Module 5

École de technologie supérieure
Service des enseignements généraux
Local B-2500 – (514) 396-8938
Site internet : http://www.seg.etsmtl.ca
COURS : TRAVAUX DE GÉNIE CIVIL
SIGLE : TCH-025
Module 5.0
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Session : Hiver 2015
Formatrice: Guylaine Chayer
[email protected]
Rédigé par: Mario Robillard
TABLE DES MATIÈRES
5.1.0 Principes d’organisation de chantier de terrassement
1.1 Principes et séquences des opérations de terrassement
1.2 Pente de talus
1.3 Foisonnement et masse volumique des sols
1.4 Charge utile
1.5 Calcul des volumes de terrassement
1.6 Calcul des distances de transport
Résolution de problèmes
5.2.0 Choix des équipements et méthodes de terrassement
2.1 Méthodes de terrassement et facteurs relatifs à la production
2.2 Les pousseurs
2.3 Les pelles hydrauliques
2.4 Les chargeuses
2.5 Les décapeuses
2.6 Les niveleuses
2.7 Les camions
2.8 Les compacteurs
2.9 Les paveuses
Résolution de problèmes
5.3.0 Estimation des coûts de terrassement
3.1 Coûts de l’équipement (possession et fonctionnement)
3.2 Louer ou acheter l’équipement ????
3.3 Coûts unitaires et choix des équipements
EXEMPLE D’APPLICATION SYNTHÈSE
5.4.0 Mini-projet – Étude d’un cas
5.4.1 Présentation des caractéristiques d’un projet de construction routière
5.4.2 Explication du travail à produire par les étudiants
5.4.3 Appui/encadrement par le formateur
5.4.4 Remise du mini-projet
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 2
1.0
PRINCIPES D’ORGANISATION DE CHANTIER DE TERRASSEMENT
Le terrassement consiste à modifier la topographie d’un site conformément aux indications prescrites par des plans et des devis. Ces modifications peuvent être modestes (excavation requise
pour installer les fondations superficielles d’un bâtiment), linéaires (aménagement d’une structure
routière, construction d’une digue) ou complexes (construction des approches d’un échangeur
routier multiple).
1.1 Principes et séquences des opérations de terrassement
On distingue deux opérations majeures dans les activités de terrassement, le déblai et le
remblai. Le déblai consiste à retirer et à transporter sur le site du projet ou à l’extérieur de
celui-ci, des sols décapés ou excavés. Le remblai consiste à transporter à partir du site du
projet ou de l’extérieur de ce dernier, notamment des bancs d’emprunt, des matériaux
conformes à l’usage et aux spécifications prescrites par les plans et devis du projet.
D’autres opérations complémentaires au déblai et au remblai peuvent également être considérées lors du terrassement. Le débroussaillage consiste à abattre et à retirer les arbres et
les arbustes qui se trouvent sur le site des travaux et pour lesquels il n'est pas prévu de les
mettre en valeur. L'abattage des arbres est confié à des équipes de forestiers et la mise en
tas des arbustes est habituellement réalisée à l'aide de bouteur (section 2.2).
L’essouchement est l’opération qui permet de retirer du sol, les souches des arbres abattues. Cette opération peut se faire à l’aide de pousseur si le nombre de souches est important et leur taille modeste ou encore avec une pelle hydraulique lorsque le nombre de
souches est modeste. Lors de l’opération de décapage, on retire la couche de sol organique qui se trouve sur le site des travaux de terrassement. Ce sol organique est soit entassé pour servir ultérieurement lors de l’aménagement final, soit transporté à l’extérieur du
site des travaux. Le régalage/profilage/compactage consiste à déplacer grossièrement les
remblais puis à les compacter en vue d’obtenir la configuration topographique souhaitée.
Finalement, l’aménagement final consiste à compléter les aménagements prévus aux
plans et devis. L’aménagement final peut inclure la plantation d’arbres et arbustes, le gazonnement, du pavage, la construction de réseaux de drainage ou électrique (éclairage) et
de la construction de trottoirs et de bordures.
Lors de l’opération de décapage, on retire la couche de sol organique qui se trouve sur le
site des travaux de terrassement. Ce sol organique est soit entassé pour servir ultérieurement lors de l’aménagement final, soit transporté à l’extérieur du site des travaux. Le régalage/profilage consiste à déplacer grossièrement les remblais en vue d’obtenir la configuration topographique souhaitée.
Si on les place en séquence chronologique, les opérations de terrassement se réalisent selon l’ordre suivant :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
MODULE 5:
Débroussaillage et essouchement
Décapage
Déblai et transport
Transport et remblai
Régalage/profilage
Compaction
Aménagement final
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 3
L’organisation des travaux et le choix des équipements et des méthodes de terrassement
s’appuient sur certains principes importants :
 Le coût unitaire des travaux de terrassement doit être le plus bas possible;
 Le temps requis pour l’exécution du terrassement doit se conformer à celui qui a
été programmé et planifié;
 Les matériaux de remblai doivent être transportés le plus près possible de leur position finale;
 Les méthodes de terrassement retenues doivent être respectueuses de la réglementation (environnement, signalisation, horaire établi) en vigueur.
Les paramètres qui régissent l’organisation des travaux de terrassement :
 Les caractéristiques et la nature du sol de déblai;
 Les caractéristiques du site de construction (encombrement, sécurité, exiguïté);
 Les volumes de déblai et de remblai en regard de la durée prévue des travaux;
 Les ressources disponibles (équipements et main-d’œuvre spécialisée);
 Les distances à franchir pour le déblai et le remblai.
1.2 Pente de talus
Pour des raisons évidentes de sécurité, les pentes de talus en déblai ou en remblai doivent
assurer la stabilité des matériaux. Les pentes de talus varient selon plusieurs paramètres
notamment la nature du sol, la granulométrie et de la cohésion de ses particules et
l’immersion ou non de l’ouvrage. Les tableaux suivants nous donnent les valeurs les plus
couramment utilisées pour les pentes de talus en déblai et en remblai.
TABLEAU1 : VALEURS DES PENTES DE TALUS EN DÉBLAI
Type de sols
Rocher compact
Roc friable
Débris rocheux
Terre et pierres
Terre argileuse
Gravier et sable
Sable fin
1
Déblai (en terrain naturel)
Zone sèche
Zone immergée
H/V
H/V
80º
1/5
80º
1/5
55º
2/3
55º
2/3
45º
1/1
40º
5/4
45º
1/1
30º
2/1
40º
5/4
20º
3/1
35º
3/2
30º
2/1
30º
2/1
20º
3/1
Adapté de la référence bibliographique #1
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 4
TABLEAU2 : VALEURS DES PENTES DE TALUS EN REMBLAI
Type de sols
Remblai
Zone sèche
H/V
45º
1/1
45º
1/1
45º
1/1
35º
3/2
35º
3/2
35º
3/2
30º
2/1
Rocher compact
Roc friable
Débris rocheux
Terre et pierres
Terre argileuse
Gravier et sable
Sable fin
Zone immergée
H/V
45º
1/1
45º
1/1
45º
1/1
30º
2/1
20º
3/1
30º
2/1
20º
3/1
1.3 Foisonnement et masse volumique des sols
La masse volumique des sols et des matériaux est l’expression de la masse par unité de
volume. Lors du traitement des données de travaux de terrassement, la masse volumique
s’exprime surtout en tonne par mètre cube (t/m³) ou en kilogramme par mètre cube
(kg/m³).
Pour arriver à charger les équipements d’excavation puis transférer ce chargement dans
les équipements de transport, les sols de déblai doivent être extraits de leur position initiale. Cette extraction ne peut se réaliser sans ameublir le sol et y induire des vides. Ainsi,
le volume qu’il représentait à leur état d’origine sera augmenté et par conséquemment,
leur masse volumique sera réduite. On appelle « foisonnement initial », la variation du
volume d’un sol qui est extrait de sa position initiale et « foisonnement final », la variation du volume d’un sol qui est compacté dans une opération de remblai. Le foisonnement
s’exprime en pourcentage et prend en référence, le volume à l’état naturel du sol à déblayer. La production des équipements de terrassement se calcule généralement à partir
des volumes foisonnés.
Illustration du foisonnement
Gravier humide
En place
1 m³
2
Transporté
1,15 m³
Compacté
1,02 m³
Adapté de la référence bibliographique #1
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 5
TABLEAU3 : VALEURS USUELLES DE FOISONNEMENT DES SOLS COMMUNS
Type de sols
Argile sèche
Argile humide (W% = 37,5%)
Terre végétale sèche « Top soil »
Terre végétale humide (W% = 25%)
Gravier sec
Gravier humide (W% = 22%)
Sable sec
Sable humide (W% = 31,5%)
Roc calcaire (origine sédimentaire)
Roc (origine ignée ou métamorphique)
Masse
volumique
(état naturel)
(t/m³)
1,6
2,2
1,6
2,0
1,8
2,2
1,6
2,1
2,6
2,9
Foisonnement
initial
(%)
Foisonnement
final
(%)
35
35
25
25
13
15
12
13
70
65
5
5
3
3
2
2
1
1
50
60
Exemple d’application : Quelle serait la masse volumique foisonnée d’un gravier humide
(w% = 8%) sachant que son foisonnement initial est de 14% et que sa masse volumique
sèche à l’état naturel est de 1,75 t/m³ ?
Masse volumique sèche et foisonnée = 1,75 t/m³ ÷ 1,14 = 1,54 t/m³
Masse volumique humide w=8% et foisonnée = 1,54 x 1,08 = 1,66 t/m³
1.4 Charge utile
La capacité de chargement des équipements de transport est tributaire de trois paramètres;
le volume effectif de la benne de transport, la capacité structurale et mécanique de
l’équipement et au Québec, des restrictions de chargement notamment lors des périodes
de dégel et de gel. Le volume effectif de la benne de transport se définit selon quatre
types de chargement; à ras bord et avec cône de chargement avec pente de cône de 1 :1,
2 :1 et 3 :1.
Avec cône
à refus
x
Chargement
3
y
à ras bord
Adapté de la référence bibliographique #1
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 6
Exemple d’application : Calculez la charge et le volume effectifs de transport pour un
camion 10 roues transportant le gravier humide de l’exemple d’application précédent sachant que la résistance de la suspension limite le chargement à 21 tonnes et que la benne a
une capacité de chargement de 14,5 m³ ?
Volume de 21 t de gravier humide w=8% et foisonnée = 21 t ÷ 1,66 t/m³ = 12,65 m³
Charge et volume effectifs = 21 t et 12,65 m³
1.5 Calcul des volumes de terrassement
Le calcul des volumes de terrassement exige l’application de formules élémentaires de
géométrie. Habituellement, les données géométriques contenues dans les documents
d’appel d’offres sont les plus simplifiées possible afin de rendre aisé le calcul des volumes. Pour estimer adéquate les coûts unitaires d’achat, de transport et de mise en
œuvre, les estimateurs auront besoin des volumes en place, foisonné et compacté.
Le volume peut se calculer de différentes façons : moyenne des surfaces, surface
moyenne ou formule mathématique.
Surface moyenne :
Moyenne des surfaces :
Dans la réalité les formules mathématiques sont les méthodes que l’on devrait utiliser car
résultat plus juste mais dans c’est la deuxième méthode qui est le plus souvent utilisée car
elle donne des volumes plus élevés que les formules mathématiques.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 7
Exemple d’application : Dans un projet de construction d’une route de 1,650 km, il est prévu de
remblayer et de compacter une structure de chaussée avec un gravier naturel tiré d’un banc emprunt4. Des essais en laboratoire nous démontrent que ce matériau répond aux exigences demandées pour l’utilisation prévue et que ce gravier possède une masse volumique sèche et foisonnée
de 1 755 kg/m³, une teneur en eau naturelle moyenne de 12% et un foisonnement initial et final de
13% et 3%.
Sachant qu’une fois compactée, la fondation de la chaussée aura la configuration illustrée ici-bas,
calculons les volumes suivants : volume de la fondation, volume transporté, volume emprunté
(état naturel) ainsi que le tonnage (w = 12%) requis.
C
L
20 m
875 mm
2
Emprunt granulaire compacté (remblai)
3
Ligne de fond d'excavation
Section typique
Sans échelle
Solution :
Grande base = 20 m + (2/3 x 0,875 m) + (2/3 x 0,875 m) = 21,167 m
Surface de section = 18,010 m²
Volume de la fondation granulaire = 18,010 m² x 1 650 m = 29 717 m³
Volume transporté = 29 717,2 m³ x 1,13/1,03 = 32 602 m³
Volume emprunté = 29 717,2 m³ / 1,03 = 28 852 m³
Masse volumique foisonnéew=12% = 1 755 kg/m³ x 1,12 = 1 965,6 kg/m³
Tonnage w=12% requis = 1,9656 t/m³ x 32 602 m³ = 64 082 tonnes w=12%
4
Un banc d’emprunt est un gisement naturel de matériau exploitable pour une application donnée.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 8
1.6 Calcul des distances de transport
Le calcul des distances de transport est très important lorsque l’on cherche à établir le
nombre de camions à affecter des opérations de déblai ou de remblai. Lorsque le chargement (déblai) ou le déchargement (remblai) se réalise en un lieu circonscrit, le calcul de la
distance de transport est relativement simple. Lorsque le déchargement ou le chargement
se fait sur un chantier de terrassement linéaire comme dans le cas de la construction d’un
réseau (route, égout/aqueduc, digues/barrages) la distance de transport doit être pondérée
en fonction des différents volumes à transporter. Le nombre de camions à affecter variera
en fonction de la position longitudinale des opérations de déblai ou de remblai sur le
chantier. La variation du nombre de camions peut-être importante d'une journée à l'autre.
Aux fins d'estimation, lorsque les distances et les volumes à transporter varient considérablement, on peut considérer une distance moyenne et pondérée. Le calcul de cette distance moyenne doit être adapté à la configuration du chantier.
Exemple d’application : Dans le cas d'un chantier de terrassement linéaire simple.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 9
2.0
CHOIX DES ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE TERRASSEMENT
2.1 Méthodes de terrassement et facteurs relatifs à la production
La majorité des engins de chantier réalise leurs opérations selon une séquence
d’opérations répétitives que l’on appelle cycle. Un cycle produit une certaine quantité de
travail dans un certain temps. La production des engins de terrassement s’exprime le plus
souvent en volume de sol par unité de temps soit en mètre cube foisonné à l’heure (m³/h).
Dans le cas des niveleuses, on exprime la production plutôt en distance par unité de temps
et le plus souvent, le mètre ou le kilomètre à l’heure est l’unité employée.
Le temps effectif de travail est de l’ordre de 45 à 55 minutes par heure réelle. Le temps
effectif de travail prend en compte les arrêts de production inévitables (ravitaillement,
coordination, repos de l’opérateur, etc.). La majorité des engins de chantier sont munis de
chronomètres et les plus sophistiqués, d’ordinateur de bord et de GPS qui permettent de
calculer périodiquement le temps de travail effectif de l’engin ainsi que sa production.
Profilage final
Profilage initial
Compaction
Remblai et transport
Déblai et transport
Décapage
Débroussaillage
ENGINS
Essouchement
Opérations de terrassement/construction routière
Les pousseurs sont également
utilisés pour la poussée des
décapeuses lors de leur chargement.
Les godets des pelles et des
chargeuses peuvent être adaptés à la nature du sol excavé.
Les chargeuses sur chenilles
sont surtout utilisées sur des
sols de faible capacité portante.
Pousseur
Bulldozer
Pelles hydrauliques
Hydraulic Shovel




Chargeuses

Loader
Décapeuses
Scrapper






Grader
Truck

Compacteurs
Compactor
Légende :  = efficace et productif
 = moyennement efficace et productif
 = strictement en mode dépannage
MODULE 5:


Niveleuses
Camions
Remarques



ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 10
2.2 Les pousseurs
Les pousseurs ou bouteurs appelés communément « bulldozer », peuvent servir à plusieurs opérations de terrassement.
Les pousseurs sont utilisés pour le décapage et
l’essouchement, pour le refoulement du déblai, pour le régalage initial des remblais et finalement pour assister les décapeuses « scraper » lors de leur chargement. Les pousseurs
peuvent également défoncer les rocs friables grâce à leurs
dents défonceuses « ripper » montées sur à l’arrière de leur
chassie. Toutefois, c’est lors des opérations de décapage et
de refoulement que le pousseur est le plus souvent utilisé.
Son cycle se production est composé de quatre étapes; poussée de refoulement avant, inversion de marche, recul et inversion de marche. La production d’un pousseur se calcule à
partir de la formule suivante :
Production horaire =
Temps effectif de travail par heure ÷ Durée du cycle x volumes
de refoulement
Munis d’une lame de type universel ou en « U », les pousseurs obtiennent de bonnes productions lors du refoulement de déblai
pourvu que les distances de refoulement soient assez modestes
(moins de 200 m). Par rapport à une lame standard, une lame en
« U » permet une augmentation d’environ 20% de la production.
Les fiches techniques des manufacturiers prennent en compte les
gains de production obtenus avec la forme de la lame. La nature du
sol refoulé a également une incidence sur la productivité des pousseurs. Ainsi, la production des bouteurs dans des sols granulaires (sable et gravier) est supérieure à la production
pour des rocs et des terres argileuses. Le graphique suivant peut être utilisé pour déterminer le facteur de production attribuable à la nature du sol.
Facteur de
production
Sables et graviers à granulaumétrie étalée
Sables et graviers à granulaumétrie serrée
1,2
Sols organiques
1,0
0,8
Neige et terres sabloneuses
Blocs de roc
Débris rocheux
Terres argileuses
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Sols graveleux avec"bolder"
Page 11
Exemple d’application : On utilise un pousseur
pour réaliser du décapage de sol organique et
du refoulement. La lame de type universel
« U », possède une capacité de 14 m³. La distance de refoulement est de 220 m. L’inversion
de marche prend 1,5 seconde. Le refoulement
se réalise en première vitesse (3,8 km/h) tandis
que la marche arrière se fait en troisième (7,9
km/h). On demande la production journalière
de ce pousseur sachant que le taux de travail
est de 55 minutes par heure et que la durée de
travail journalier est de 8 heures.
Solution :
Analyse du cycle
Refoulement + inversion de marche + recul + inversion de marche
Durée du cycle
Durée en minute = (220 m ÷ 3 800 m/60 min) + (1,5 s/60 s/min) + (220 m ÷ 7 900 m/60
min) + (1,5 s/60 s/min) = 3,47 + 0,025 + 1,67 + 0,025 = 5,19 minutes
Production horaire
Production = 55 min ÷ 5,19 min/cycle x 14 m³ x 0,95 = 141,0 m³/h
Production journalière
Production = 141,0 m³/h x 8 h/j = 1 127 m³/j
La production d’un bouteur dans des opérations de débrouillage est tributaire de plusieurs
variables comme la topographie du site, l’habileté de l’opérateur, la nature des débris végétaux et plusieurs autres. Toutefois, c’est la puissance du bouteur qui est l’indice le plus
prépondérant. À défaut d’avoir des données pertinentes, le tableau suivant permet
d’estimer la production horaire théorique pour différentes puissances de bouteur.
Puissance
en kW
70
100
150
250
300
350
400 et +
MODULE 5:
ha/h
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,3
1,35
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 12
2.3 Les pelles hydrauliques
Les pelles hydrauliques sont munies de bras
articulés et de godets permutables qui permettent l’excavation dans des sols de nature variée. Le plus souvent, les pelles hydrauliques
réalisent des travaux d’excavation en mode
« rétro (backhoe) » pour des excavations sous
le niveau du dessous de la base de la pelle.
Il existe deux types de pelles hydrauliques, les
pelles sur roues utilisées sur des sols ayant
une bonne capacité portante. Pour les sols de
faibles capacités portantes, le cas le plus courant, on utilisera la pelle hydraulique sur chenille.
Vu leur plus grande mobilité, les pelles sur
roues ont un rendement légèrement supérieur
(+/- 15%) à celui des pelles sur chenilles.
L’utilisation des pelles hydraulique en mode
« frontal (front shovel) » se fait surtout lorsque
l’excavation se réalise au-dessus de la base de la
pelle. Le haut de la pelle hydraulique est monté
sur un plateau qui lui permet d’effectuer des rotations complètes à 360°. Pour maximiser la
production de la pelle, on organise le chantier de manière à minimiser l’angle de rotation
nécessaire pour le chargement des camions. Une bonne organisation de chantier devrait
permettre le chargement des camions avec une rotation de 90°. La durée du cycle d’une
pelle hydraulique varie selon plusieurs paramètres comme l’habileté de l’opérateur,
l’angle de rotation et la nature du sol excavé. En pratique, on utilise pour une pelle hydraulique sur chenille exécutant une rotation de 90°, les valeurs suivantes :
Sols légers (granulaire) : 0,35 minute
Sols ordinaires (terres organiques) : 0,40 minute
Sols compacts (sols argileux) et blocs de roc : 0,45 minute
La nature du sol à excaver a également une incidence sur le volume de remplissage du
godet. Pour les sols granulaires, le godet sera rempli à 100% de sa capacité. Pour les sols
argileux et organiques, le godet sera rempli à environ 95%. Tandis que pour les débris rocheux et les blocs de rocher, il le sera respectivement d’environ 85% et 70%.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 13
Exemple d’application : On utilise une pelle hydraulique sur chenille pour excaver un sol
argileux. Le godet de la pelle a une capacité de 2 500 litres. La rotation pour le chargement des bennes de camion est de 90°. On demande la production horaire théorique de
cette pelle sachant que le taux de travail est de 50 minutes par heure.
Solution :
Durée du cycle = 0,45 min
Nombre de cycles par heure = 50 min ÷ 0,45 min/cycle = 111,11 cycles
Production horaire théorique = 111,11 cycles x 2,5m³ x 0,95 = 263,9 m³/h
Il s’agit ici de la production théorique, car dans ce calcul, on ne prend pas en compte le
temps requis pour la mise en place de la benne des camions sous la portée du godet de la
pelle.
Complétons les données du problème. La pelle charge des camions de type « 10 roues »
ayant une capacité de chargement de 12,65 m³. Le temps requis pour évacuer un camion
plein et installer un camion vide sous le godet de la pelle est de 0,5 minute. Calculons la
production horaire réelle de cette pelle.
Nombre de coups de godet requis pour remplir une benne de camion = 12,65 m³ ÷ (2,5 m³
x 0,95) = 5,32 coups soit 5 coups5 pour 11,875 m³
Durée de chargement = 5 coups de godet x 0,45 min/cycle = 2,25 minutes
Durée de la mise en place de la benne = 0,5 minute
Durée totale du chargement = 2,25 min + 0,5 min = 2,75 minutes
Nombre de chargements à l’heure = 50 min ÷ 2,75 min/chargement = 18,18 chargements
Production horaire réelle = 18,18 charges. x 11,875 m³/charge. = 215,9 m³/h
5
Pour des raisons d’efficacité, un coup de godet partiellement rempli sera donné dès que le volume à combler dépasse 50% de la capacité du godet.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 14
2.4 Les chargeuses
Tout comme les pelles hydrauliques, les chargeuses servent lors du remplissage des bennes des camions le plus
souvent avec des matériaux granulaires de remblai
comme la pierre concassée tirée des carrières ou encore
le sable et gravier extrait des bancs d’emprunt. Compte
tenu de leur morphologie et leur faible rendement, les
chargeuses sont peu utilisées comme engins
d’excavation dans les sols lourds et cohérents.
Les chargeuses sont disponibles sur roues (pneus) ou sur
chenilles. Les chargeuses sur roues récentes sont constituées de deux parties articulées autour d’un pivot et leurs roues sont fixes. Les chargeuses sur roues sont de loin plus performantes (130 à 150%) que les chargeuses sur chenilles.
Tout comme les pelles hydrauliques, le cycle des chargeuses sur roues varie selon la nature du matériau à
charger. Les valeurs suivantes sont souvent utilisées :
Sols légers (granulaire) : 0,40 minute
Sols ordinaires (terres organiques) : 0,45 minute
Sols compacts (sols argileux) : 0,50 minute
Blocs de roc ou débris rocheux: 0,60 minute
Pour une chargeuse donnée, il existe plusieurs modèles
de godet. Le choix d’un modèle varie selon la masse
volumique du matériau à charger et les spécifications
techniques du manufacturier. Le facteur de remplissage du godet varie selon la nature du matériau à charger. Les valeurs courantes des facteurs de remplissage sont :
Matériaux foisonnés : 100%
Terre ordinaire : 95%
Terre compacte : 85%
Roc bien dynamité : 75%
Blocs de rochers : 60%
Exemple d’application : On utilise une chargeuse sur roue pour exploiter une gravière utilisée comme banc d’emprunt. Le godet de la chargeuse a une capacité de 4 450 litres. Le
gravier exploité a une teneur moyenne en eau de 10%, sa masse volumique sèche en place
est de 1,8 t/m³ et ses foisonnements initial et final sont respectivement de 14% et de 2%.
On demande la production horaire théorique de cette chargeuse sachant que le taux de
travail est de 55 minutes par heure.
La chargeuse alimente des camions de type « 10 roues » ayant des bennes d’une capacité
de chargement de 16 m³ ou de 24 tonnes. Le temps requis pour évacuer un camion plein
et installer un camion vide sous le godet de la chargeuse est de 0,4 minute. On demande
la production horaire de cette chargeuse.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 15
Solution :
Masse volumique en place (W=10%) = 1,8 t/m³ x 1,1 = 1,98 t/m³
Masse volumique foisonnée (W=10%) = 1,98 t/m³ ÷ 1,14 = 1,737 t/m³
Volume effectif de chargement = le moindre de 16 m³ ou de 24 t ÷ 1,737 t/m³ = 13,82 m³
Durée du cycle de la chargeuse = 0,40 minute
Facteur de remplissage = 100%
Nombre de godets requis pour remplir un camion = 13,82 m³ ÷ 4,45 m³/godet = 3,1 godets soit 3 godets pour 13,35 m³ = (3 x 4,45m³ x 100%)
Durée du cycle de remplissage des camions = (3 x 0,40 min/godet) + 0,4 min = 1,6
min/chargement
Production horaire = 55 min ÷ 1,6 min/chargement x 13,35 m³ = 458,9 m³/h
2.5 Les décapeuses
Les décapeuses sont des engins de terrassement utilisées lorsque le sol à déblayer
est pulvérulent également lorsque les volumes de déblai sont importants et les distances à parcourir relativement courtes
(moins de 5 kms). Les décapeuses se
chargent d’elle-même en se déplaçant et
en abaissant une lame qui permet au sol
de se loger dans leur benne. Certains modèles de décapeuse sont munis d’un deuxième moteur placé vis-à-vis des roues arrière de la benne afin d’augmenter la
puissance motrice lors de la phase de chargement. Dans certaines conditions de travail,
les décapeuses peuvent nécessiter une poussée additionnelle lors de la phase de chargement. Cette poussée additionnelle est donnée par un ou deux pousseurs « bulldozer ».
Tout comme les camions, la charge utile des décapeuses est limitée par le volume de leur
benne et leur capacité structurale et mécanique. Les décapeuses sont des véhicules hors
route.
La durée du cycle des décapeuses se calcule en additionnant les temps de transport entre
les points de chargement/déchargement et les temps fixes pour le chargement, le déchargement, les manœuvres de virages et d’accélérations/le freinage. Les temps fixes sont tributaires d’une part, des conditions générales au chantier (organisation, météo, densité du
trafic chantier, nécessité d’utilisation de pousseurs) et d’autre part, de la vitesse moyenne
de transport.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 16
Pour établir approximativement la durée des temps fixes, on peut se servir du tableau suivant6 :
CONDITIONS
GÉNÉRALES AU
CHANTIER
Favorables
DURÉE DES TEMPS FIXES
(MIN.)
VITESSE MOYENNE (KM/H)
25 et
10@15 15@25
plus
1,5
1,8
2,2
Moyennes
1,9
2,3
3,0
Défavorables
2,6
3,0
4,0
Exemple d’application : On utilise une flotte de 8 décapeuses de 16 m³ et de 28 tonnes
pour la construction d’une digue d’un complexe hydro-électrique. La distance moyenne
entre le point de chargement et de déchargement est de 4,83 kms. Le sol à transporter
possède une masse volumique foisonnée de 1,554 t/m³. Remplies, les décapeuses auront
des vitesses moyennes de 18 km/h tandis qu’une fois vidée, leur vitesse moyenne sera de
28 km/h.
On demande la production horaire de cette flotte sachant que le taux de travail est de 45
minutes par heure et que les conditions générales de chantier sont moyennes.
Solution :
Charge utile de la benne = le moindre de 16 m³ ou de 28 t ÷ 1,554t/m³ = 16 m³
Vitesse moyenne = (28 km/h + 18 km/h) ÷ 2 = 23 km/h
Temps fixes = 2,3 min
Durée du cycle
Temps fixes
Pleine charge
Vide
= 2,3 min
4,83 km ÷ 18 km/h x 60 min/h = 16,10 min
4,83 km ÷ 28 km/h x 60 min/h = 10,35 min
= 28,75 min
Production horaire pour une décapeuse = 45 min ÷ 28,75 min/cycle x 16 m³ = 25,04 m³/h
Production horaire de la flotte = 25,04 m³/h x 8 décapeuses = 200,3 m³/h
6
Adapté de la référence bibliographique #1
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 17
2.6 Les niveleuses
Les niveleuses sont utilisées à plusieurs fins comme le déneigement,
le régalage primaire et l’épandage.
Toutefois, son application la plus
utile lors de travaux de terrassement
en chantier routier demeure le profilage des sections de remblai, des
fossés et des talus. Ces opérations
de profilage nécessitent plusieurs
passes. L’exploitation efficace des
niveleuses requiert beaucoup d’adresse et d’expérience de la part de l’opérateur. La niveleuse est un des engins de chantiers les plus difficiles à manœuvrer lors des opérations de
profilage. Aussi pour des raisons de productivité, le responsable de l’organisation de
chantier devrait se soucier d’affecter aux niveleuses les opérateurs les plus chevronnés.
Les niveleuses sont munies de transmission qui compte plusieurs rapports en marche
avant et plusieurs rapports en marche arrière. Cela permet à l’opérateur de sélectionner le
meilleur rapport compte tenu de la délicatesse du profilage à réaliser. Un opérateur expérimenté sera en mesure de déterminer la longueur optimale des passes en considérant plusieurs paramètres dont la nature du matériau, la sécurité, et l’organisation du chantier. La
valeur idéale de la distance de chacune des passes se situe normalement entre 75 et 250m.
Exemple d’application : On demande la production horaire d’une niveleuse qui doit réaliser quatre passes de profilage pour chaque tronçon de 100 m de route en construction.
L’inversion entre la marche avant et arrière ainsi que l’ajustement de la hauteur de la
lame requiert 4 secondes. La vitesse avant moyenne sera de 3,8 km/h tandis que celle arrière sera en moyenne de 18,6 km/h. L’habilité de l’opérateur permettra de passer directement de la quatrième passe à la première passe du tronçon suivant. Le taux de travail est
de 55 minutes par heure.
Solution :
Analyse du cycle
 vitesse avant profilage de la 1re passe, inversion de marche et ajustement de la hauteur
de la lame  vitesse arrière recul, inversion de marche et ajustement de la hauteur de la
lame
 vitesse avant profilage de la 2e passe, inversion de marche et ajustement de la hauteur
de la lame  vitesse arrière recul, inversion de marche et ajustement de la hauteur de la
lame
 vitesse avant profilage de la 3e passe, inversion de marche et ajustement de la hauteur
de la lame  vitesse arrière recul, inversion de marche et ajustement de la hauteur de la
lame
 vitesse avant profilage de la 4e passe
Durée du cycle pour le profilage de 100 m
[((0,1 km ÷ 3,8 km/h x 60min/h) + (4 s ÷ 60 s/min) + (0,1 km ÷ 18,6 km/h x 60 min/h) + (4 s ÷ 60
s/min)) x 3 passes] + (0,1 km ÷ 3,8 km/h x 60min/h) = 7,684 min
Production horaire réelle de profilage = 100 m/cycle x 55 min/7,684 min/cycle = 715,8 m/h
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 18
Lorsqu'on désire exprimer la production de profilage de la niveleuse en m³/h, ce qui est quelques
fois utile pour comparer des productivités ou déterminer le nombre d'équipements requis, il est
possible de le faire pourvu que nous connaissions la longueur de la route et le volume foisonné total.
Exemple d’application : À partir des résultats obtenus à l'exemple d'application précédent, on
supposera que l'axe longitudinal des travaux routiers est de 2 890m et que le volume total foisonné de 17 455m³. Quelle serait la production horaire en m³/hr ?
Production horaire = 17 455m³ ÷ (2 890m ÷ 715,8m/h) = 4 323m³/h
2.7 Les camions
Il existe deux catégories de camions, les camions pour la circulation en réseau routier
normal qui possèdent 6, 10 ou 12 roues et les camions hors routes « off road » dont les
dimensions et leur poids ne leur permettent pas de circuler sur les chemins publics. On retrouve les camions hors routes surtout pour l’exploitation de carrières ou de mines. Les
camions 6, 10 ou 12 roues sont fréquemment utilisées sur les chantiers de terrassement de
construction civile.
Les camions ont une seule fonction lors des opérations de terrassement, transporter les
matériaux de déblai ou de remblais. La production des camions est tributaire des conditions de chantier, de la grandeur de leur benne, de leur capacité de chargement, des temps
fixes, de leur vitesse et des distances à parcourir.
Les temps fixes comprennent la durée prévue pour les virages, les accélérations, le déchargement et la mise en place sous la pelle ou la chargeuse pour chacun des cycles du
camion. Les temps fixes peuvent s’estimer à l’aide du tableau suivant :
DURÉE DES TEMPS FIXES (MIN.)
NOTE : 20 À 30% DE CE TEMPS FIXE EST ATTRIBUABLE À LA MISE EN PLACE DU CAMION SOUS
L’ÉQUIPEMENT DE CHARGEMENT
CONDITIONS
GÉNÉRALES
AU CHANTIER
Camions 10 roues
Camions
hors route
Favorables
0,45
Camions
remorque
1,2
Moyennes
0,9
1,8
4,5
Défavorables
2,0
2,5
8,4
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
2,2
Page 19
Pour déterminer le nombre de camions requis pour desservir une chargeuse ou une pelle
mécanique, il faut faire le rapport entre la durée du cycle du camion et le temps requis
pour le charger9. Les chargeuses et les pelles hydrauliques sont des équipements qui conditionnement souvent le rendement d’un chantier de terrassement. L’arrêt ou le ralentissement de ces engins appelés « équipement critique » se traduit par un ralentissement de
la productivité globale d’un chantier. Il faut donc que les équipements complémentaires
comme les camions, les compacteurs, les pousseurs soient en quantité suffisante pour que
la pelle ou la chargeuse ne soit jamais en situation d’attente. Ainsi, lorsque le nombre de
camions est inférieur à 7, on complète jusqu’à l’unité supérieure. Lorsque le nombre de
camions varie entre 7 et 13, on complète jusqu’à l’unité supérieure et on ajoute un camion. Finalement, pour des cas plus rares, lorsque le nombre de camions dépasse 13, il
faut compléter à l’unité près et ajouter 2 camions.
Exemple d’application : On demande le nombre de camions de 14 m³ requis pour desservir une pelle hydraulique 1,2 m³ de capacité effective sachant que la durée du cycle de la
pelle est de 0,45 minute et que celui du camion est de 12 minutes.
Solution :
Nombre de godets requis = 14 m³ ÷ 1,2 m³/godet = 11,66 godets soit 12 pour 14 m³
Durée de remplissage = 12 godets x 0,45 min = 5,4 minutes
Nombre de camions requis = 12 min ÷ 5,4 min = 2,22 camions soit 3 camions
Exemple d’application : On demande le nombre de camions-remorques de 20 m³ requis
pour desservir une chargeuse sur pneu de 6 m³ de capacité effective sachant que la durée
du cycle de la chargeuse est de 0,4 minute et que celui du camion est de 14 minutes.
Solution :
Nombre de godets requis = 20 m³ ÷ 6 m³/godet = 3,33 godets soit 3 pour 18 m³
Durée de remplissage = 3 godets x 0,4 min = 1,2 minute
Nombre de camions requis = 14 min ÷ 1,2 min = 11,66 camions soit 13 camions
Exemple d’application : On demande la durée du cycle, le nombre ainsi que la production
horaire théorique de camions-remorques équipés de benne de 22 m³ ayant une capacité de
34 tonnes. Ces camions-remorques seront remplis de terre compacte (argile humide (W%
=37,5%)) à l’aide d’une chargeuse équipée d’un godet de 4,3 m³. Les camions ont des vitesses à vide et chargé de 54 km/h et de 32 km/h. La distance jusqu’au lieu de déchargement est de 17,8 km. Le taux de travail sur ce chantier est de 50 minutes par heure et les
conditions sont moyennes.
______________________
9
Durée de remplissage = nombre de coups de godet X durée du cycle de l'équipement de chargement
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 20
Solution :
Chargeuse
Facteur de remplissage du godet de la chargeuse = 85%
Volume effectif d’un coup de godet = 4,3 m³ x 85% = 3,655 m³
Masse volumique de la terre compacte = 2,2 t/m³ ÷ 1,35 = 1,63 t/m³
Charge utile des camions-remorques = le moindre de 22 m³ ou de 34 t ÷ 1,63 t/m³ = 20,86
m³
Nombre de coups de godet requis = 20,86 m³ ÷ 3,655 m³ / godet = 5,71 soit 6 godets pour
20,86 m³
Durée du cycle de la chargeuse = 6 coups de godet x 0,5 min = 3 minutes
Camions-remorques
Durée du cycle Temps fixes = 1,8 min
Durée de chargement = 3 min
Temps condition vide = 17,8 km ÷ 54 km/h x 60 min/h = 19,78 min
Temps condition plein = 17,8 km ÷ 32 km/h x 60 min/h = 33,38 min
Durée totale = 57,96 min
Production horaire théorique = 50 min/h ÷ 57,96 min/cycle x 20,86 m³ = 18 m³/h
Nombre de camions-remorques requis = 57,96 min ÷ 3 min = 19,32 soit 22 camions
2.8 Les compacteurs
Les compacteurs servent à stabiliser les sols en diminuant la quantité de vides à l’intérieur
de ceux-ci. Il existe trois principes de compaction, la compaction par chocs, par vibration
et par roulage. La compaction par chocs est utilisée là où la zone à compacter est restreinte. On réalise la compaction par chocs à l’aide de dame mécanique appelée aussi
« Jump Jack ». La compaction de zones restreintes se réalise également à l’aide de plaque
vibrante mécanisée.
La compaction par vibration est surtout utilisée pour les sols pulvérulents (granulaires)
comme les sables, les graviers et les pierres concassées. La présence d’une certaine quantité d’eau (optimum proctor) sur les particules de matériaux granulaires facilite la compaction. La compaction par roulage est utilisée pour les sols cohérents et les matériaux
liés (mélanges bitumineux et bétons spéciaux à affaissement nul).
Il existe une panoplie de type de compacteurs adaptés à des travaux de compaction déterminés. Le plus courant pour les travaux de construction routière est le compacteur à
rouleaux lisses et vibrants. La vibration pouvant être activée ou désactivée par
l’opérateur.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 21
Les compacteurs sur rouleaux lisses en acier sont des
engins assez faciles à opérer. L’expérience de
l’opérateur est utile lors du jugement de l’atteinte du
compactage requis qui se situe habituellement dans les
devis, à environ 95% de l’optimum proctor. L'efficacité
du compactage diminue drastiquement lorsque l'épaisseur de la couche à compacter dépasse une limite dictée
par les caractéristiques du sol et du compacteur. Les
épaisseurs foisonnées maximales d'efficacité varient
généralement entre 225 et 350mm. L'épaisseur foisonnée d'une fondation routière peut-être estimée en prenant l'épaisseur compactée fois le pourcentage de foisonnement.
Le rendement d’un compacteur est conditionné par sa vitesse, l’épaisseur de la couche de
matériaux ou de sol, du nombre de passes requises pour atteindre la compaction voulue.
On détermine la production horaire d’un compacteur à l’aide de la formule suivante :
Production horaire (m³/h) = La x Vmoy. x Ep x Fo ÷ Np
où
La : Largeur des rouleaux du compacteur en mètre
Vmoy. : Vitesse moyenne de déplacement en kilomètre par heure
Ep : Épaisseur des couches en millimètre
Fo : Facteur d’opération qui prend en compte l’inversion de marche, la superposition des
passes, l’attente. La valeur de 70% est souvent utilisée pour les compacteurs à rouleaux
lisses et vibrants.
Np : Nombre de passes requises
Exemple d’application : On demande de calculer la production horaire théorique en
m³/h d’un compacteur à rouleaux lisses et vibrants. Le compacteur qui sera utilisé à
une largeur de rouleau de 1 035 mm. Afin de compacter adéquatement la pierre concassée (0-20mm avec foisonnement initial de 11,1%), le compactage se fera par
couche compactée de 270mm d’épaisseur, à une vitesse de 2,1 km/h et en 4 passes.
Solution :
Épaisseur foisonnée de la couche = 270mm x 1,111 = 299,97mm soit 300mm
Production horaire théorique (m³/h) = 1,035 m x 2,1 km/h x 300 mm x 70% ÷ 4 =
114,1 m³/h
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 22
2.9 Les paveuses
Les paveuses servent à épandre des couches de mélanges bitumineux. Au Québec, on utilise deux largeurs maximales d’épandage 8’ et 10’.
Les paveuses facilitent l’épandage de
couches
de
mélanges
bitumineux
d’épaisseur et de largeur uniforme. Outre
l’opérateur principal qui veille à la conduite et à l’approvisionnement de la benne
de la paveuse, plusieurs ouvriers sont requis pour le fonctionnement adéquat d’une
paveuse. Habituellement, deux ou trois
ouvriers s’assurent du bon fonctionnement
de la vis sans fin qui alimente la table de
régalage située derrière la paveuse et ils en
assurent continuellement l’ajustement
avec le niveau du sol. Cet ajustement permet de régulariser l’épaisseur de la
couche. Un ouvrier s’assure de l’opération
d’alimentation de la benne par des camions (habituellement de type 10 roues) et finalement deux ouvriers placés derrière la paveuse, s’assure de la qualité de la jonction avec la
couche adjacente.
Le rendement d’une paveuse est conditionné par sa vitesse qui elle-même est conditionnée par l’épaisseur de la couche d’épandage. On détermine la production horaire d’une
paveuse à l’aide de la formule suivante :
Production Horaire Théo. (m²/h) = La x Vmoy. x Fo
où
La : Largeur de la table d’épandage et de régalage en mètre
Vmoy. : Vitesse moyenne de déplacement en mètre par heure lors de l’épandage
Fo : Facteur d’opération qui prend en compte l’inversion de marche, le déplacement de la
paveuse et de la mise en place des camions de remplissage de la benne. La valeur de 60%
est souvent utilisée pour les paveuses.
Exemple d’application : On demande de calculer la production journalière d’une paveuse
sachant que sa vitesse de 0,12km/h, que la largeur de sa largeur de table d’épandage est
de 8’ et que sa hauteur est ajustée à 100 mm. Le taux de travail sur le chantier est de
45min/h et qu’une journée de travail est constituée de 9 heures.
Production Horaire Théo. (m²/h) = La x Vmoy. x Fo
Production Horaire Théo. = (8pi x 0,3048m/pi) x 120m/h x 60% = 175,6m²/h
Production journalière = 175,6m²/h x 45min/60min x 9h = 1 185m²/j
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 23
La compaction de la couche de mélange bitumineux se fait généralement à l’aide de compacteur à
cylindres lisses en acier ou à pneumatiques lisses.
La productivité de ce type de compacteur est conditionnée par la largeur de ses cylindres ou pneumatiques, sa vitesse et le nombre de passes requises pour atteindre le degré de compaction souhaité.
Production Horaire Théo. (m²/h) = (La x Vmoy. x Fo) ÷ N
où
La : Largeur de compaction en mètre
Vmoy. : Vitesse moyenne de déplacement en mètre par heure lors du compactage
Fo : Facteur d’opération qui prend en compte l’inversion de marche, le déplacement du
compacteur et la superposition des couches. La valeur de 70% est souvent utilisée pour
les compacteurs de mélange bitumineux.
N : Nombre de passes requises pour atteindre le degré de compaction requise.
La valeur de N est conditionnée par l’épaisseur de la couche à compacter et par les caractéristiques du mélange bitumineux. L’expérience de l’opérateur et du contremaître sont
souvent les indicateurs les plus précis que l’on puisse utiliser pour déterminer le nombre
de passes nécessaires à une bonne compaction.
À défaut de ces informations, on peut utiliser la formule suivante élaborée selon des observations empiriques.
N = (ép. ÷ 20) + 2
où
ép. : Épaisseur non compactée de la couche de mélange bitumineux ou hauteur de la table
de régalage de la paveuse en millimètre
Exemple d’application : On demande de calculer le nombre de compacteurs requis pour
fournir la paveuse du problème précédent. On se servira de compacteur Caterpillar CB 34
à une vitesse de 1,8 km/h et dont la largeur de compaction est de 1,3 m.
Solution
N = (100 ÷ 20) + 2 = 7
Production horaire théorique = (1,3 m x 1 800 m/hr x 70/100) ÷ 7 = 234 m²/h
Production réelle = 234 m²/h x 45min/60min = 175,5 m²/h
Nombre de compacteurs requis = Production paveuse ÷ Production compacteur
(175,6m²/h x 45min/60min) ÷ (234 m²/h x 45min/60min) = 0,7504
Un seul compacteur sera suffisant.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 24
3.0
ESTIMATION DES COÛTS DE TERRASSEMENT
3.1 Coûts horaires de l’équipement
Lors de l’établissement du coût horaire d’un équipement de chantier, on considère les
coûts fixes et les coûts variables. Les coûts fixes sont constitués des frais qui ne sont pas
liés au fonctionnement de l’équipement.
Les coûts fixes sont constitués des éléments suivants :

Coûts d’amortissement
La valeur d’un équipement de chantier décroit dès que l’entreprise en prend possession.
Les équipements de chantier se déprécient le plus souvent selon une dépréciation en ligne
droite jusqu’à une valeur de reprise qui varie selon l’état et la demande pour ce type
d’équipement. Lorsque l’engin est équipé de pneumatiques, il faut déduire de la valeur
amortissable, le prix des pneumatiques.
Coût horaire d’amortissement = coût d’achat - valeur de reprise – pneus
Période d’amortissement en heures
Exemple d’application : L’espérance de vie d’un pousseur sur chenille est de 7 ans. Sa
dépréciation sera linéaire et sa valeur de reprise est estimée à 12 000$. On demande de
calculer la table de dépréciation pour sa durée de vie sachant que la valeur à neuf actuelle
de cet engin est de 222 000$.
Solution :
Dépréciation totale = 222 000$ - 12 000$ = 210 000$
Dépréciation annuelle = 210 000$ ÷ 7 ans = 30 000$
Année de vie
0à1
1à2
2à3
3à4
4à5
5à6
6à7
Valeur
(début de l’année)
222 000$
192 000$
162 000$
132 000$
102 000$
72 000$
42 000$
Dépréciation
(annuelle)
30 000$
30 000$
30 000$
30 000$
30 000$
30 000$
30 000$
Valeur
(fin d’année)
192 000$
162 000$
132 000$
102 000$
72 000$
42 000$
12 000$
La valeur médiane de ce bouteur est la valeur à sa mi-espérance de vie, dans ce cas à 3 ½
ans. La valeur médiane est souvent utilisée pour l’estimation des coûts de réparation d’un
équipement de chantier.
Valeur médiane = (132 000$ + 102 000$) ÷ 2 = 117 000$
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 25
Si on suppose que cet équipement travaille 2 000 heures par année, on peut déterminer
son coût horaire de dépréciation.
Coût horaire de dépréciation = 30 000$ ÷ 2 000 h = 15.00 $/h

Coûts d’immobilisation de capital ou de crédit
Les coûts en immobilisation de capital représentent les fonds que l’on aurait pu tirer du
placement du capital investi pour l’acquisition d’un équipement. Ces coûts se calculent à
partir de la durée de l’amortissement en heure et de la valeur nette d’amortissement. On
peut également utiliser pour cette rubrique, les coûts de crédit associés à l’achat de
l’équipement.
Coûts horaires d’immobilisation de capital = Valeur médiane X taux d’investissement
Heures annuelles d’utilisation
Exemple d’application : à partir des données de l’exemple précédent et en considérant un
taux moyen d’investissement de 4,5% par année.
Solution :
Coûts horaires d’immobilisation de capital = (117 000$ x 4,5%) ÷ 2 000 h = 2.63 $/h

Coûts pour les frais annuels récurrents (immatriculation, assurance, taxes)
Ce montant représente les coûts que l'on peut attribuer aux taxes et aux assurances et que l'on estime sur une base horaire.
Coûts récurrents = total des primes et des taxes
Heures annuelles d’utilisation
Exemple d’application : à partir des données de l’exemple précédent et en considérant que l'immatriculation (annuel), la prime d'assurance (annuel) et autres taxes d'affaires (annuel) représentent un coût de 2 400$ par an.
Solution :
Coûts horaires pour les frais annuels récurrents = (2 400$) ÷ 2 000 h = 1.20 $/h
Le tableau10 suivant vous permet à titre indicatif d’estimer la durée de vie moyenne ainsi
que l’utilisation annuelle probable de différents équipements de chantiers routiers courants.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 26
TYPE D’ENGIN
DURÉE DE VIE EN HEURES POUR DES CONDITIONS …
SÉVÈRES
MOYENNES
FAVORABLES
UTILISATION
ANNUELLE EN
HEURES
Bouteur
Chargeuse
Camion
Décapeuse
Niveleuse
Pelle hydraulique
8 000
8 000
10 000
10 000
10 000
10 000
10 000
14 000
12 000
12 000
12 000
12 000
16 000
14 000
14 000
1 500
1 800
2 400
1 500
2 000
10 000
12 000
14 000
1 800
Les coûts variables sont associés à l’usage de l’équipement et ils sont constitués des éléments suivants :

Coûts en entretien, carburant et lubrifiant
Pour estimer la consommation en carburant et lubrifiant d’un engin de chantier, on peut
se servir des équations suivantes :
Carburant : C = P x q x Fo
C = consommation en litres par heure
P = Puissance effective du moteur en kilowatt
q = consommation horaire en litres par kilowatt
q = 0,33 pour les moteurs essence
q = 0,22 pour les moteurs diesel
Fo = Facteur d’opération moteur. Ce facteur prend en compte que le moteur n’est pas
constamment sollicité à sa pleine puissance. Pour des engins de construction civile, la valeur de 60% est généralement utilisée.
Lubrifiant : C = P x q x Fo + c/t
q = 0,003 litre par kilowatt et par heure
c = capacité du carter en litres
t = durée en heures entre les vidanges d’huile

Coûts en usure des pneumatiques
Le coût horaire des pneus est égal au coût d’un jeu de pneu divisé par la durée
d’utilisation prévue.
Coût horaire des pneus = coût du jeu de pneus
Utilisation prévue en heures
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 27

Coûts des réparations
Le coût horaire à prévoir pour les réparations se calcule à partir de la dépréciation totale,
un facteur de réparation qui varie selon le type d’engin et les conditions d’utilisation et finalement selon la durée de vie de l’équipement en heure.
Le tableau suivant est très utilisé pour déterminer le facteur de réparation.
TYPE D’ENGIN
Bouteur
Chargeuse
Camion
Décapeuse
Niveleuse
Pelle hydraulique
FACTEUR DE RÉPARATION EN %
SÉVÈRES
MOYENNES
FAVORABLES
130
130
110
130
70
90
90
80
90
50
70
70
60
70
30
130
90
70
Coût horaire moyen pour réparations = dépréciation totale X facteur de réparation
Heures totales d’utilisation prévues durant la vie normale

Coûts de l’opérateur + frais généraux de l’entreprise (15 à 18%)
3.2 Louer ou acheter l’équipement (That’s the question!)
L’achat d’un engin de chantier peut représenter une immobilisation de capital importante
pour une entreprise. La décision d’acheter ou de louer un engin de chantier est une décision d’affaire qui implique plusieurs paramètres, soulève plusieurs questions et trouve
souvent son dénouement devant le banquier de l’entreprise.
Préférablement, il vaut mieux acheter un équipement que de le louer toutefois, certains
paramètres peuvent favoriser la location au détriment de l’achat.
o
o
o
o
fréquence de son utilisation
taux de crédit à la location attrayante
rareté momentanée du capital de l’entreprise
valeur résiduelle intéressante
3.3 Coûts unitaires et choix des équipements
Lorsqu’on cherche à répondre à un appel d'offres, la principale difficulté réside dans
l'établissement des coûts de chacune des opérations décrites aux Documents Appel
d’Offres (DAO). Comme le détail estimatif précisera les quantités prévues pour la réalisation du contrat, l’établissement de ces coûts sur une base unitaire devient essentiel.
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 28
Le coût unitaire de revient représente le montant que l'entrepreneur devra débourser pour
réaliser chaque unité d’un travail. Habituellement le coût de revient est constitué de la
somme des coûts suivants:
- Coût de la main-d’œuvre (salaire + bénéfice marginal)
- Coût des équipements (location ou de possession)
- Coût des matériaux à mettre en oeuvre
(Ciment, béton, ponceau métallique, pierre concassée, etc.)
Le prix de soumission est le montant que l'entreprise demande pour la réalisation des travaux décrits aux plans et devis. Ce prix doit inclure les frais d'administration imputable
au fonctionnement de l'entreprise et une marge bénéficiaire (profit) qui permet à l'entreprise de prospérer. C'est à partir du coût unitaire de revient que l'entrepreneur calculera
son prix pour fin de soumission.
Prix de soumission = Coût de revient + frais d'administration + bénéfice
Lorsqu'on tente d'établir les coûts de revient des différentes opérations que l'on retrouve
sur les chantiers de construction, on doit procéder à l'étude des journaux de chantiers de
nos précédentes réalisations similaires, des rapports d'avancement et à l'observation de
nos équipes de travail et de leur consommation en matériel. Ces données sont essentielles
afin de déterminer le choix des équipements qui permettent le plus d’économie et un prix
de soumission le plus bas possible.
Exemple d’application :
Une chargeuse qui nous coûte 128 $ de l'heure en location (incluant le coût pour
l’opérateur et le carburant) a été observée sur un de nos chantiers pendant 8 heures. Équipé d’un godet 2,0 m³, la durée moyenne d'un cycle de chargement de camion de cette
chargeuse s'établissait à 24 secondes.
Cycle de la chargeuse = Attaque de l'emprunt + Chargement du godet + Recul et élévation du godet + Avancement vers la benne du camion + déchargement du godet + Recul
et abaissement du godet
Sur les 8 heures d'observation, vous avez remarqué que la chargeuse fut immobilisée
pendant 80 minutes pour permettre le remplissage de carburant, la vérification des composantes hydrauliques et pour permettre à l'opérateur de prendre une pause. En bref, sur
les 8 heures réelles, 6 heures et 40 minutes ont vraiment été consacrées au travail de chargement des camions soit, 50 minutes de travail par 60 minutes de temps effectif. Vous
avez également observé que le temps requis pour la mise en place sous la chargeuse d’un
camion vide était de 24 secondes en moyenne.
Le matériau qui fut chargé dans des camions de 12 m³ de capacité était de la latérite granulaire. Le godet était chargé à 100% de sa capacité.
a) Quel fut le coût de revient de l'opération « chargement de camion » en m³/hr en matériau foisonné?
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 29
b) Si vous faites une soumission de prix pour un travail semblable avec les mêmes conditions et la même chargeuse, quel devrait être le prix unitaire de cette opération en m³/hr
(matériau foisonné) si vos frais généraux s'élèvent à 20% et en prenant un bénéfice de
12% ?
Solution :
Nombre de coups de godet pour remplir la benne du camion :
12 m³  2m³/godet = 6 coups de godet par camion
Temps de remplissage d'un camion :
6 coups x 24 secondes = 144 secondes soit 2,4 minutes
Mise en place sous la chargeuse :
24 secondes  60 secondes/minute = 0,40 minute
Rendement horaire :
50 min/hr  2,8 min = 17,86 camions à l'heure
17,86 camions x 12 m³ = 214,3 m³/hr
Coût de revient de l'opération "chargement des bennes de camion" :
128 $/hr  214,3 m³/hr = 0,597 $/m³ (a)
Prix de soumission de l'opération "chargement des bennes de camion" :
0,597 $/m³ x 1,2 x 1,12 = 0,803 $/m³ (b)
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
#1-
« Équipement et méthodes de construction », Roman Letocha, Modulo Éditeur
#2-
« Construction planning, equipement and methods », R. L. Peurifoy, Mc Grawhill
#3
Site internet de la cie CATERPILLAR, www.cat.com
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 30
EXEMPLE D’APPLICATION SYNTHÈSE
Votre employeur nous demande de calculer un coût de revient pour la réalisation de travaux de
terrassement en déblai. Voici les caractéristiques du chantier prévu. Calculez le volume à excaver
en utilisant le concept des surfaces moyennes.
Type de sol: Terre végétale humide à 20 de w%
Profondeur moyenne: 6,35 m
Pente de talus: 1/1
90 m
Ligne de fond d'excavation
45 m
25 m
120 m
Les caractéristiques de nos équipements et notre organisation de chantiers sont les suivantes :
Condition de chantier : favorable
Taux de travail : 50 min/h pour tous les
équipements
Distance de transport : 36,75 km
Pelle hydraulique :
Godet : 2,45 m³
Coût horaire : 135$/h
Camions (10 roues):
Capacité : 16 m³ ou 23 t
Vitesse vide : 100 km/h
Vitesse plein : 85 km/h
Coût horaire : 55$/h
MODULE 5:
ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION
Page 31