Le contexte :

La plus part des ouvrages réalisés possèdent des structures en béton armé. Les entreprises de gros œuvres doivent donc veiller à leur approvisionnement en béton.

Deux possibilités s’offrent. Il est possible de recourir à un béton prêt à l’emploi (BPE). L’approvisionnement s’effectue dans une usine qui livre le béton par des camions. L’autre solution consiste à réaliser le béton sur le chantier. Dans le cadre de la réalisation d’ouvrages conséquent (bâtiments, ouvrages d’art), l’entreprise installe sur le chantier une centrale à béton. L’étude du poste de bétonnage consiste à répondre aux problèmes liés à ce choix.

La centrale à béton :

Elle est constituée d’un malaxeur de grande capacité, d’un silo à ciment et de parcs à granulats.

Les problèmes :

La première question qui se pose à l’entreprise est de choisir une centrale à béton qui répond aux cadences de bétonnage du chantier. Il faut faire un choix de malaxeur dont le débit est suffisant pour approvisionner le chantier lors des opérations de bétonnage. Pour cela il est nécessaire de s’interroger sur l’organisation du poste de bétonnage, et de déterminer l’élément qui fixera la cadence du bétonnage. En effet cette cadence est déterminée par le volume de béton à mettre en œuvre quotidiennement. Mais, le béton est levé jusqu’aux coffrages par la grue. Cette cadence dépend également de la vitesse des rotations de levage de la grue.

La réalisation du béton sur le chantier nécessite de stocker les constituants du béton (granulats et ciment). Le second problème est lié à l’encombrement du poste de bétonnage sur le chantier. Il faut déterminer une zone dont la surface permet de répondre à l’encombrement du malaxeur et des stocks de granulats. Le ciment ne pouvant pas être stocké à l’air libre, il faut également dimensionner un silo d’une capacité de stockage suffisante. Cela revient à calculer les surfaces d’encombrement des parcs à granulat et les dimensions du silo à ciment.

Le béton doit être transféré de la centrale au coffrage. La plus part du temps la centrale peut être placé dans le rayon d’action de la grue. Le transfère se fait par la grue. Mais parfois cette solution n’est pas envisageable. Dans ce cas des camions transfèrent le béton. Il est alors nécessaire d’organiser la rotation des camions pour répondre à la cadence de bétonnage du chantier.

Enfin il faut faire un choix de zone pour installer le poste de bétonnage. Outre la dimension suffisante de cette zone, ce choix doit être judicieux afin que l’approvisionnement en granulats et en ciment et que le transfert du béton vers les coffrages puissent s’effectuer facilement. Ce dernier problème sera étudié durant le cours sur le plan d’installation de chantier.

La question du stockage des matériaux à béton se pose à l’entreprise lorsqu’elle fait le choix de fabriquer le béton directement sur le chantier. Il faut s’assurer que le chantier possède un espace suffisant pour stocker ces constituants.

Le ciment est stocké en silo, afin de le protéger de l’humidité. Le silo est intégré à la centrale à béton. C’est un cylindre fixé au dessus du malaxeur. L’encombrement et la capacité de stockage du silo à ciment sont définis dans les caractéristiques de la centrale à béton.

Les granulats peuvent être stockés directement sur le sol sous réserve de garantir la séparation du sable et du gravier. L’encombrement des stocks de granulats dépend alors de la condition de stockage, c'est-à-dire de la forme du stock et des quantités à stocker.

LA FORME DU STOCKAGE DES GRANULATS :

La surface d’encombrement des granulats dépend de la géométrie du stock de granulat.

L’observation de la photo montre que le stock de granulat a approximativement la forme d’un cône. L’angle naturel du talus est voisin de 30°.

La surface d’encombrement du stock de granulat peut être connue par la géométrie particulière du stock qui forme approximativement un cône d’un angle de 30° à la base.

La surface d’encombrement est approximativement un disque de rayon R.

La hauteur du cône est appelée H.

RAYON DE LA SURFACE D’ENCOMBREMENT DU STOCK DE GRANULAT :

La géométrie permet de lier les différentes dimensions caractérisant la forme du stock.

Vue de dessus, la surface d’encombrement est un disque de rayon, R.

Cette surface est donc définie par la connaissance de ce rayon, R.

Le problème revient à déterminer la valeur de ce rayon.

Pour un cône quelconque, il est possible de lier le volume, V du stock au rayon de sa base, R et de sa hauteur, H par la relation : V=PIxR²xH/3

Mais, comme il s’agit d’un cône d’un angle d’un angle particulier de 30° à sa base, il existe une relation entre la hauteur et le rayon. En coupe, le cône a la forme d’un triangle rectangle avec en angle de 30° à sa base.

Les relations du triangle rectangle permettent de lier l’angle avec le rayon et la hauteur : tan30=H/R=>H=Rxtan30

En rapprochant ces deux relations, il est possible de lier le rayon au volume de granulat stocké :

V=PIxR²xRxtan30/3=> V=PIxR³xtan30/3

Et R³=3xV/(PIxtan30)

Le rayon est déterminé par la connaissance du volume de granulat à stocker. Ce volume dépend de la quantité de béton à stocker et du dosage en béton de ces granulats.

Application : Imaginons, une entreprise qui coule 25m3 de béton par jour et qui désire stocker l’équivalent de 2 jours de stockage. Supposons qu’1 m3 de béton en place soit dosé avec 1150kg de gravier et 750kg de sable. Supposons également que les masses volumiques apparentes respectives des granulats soient 1420 kg/m³ et 1600 kg/m³.

Quel est le rayon de la surface d’encombrement de chaque parc à granulat ?

On sait que ce rayon R est lié au volume du stock de granulat par la relation : R³=3xV/(PIxtan30)

Quel est le volume de granulat à stocker ?

L’entreprise veut stocker l’équivalent de 2 journées de coulage. Cela représente, 2x25=50m3 de béton.

Cela représente une masse de gravier de 50x1150=57 500kg et une masse de sable de 50x750= 37 500kg.

Les masses volumiques permettent d’en déduire les volumes de granulats à stocker.

Il faut pouvoir stocker : 57500/1420= 41m3 de gravier et 37500/1600=24m3 de sable.

Cela représente une surface d’encombrement de rayon :

R³=3x41/(PIxtan30)=>R3=38=>R=4m pour le gravier

Et R=3.4m pour le sable.

L’entreprise devra trouver un espace suffisant sur le chantier pour stocker ces granulats dans ces circonstances.

Lorsque l’entreprise s’approvisionne en béton à partir d’une centrale à béton éloignée, il devient nécessaire de transporter le béton par camion jusqu’à l’engin de levage. Le levage du béton peut se faire par la grue. La cadence de bétonnage est alors fixée par la grue. Cette cadence est relativement faible car elle se limite en moyenne à 7 rotations de grue par heure. Pour une benne à béton classique d’une contenance de 1000l cela représente une cadence de 7m3 par heure. Il est possible d’augmenter cette cadence en utilisant une pompe à béton. La pompe est positionnée sur un camion est peut lever le béton avec des cadences pouvant aller jusqu’à 120m3/h.

Le problème qui apparaît ici consiste à approvisionner de façon continu le chantier en béton durant la phase de bétonnage. Pour cela il faut coordonner les camions afin qu’il y ai toujours un camion présent sous l’engin de levage.

Combien de camions faut-il ? Comment les coordonner ?

Pour répondre à ces questions, considérons un cas réel. Imaginons une entreprise qui bétonne les voiles avec la grue et les planchers avec une pompe à béton dans les circonstances suivantes :

Les camions mettent 5 minutes pour aller de la centrale à béton au chantier et 5 minutes pour y retourner.

LE BÉTONNAGE DES VOILES PAR LA GRUE

Détermination de la durée de chaque étape :

Le béton est acheminé par des camions d’une capacité de 6m3. Il est ensuite mis en place au moyen d’une des grues. La centrale charge un camion de 6m3 en 5 minutes.

Quelque soit la position de l’ouvrage élémentaire et sa nature, la grue transfert le béton du camion à l’ouvrage selon un cycle moyen de 8 minutes. Cela représente 60/8=7.5 rotations de grue par heure.

Cela signifie que la benne à béton fait un aller-retour du camion au coffrage en 8 minutes. La benne est donc chargée une fois toutes les 8 minutes. Cette benne a une contenance de 1.25m3 de béton frais. La cadence de bétonnage est de 1.25x60/8=9.4m3/h (de béton frais).

Un camion rempli la benne en 2 minutes.

La benne de 1.25m3 décharge un camion de 6m3 en 6/1.25= 4.5 fois

4 déchargements durent le temps du cycle de la benne c'est-à-dire 8 minutes. Le dernier camion n’a pas besoin d’attendre le retour de la benne pour partir. Il peut retourner à la centrale dès qu’il a rempli la benne à béton, c'est-à-dire au bout de 2 minutes.

Il est impossible ici de garder la grue exclusivement pour l’opération de bétonnage. Sur 5 rotations, une est destinée à la réalisation d’autres ouvrages élémentaires. Cela représente un temps moyen de 10 minutes d’indisponibilité pour l’opération de bétonnage et par camion déchargé.

Au total un camion est complètement déchargé en 4x8+2+10= 44 minutes.

Détermination du nombre de camions et coordination:

Cela signifie que pour approvisionner en permanence la benne à béton, il faut que toutes les 44 minutes un camion arrive et se positionne pour être déchargé. Combien de camions faut-il pour vérifier cette condition ?

Un camion fait une rotation, c'est-à-dire un tour complet de la centrale au chantier et du chantier à la centrale en 3x5+44=59 minutes. Un camion passe donc sur le chantier toutes les heures. Pour qu’il y ait un camion toutes les heures, il faut donc : 59/44=1.3 camions.

Il faut 2 camions pour mener cette opération de bétonnage.

Les 2 camions sont déchargés en 2x44=88 minutes. Comme il reviennent sur le chantier au bout d’une heure, chaque camion doit attendre 88-59=29 minutes avant d’être de nouveau déchargé. Pour plus de confort du chauffeur, le camion peut rester une demi-heure à la centrale avant d’être rechargé et repartir vers le chantier.

L’analyse peut être menée de façon plus visuelle en utilisant le planning chemin de fer :

La lecture du planning montre que le premier camion peut revenir bien avant que le second camion soit entièrement déchargé. Deux camions de 6m3 suffisent pour approvisionner le chantier en béton de façon continue.

A la précision du graphique près, la lecture montre également que le camion 1 peut revenir sur le chantier à la minute 59 et qu’il attend avant d’être de nouveau déchargé jusqu’à la minute 88. Cette attente dure 29 minutes.

LE BÉTONNAGE DES PLANCHERS PAR UNE POMPE A BÉTON

Le béton des planchers collaborant est acheminé par des camions d’une capacité de 6m3. Il est ensuite mis en place au moyen d’un camion pompe.

La pompe à béton est sur un camion. Elle exerce sur le béton une pression suffisante pour le transférer du camion au plancher avec un débit d’une centaine de m3/h

Sur le plancher, le béton arrive par un tuyau. Ce type de béton est fluidifié par une augmentation du dosage en sable pour bien circuler dans la pompe et le tuyau.

POMPE FL 32/4 DÉBIT DE 90 à 120 m3/h

Cette technique de bétonnage n’utilise pas la grue. C’est un moyen de soulager la quantité de travail de la grue lorsqu’elle est très sollicitée sur le chantier.

Cela permet également d’augmenter la cadence de bétonnage lorsqu’il y a un grand volume ou une grande surface de béton à couler comme c’est le cas ici pour les planchers. La cadence est d’une centaine de m3/h avec une pompe contre une dizaine de m3/h avec la grue.

Détermination de la durée de chaque étape :

La centrale charge un camion de 6m3 en 5 minutes.

Pour que l’opération de bétonnage soit continue, il faut que la pompe à béton fonctionne en continue. cela n’est pas possible dans la réalité. En effet, elle est stoppée Chaque fois qu’il faut changer de camion. De même, sur le plancher, il est utopique d’imaginer que les ouvriers travaillent de façon continue. Il y a quelques minutes improductives chaque heure. Ces temps d’interruption font que la pompe fonctionne en moyenne 45 minutes sur une heure. Cela représente une efficience de 45/60x100= 75%. En moyenne, la pompe débite donc que 75% de sa capacité.

La pompe est capable de débiter entre 90 et 120m3 de béton frais par heure. Compte tenu de ce fort débit, la pompe risque de débiter plus que la centrale n’est capable de produire de béton. C'est-à-dire que la pompe risque de vider un camion plus vite que la centrale le rempli. Ce type de situation est à évité car la centrale à béton serait incapable d’approvisionner la pompe de façon suffisante. Il faut vérifier que la centrale à béton débite suffisamment de béton par rapport à la pompe.

La centrale charge un camion de 6m3 en 5 minutes. Elle débite : 6x60/5=72m3/h.

La pompe à béton débite entre 90 et 120m3 théoriques. Son efficience de 75% lui permet de débiter réellement entre 90x75%=67.5m3/h et 120x75%=90m3/h. La pompe peut donc saturer la centrale à béton. Pour qu’elle ne débite pas plus que la centrale, il faut caler son débit réel sur celui de la centrale, c'est-à-dire 72m3/h. Le moteur de la pompe doit être réglé pour débiter hors efficience : 72/75%=96m3/h.

Détermination du nombre de camions et coordination:

Cela signifie que pour faire fonctionner la pompe au maximum de ses capacités, il faut qu’un camion soit présent toutes les 5 minutes. Combien de camions faut-il pour vérifier cette condition ?

Un camion fait une rotation, c'est-à-dire un tour complet de la centrale au chantier et du chantier à la centrale en 4x5=20 minutes. Le même camion passe donc sur le chantier toutes les 20 minutes. Pour qu’il y ait un camion toutes les 5 minutes, il faut donc : 20/5=4 camions

Il faut 4 camions pour mener cette opération de bétonnage.

Ici les camions sont également coordonnés entre eux dans le sens où un camion arrive au moment où le précédent a fini de décharger.

L’analyse peut être menée de façon plus visuelle en utilisant le planning chemin de fer :

La lecture du planning montre que le premier camion revient au moment où le quatrième camion fini de décharger. Il faut quatre camions de 6 m3 pour approvisionner le chantier en béton de façon continue.

La lecture montre aussi que les camions se coordonnent à la centrale à béton. Cela vérifie que le débit de la pompe est coordonné au débit de la centrale à béton. C’est la situation où l’ensemble du matériel débite le plus de béton possible.

PRÉVISION DU BÉTONNAGE POUR LE TABLIER D’UN ÉCHANGEUR D’AUTOROUTE

L’étude porte sur la réalisation d’un échangeur d’autoroute.

L’ECHANGEUR AUTOROUTIER

L’échangeur est un ouvrage permettant de franchir l’autoroute, d’en sortir et d’y entrer. Les piles sont en béton armé et le tablier en béton précontraint.

Le tablier est entièrement coffré par un système de poutrelles traditionnelles. Il sera bétonné en une seule opération avec du BPE. Il faut 350 m3 de béton frais pour le bétonner.

ÉTUDE DU BÉTONNAGE DU TABLIER

Le chantier s’approvisionne à une centrale située à 9 km. La centrale charge un camion en 5 minutes.

Le béton est transporté par des camions d’une capacité de 6m3.

Sur le trajet entre la centrale et le chantier, les camions roulent à une vitesse moyenne de 40km/h.

Le chantier met en œuvre le béton avec cette pompe à béton.

Sur ce chantier le débit réel sera inférieur au débit théorique pour tenir compte des temps morts qui sont de 12 minutes par heure en moyenne.

ÉTUDE :

a) Déterminer le temps de l’opération de bétonnage du tablier.

Déterminer le nombre de camion nécessaire pour coordonner cette opération.

REPONSE :

a) La durée dépend de la quantité de béton à coulée et de la cadence de l’opération de bétonnage.

La cadence est fixée par la pompe à béton qui travail à une cadence théorique de 60m3/h avec 12 minutes de temps morts par heure.

En réalité la cadence de cette pompe est plus faible du fait de ces temps morts. La recherche de la cadence réelle de la pompe peut être déterminée en calculant l’efficience de la pompe. S’il y a 12 minutes de temps morts par heure cela signifie qu’il y a 60-12=48 minutes de temps productifs par heure. Exprimé en pourcentage, cela représente une efficience de 48/60x100=80%

Compte tenu de cette efficience, la cadence réelle de la pompe vaut : 60x80%=48m3/h

Comme c’est la pompe qui conditionne la cadence de l’opération de bétonnage, la cadence de cette opération vaut donc 48m3/h de béton frais. Comme il faut couler 350 m3 de béton frais durant cette opération, l’opération de bétonnage dure : 350/48=7.29h cela représente presque une journée de travail de 8 heures.

Le nombre de camion nécessaire doit permettre de mener l’opération de bétonnage de façon continue. Cela implique qu’il faut coordonner les camions afin qu’il y ai toujours un camion sous la pompe à béton. Cette coordination peut se faire si l’on sait où sont les camions dans le temps.

Pour mener cette opération les camions travaillent de façon cyclique en se déplaçant entre la centrale à béton et la pompe à béton du chantier.

Combien de temps chaque camion reste-il à chaque poste ?

- Sous la pompe, il reste le temps de se faire décharger, c'est-à-dire pour décharger un camion de 6m3 avec un débit de 48m3/h, la pompe met 6x60/48=8 minutes.

- Puis chaque camion part à la centrale à béton située à 9 km du chantier. En roulant à une vitesse moyenne de 40 km/h, ce transfert dure 9x60/40=14 minutes.

- Chaque camion est ensuite chargé en béton à la centrale en 5 minutes.

- Enfin chaque camion retourne sur le chantier dans les mêmes conditions qu’à l’aller, c'est-à-dire en 14 minutes.

Cela permet de représenter sur un planning chemin de fer la situation de chaque camion dans le temps. 0, représente le chantier et 1, la centrale à béton. Un ajoutant un camion sous la pompe dès qu’un camion la quitte, le planning permet de coordonner les camions pour qu’il y en ait toujours un sous la pompe.

On s’aperçoit que le premier camion revient sous la pompe à béton 1 minute après qu’un cinquième soit parti. Compte tenu des arrondis, et des imprécisions lors de l'éstimations de l’efficience, on peut cette minute de décalage est négligeable. Cela signifie que le premier camion se coordonne au cinquième. Il faut alors cinq camions pour mener cette opération de bétonnage de façon continue.

merci tres interessant

Merci bcp cher KENAOUIA voir ca aussi

Stockage des marériaux à béton

http://www.estigc.fr/methode/beton/stockage.htm

Le poste de bétonnage

http://www.estigc.fr/methode/beton/le%2 ... onnage.htm

Besoins du poste de bétonnage: la coordination des camions

http://www.estigc.fr/methode/beton/camions.htm

Bétonnage du tablier d'un échangeur autoroutier

http://www.estigc.fr/methode/beton/echangeur.htm

Terrassements

http://www.estigc.fr/labo/beton/dreux.htm

Dosage en eau et en ciment des bétons: Méthode CES DREUX-GORISSE

http://www.estigc.fr/labo/beton/dreuxciment.htm

Abaques de la méthode C.E.S DREUX-GORISSE

http://www.estigc.fr/labo/beton/Abaquesdreux.htm

Confection d'un béton par la méthode CES DREUX GORISSE

http://www.estigc.fr/labo/beton/tpdreux.htm

Dosage en granulats des bétons: Méthode CES DREUX-GORISSE

http://www.estigc.fr/labo/beton/dreuxgranulats.htm

Confection d'un béton par la méthode CES DREUX GORISSE: Ajustement du dosage en granulats

http://www.estigc.fr/labo/beton/tpcompacite.htm

Elaboration des bétons: Confection des éprouvettes

http://www.estigc.fr/labo/beton/eprouvette.htm

Concistance du béton: le cône d'Abrams

http://www.estigc.fr/labo/beton/abrams.htm

merci bcq

THANK YOU VERY MUCH

Merci c tres interessant bonne continuation