text{couche}}\)) : \(0.25 \, \text{m}\) (après compactage)
  • Largeur de travail effective du rouleau compacteur (\(L_{\text{rouleau}}\)) : \(1.80 \, \text{m}\)
  • Vitesse moyenne de travail du rouleau (\(V_{\text{rouleau}}\)) : \(3 \, \text{km/h}\)
  • Nombre de passes nécessaires pour atteindre la densité requise (\(N_p\)) : \(6\) passes
  • Coefficient d'efficacité du chantier (incluant chevauchements, virages, pauses) (\(k_e\)) : \(0.75\)
Schéma : Opération de Compactage
Couche de Remblai e_couche Compacteur L_rouleau V_rouleau S_plateforme Compactage d'une Couche

Schéma illustrant un rouleau compacteur travaillant sur une couche de remblai.

Questions à traiter

  1. Convertir la vitesse du rouleau en m/minute.
  2. Calculer la surface compactée par le rouleau en une heure de travail théorique (sans considérer le nombre de passes ni l'efficacité).
  3. Calculer le rendement surfacique théorique du rouleau pour une seule passe (\(R_{s,th}\)) en m²/heure.
  4. Calculer le rendement surfacique théorique du rouleau en tenant compte du nombre de passes (\(R_{s,th,Np}\)) en m²/heure.
  5. Calculer le rendement surfacique effectif du rouleau (\(R_{s,eff}\)) en m²/heure.
  6. Calculer le temps total nécessaire pour compacter la plateforme (\(T_{\text{compactage_total}}\)) en heures.

Correction : Calcul du Temps de Compactage

Question 1 : Conversion de la Vitesse du Rouleau

Principe :

La vitesse est donnée en km/h. Pour faciliter les calculs avec des temps souvent exprimés en minutes ou des surfaces en m², il est utile de la convertir en m/minute. \(1 \, \text{km} = 1000 \, \text{m}\) et \(1 \, \text{heure} = 60 \, \text{minutes}\).

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{rouleau (m/min)}} = V_{\text{rouleau (km/h)}} \times \frac{1000 \, \text{m/km}}{60 \, \text{min/h}}\]
Données spécifiques :
  • Vitesse du rouleau (\(V_{\text{rouleau}}\)) : \(3 \, \text{km/h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{rouleau (m/min)}} &= 3 \, \text{km/h} \times \frac{1000}{60} \, \frac{\text{m/min}}{\text{km/h}} \\ &= 3 \times \frac{1000}{60} \, \text{m/min} \\ &= 3 \times 16.666... \, \text{m/min} \\ &= 50 \, \text{m/min} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La vitesse du rouleau est de \(50 \, \text{m/minute}\).

Question 2 : Surface Compactée par Heure Théorique (1 passe, 100% efficacité)

Principe :

La surface que le rouleau peut théoriquement couvrir en une heure, en effectuant une seule passe et sans aucune perte de temps, est le produit de sa largeur de travail par la distance qu'il parcourt en une heure (sa vitesse en m/h).

Vitesse en m/h : \(3 \, \text{km/h} = 3000 \, \text{m/h}\).

Formule(s) utilisée(s) :
\[S_{\text{couverte/h_th}} = L_{\text{rouleau}} \times V_{\text{rouleau (m/h)}}\]
Données spécifiques :
  • Largeur de travail du rouleau (\(L_{\text{rouleau}}\)) : \(1.80 \, \text{m}\)
  • Vitesse du rouleau (\(V_{\text{rouleau}}\)) : \(3000 \, \text{m/h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} S_{\text{couverte/h_th}} &= 1.80 \, \text{m} \times 3000 \, \text{m/h} \\ &= 5400 \, \text{m}^2\text{/h} \end{aligned} \]

Théoriquement, le rouleau pourrait couvrir 5400 m² en une heure avec une seule passe.

Résultat Question 2 : La surface théoriquement compactée en une heure (1 passe, 100% efficacité) est de \(5400 \, \text{m}^2\text{/h}\).

Question 3 : Rendement Surfacique Théorique pour une Seule Passe (\(R_{s,th}\))

Principe :

C'est la même valeur que celle calculée à la question précédente. Le rendement surfacique théorique pour une passe est la surface que le compacteur peut couvrir en une heure avec sa largeur de travail et sa vitesse, sans tenir compte du nombre de passes ou de l'efficacité.

Formule(s) utilisée(s) :
\[R_{s,th} = L_{\text{rouleau}} \times V_{\text{rouleau (m/h)}}\]
Calcul :
\[ R_{s,th} = 1.80 \, \text{m} \times (3 \times 1000 \, \text{m/h}) = 5400 \, \text{m}^2\text{/h} \]
Résultat Question 3 : Le rendement surfacique théorique pour une seule passe est \(R_{s,th} = 5400 \, \text{m}^2\text{/h}\).

Question 4 : Rendement Surfacique Théorique Tenant Compte du Nombre de Passes (\(R_{s,th,Np}\))

Principe :

Si plusieurs passes sont nécessaires pour atteindre le compactage désiré, le rendement surfacique (la surface de plateforme effectivement compactée par heure) diminue. On divise le rendement surfacique pour une seule passe par le nombre de passes requises.

Formule(s) utilisée(s) :
\[R_{s,th,Np} = \frac{R_{s,th}}{N_p}\]
Données spécifiques :
  • Rendement surfacique théorique (1 passe) (\(R_{s,th}\)) : \(5400 \, \text{m}^2\text{/h}\)
  • Nombre de passes (\(N_p\)) : \(6\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} R_{s,th,Np} &= \frac{5400 \, \text{m}^2\text{/h}}{6} \\ &= 900 \, \text{m}^2\text{/h} \end{aligned} \]

En tenant compte des 6 passes, le rendement théorique pour compacter une surface donnée est de 900 m²/h.

Résultat Question 4 : Le rendement surfacique théorique tenant compte du nombre de passes est \(R_{s,th,Np} = 900 \, \text{m}^2\text{/h}\).

Question 5 : Rendement Surfacique Effectif (\(R_{s,eff}\))

Principe :

Le rendement effectif prend en compte l'efficacité réelle du chantier (temps perdus, chevauchements, etc.). On multiplie le rendement théorique (qui tient déjà compte du nombre de passes) par le coefficient d'efficacité.

Formule(s) utilisée(s) :
\[R_{s,eff} = R_{s,th,Np} \times k_e\]
Données spécifiques :
  • Rendement surfacique théorique (avec passes) (\(R_{\text{s,th,Np}}\)) : \(900 \, \text{m}^2\text{/h}\)
  • Coefficient d'efficacité (\(k_e\)) : \(0.75\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} R_{s,eff} &= 900 \, \text{m}^2\text{/h} \times 0.75 \\ &= 675 \, \text{m}^2\text{/h} \end{aligned} \]

Le rouleau compacte effectivement 675 m² de plateforme par heure de travail.

Résultat Question 5 : Le rendement surfacique effectif du rouleau est \(R_{s,eff} = 675 \, \text{m}^2\text{/h}\).

Question 6 : Temps Total pour Compacter la Plateforme (\(T_{\text{compactage_total}}\))

Principe :

Le temps total nécessaire pour compacter toute la surface de la plateforme est obtenu en divisant la surface totale par le rendement surfacique effectif du rouleau.

Formule(s) utilisée(s) :
\[T_{\text{compactage_total}} = \frac{S_{\text{plateforme}}}{R_{s,eff}}\]
Données spécifiques :
  • Surface de la plateforme (\(S_{\text{plateforme}}\)) : \(800 \, \text{m}^2\)
  • Rendement surfacique effectif (\(R_{\text{s,eff}}\)) : \(675 \, \text{m}^2\text{/h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{compactage_total}} &= \frac{800 \, \text{m}^2}{675 \, \text{m}^2\text{/h}} \\ &\approx 1.185 \, \text{heures} \end{aligned} \]

Il faudra environ 1.185 heures pour compacter la plateforme.

Résultat Question 6 : Le temps total nécessaire pour compacter la plateforme est d'environ \(1.185 \, \text{heures}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si le nombre de passes (\(N_p\)) requis augmente, le temps total de compactage pour une même surface :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

7. Le rendement surfacique d'un compacteur est généralement exprimé en :

8. Si la largeur de travail du rouleau (\(L_{\text{rouleau}}\)) augmente, son rendement surfacique théorique pour une passe :

9. Le coefficient d'efficacité du chantier (\(k_e\)) est utilisé pour :

Glossaire

Compactage
Processus mécanique visant à augmenter la densité d'un sol ou d'un matériau de remblai en réduisant son volume de vides, afin d'améliorer ses propriétés mécaniques (portance, stabilité) et de réduire sa perméabilité.
Rouleau Compacteur
Engin de terrassement utilisé pour le compactage des sols et des matériaux de chaussée, par l'action de son poids et/ou de vibrations.
Rendement Surfacique
Surface qu'un engin de compactage peut traiter (compacter au degré requis) par unité de temps (généralement m²/heure).
Passe (de compactage)
Un aller-retour (ou un passage simple, selon la définition) du compacteur sur une zone donnée.
Coefficient d'Efficacité (\(k_e\))
Facteur (généralement inférieur à 1) qui tient compte des pertes de temps dues aux manœuvres, chevauchements, pauses de l'opérateur, etc., pour ajuster un rendement théorique en un rendement effectif plus réaliste.
Remblai
Matériaux (terre, granulats) apportés et mis en place pour surélever un terrain ou combler un vide.
Optimisation du Temps de Compactage - Exercice d'Application

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