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Projet de Fin dEtudes
LGV Rhin Rhne - Lots B2/B3/B4 Ralisation des hourdis des
viaducs
Auteur : GASCHEN Mathieu INSA Strasbourg, Spcialit Gnie Civil,
Option Construction
Tuteurs Entreprise : BOUVET Vincent et Directeur de projet, GTM
GCS
BORIA Roger Directeur de Travaux, GTM GCS
Tuteur INSA Strasbourg : HOTTIER Jean-Michel Professeur Agrg de
Gnie Civil
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Remerciements
Je tiens tout dabord remercier Monsieur Dominique QUIVY et
Monsieur Vincent BOUVET pour mavoir accord leur confiance et donn
la possibilit deffectuer mon PFE au sein du chantier de la LGV
Rhin-Rhne et plus largement de lentreprise GTM Gnie Civil et
Services.
Jadresse galement mes plus vifs remerciements mon tuteur,
Monsieur Roger BORIA, pour son accueil, ses conseils et sa
disponibilit malgr un emploi du temps fort charg.
Particulirement, je souhaite remercier Laurent DAUBENFELD, Nelly
TEURLAY, Bertrand BRALY et Jean-Franois PERROD, avec qui jai
travaill tout au long de mon projet, pour leurs conseils souvent
prcieux et aviss mais galement pour leur bonne humeur.
Enfin, jassocierai de mme lensemble des personnes appartenant la
cellule Ouvrages dArts du chantier de la LGV pour mavoir
chaleureusement accueillis et fait part de leurs expriences.
Ce projet de fin dtudes a t pour moi trs riche denseignements et
jespre avoir donn satisfaction lentreprise la hauteur de ce quelle
ma apport comme exprience.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Rsum
Sur le chantier des lots B2B-B3-B4 de la LGV Rhin-Rhne, quatre
viaducs sont en cours de construction. Dune longueur totale de
1400m, ces viaducs ont un tablier mixte (charpente mtallique et
hourdis bton) et sont tous conus selon une gomtrie identique.
Lentreprise GTM GCS a la charge de la ralisation des hourdis en
bton de ces 4 viaducs. La solution technique retenue consiste :
- prfabriquer compltement le hourdis infrieur et le poser sur
les semelles infrieures de la charpente
- coffrer la partie centrale du hourdis suprieur laide de
prdalles - coffrer les encorbellements du hourdis suprieur laide
dquipages mobiles
Afin de raliser les dalles du hourdis infrieur et les prdalles
du hourdis suprieur, un chantier de prfabrication foraine de dalles
a t mis en place.
Lensemble des mthodes et des moyens, tant matriels quhumains,
ont donc t dfinis. Il sagit alors de connatre prcisment la gomtrie
des lments prfabriquer, afin de concevoir un outil de coffrage
performant. Puis une installation de chantier adapte aux besoins a
t propose. De mme un planning de coulage et une procdure prcise de
suivi des lments prfabriqus ont t imagins. Ce travail a t ralis
dans le but doptimiser la production.
Enfin, aprs deux mois dactivit, un premier bilan financier de ce
chantier de prfabrication a t ralis dans le but de calculer le prix
de revient de chacun des lments prfabriqus.
Concernant les encorbellements du hourdis suprieur, il a t dcid
de rutiliser lquipage mobile ayant servi pour les viaducs de la LGV
Est.
Pour se faire, il a fallu dterminer, pour chaque viaduc, les
diffrentes longueurs de plots de btonnage coffrer et leur ordre de
ralisation. Puis, des modifications ont t apportes la structure de
lquipage en vue de ladapter aux nouvelles caractristiques des
viaducs de la LGV Rhin-Rhne.
Mots cls : tablier mixte, hourdis, prfabrication, quipage
mobile
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Sommaire
INTRODUCTION...............................................................................................
8
1. Prsentation de la structure daccueil
...................................................... 10
1.1. Le groupe VINCI
............................................................................................
10
1.2. GTM Construction
.........................................................................................
11 1.2.1. Historique
.........................................................................................................
11 1.2.2. Le groupe GTM Construction
..........................................................................
12 1.2.3. Directions rgionales et filiales
........................................................................
13 1.2.4. Les secteurs dactivit de GTM
.......................................................................
14
2. Le projet de la LGV Rhin-Rhne
.............................................................
15
2.1. Trois branches complmentaires
...................................................................
15
2.2. La branche Est
...............................................................................................
16 2.2.1. Le premier chantier de gnie civil de France
................................................... 16 2.2.2. Le
financement des
travaux..............................................................................
17 2.2.3. Phasage et calendrier
........................................................................................
18 2.2.4. Le tronon B : Chantiers GTM GCS et GTM Terrassement
........................... 19 2.2.5. Les diffrents acteurs du
chantier des lots B2-B3-B4...................................... 20
2.2.5.1. Le matre douvrage
.....................................................................................
20 2.2.5.2. Le matre duvre
........................................................................................
21 2.2.5.3. Les entreprises en
participation....................................................................
21
3. Le sujet du projet de fin dtudes
.............................................................
22
3.1. Prsentation des
viaducs................................................................................
22 3.1.1. Localisation
......................................................................................................
22 3.1.2. Principales caractristiques
..............................................................................
23 3.1.3. Les hourdis des
viaducs....................................................................................
25
3.2. Travail
raliser............................................................................................
27
4. La prfabrication foraine des dalles et des
prdalles.............................. 29
4.1. Le choix de la prfabrication foraine
............................................................ 29
4.2. Le calepinage des dalles et des prdalles
...................................................... 30 4.2.1.
Les contraintes dimensionnelles des lments
................................................. 30 4.2.2. Le
nombre dlments
......................................................................................
31
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.3. La gomtrie des dalles et des prdalles
....................................................... 31 4.3.1.
La gomtrie des dalles
....................................................................................
31 4.3.2. La gomtrie des prdalles
...............................................................................
33
4.4. Le coffrage des dalles et des prdalles
.......................................................... 34
4.4.1. Le coffrage prvu ltude
..............................................................................
34 4.4.2. Lutilisation des tables
coffrantes.....................................................................
35 4.4.3. Cinmatique de montage des
coffrages............................................................
36
4.5. Le levage et la manutention
...........................................................................
38 4.5.1. Loutil de
levage...............................................................................................
39 4.5.2. Les boucles et ancres de
levage........................................................................
40
4.6. Cinmatique de mise en uvre du bton et de
dcoffrage............................. 41
4.7. Le stockage des lments prfabriqus
.......................................................... 44
4.8. Le suivi des dalles et des prdalles
................................................................ 45
4.8.1. Lidentification des dalles
................................................................................
45 4.8.2. Le planning de coulage journalier
....................................................................
46
4.9. Linstallation de chantier de laire de prfabrication
................................... 48 4.9.1. Surface ncessaire
............................................................................................
48 4.9.2. Lemplacement de la plate-forme de prfabrication
........................................ 48 4.9.3. Le plan
dinstallation de chantier
.....................................................................
49
4.10. La pose des lments prfabriqus
................................................................ 51
4.10.1. Le transport des
dalles......................................................................................
51 4.10.2. La pose des
dalles.............................................................................................
51
4.11. La procdure Qualit Scurit Environnement
....................................... 53 4.11.1. Dfinition de la
procdure dexcution
............................................................ 53
4.11.2. Le Plan dOrganisation des
Contrles..............................................................
54
4.12. Le suivi financier des travaux de prfabrication
........................................... 54 4.12.1. Suivi et
contrle des
dpenses..........................................................................
54 4.12.2. Le calcul du cot de revient des lments
prfabriqus................................... 56
5. Equipages mobiles
......................................................................................
57
5.1. Cahier des charges de lquipage
mobile...................................................... 57
5.1.1. Description
.......................................................................................................
57 5.1.2. Caractristiques
................................................................................................
57 5.1.3. Contraintes supplmentaires
............................................................................
59
5.2. Les quipages de la LGV Est
.........................................................................
59 5.2.1. La rutilisation dquipages existants
.............................................................. 59
5.2.2. La structure des quipages
mobiles..................................................................
60 5.2.3. Cinmatique dutilisation de
lquipage...........................................................
61
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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5.3. Les modifications apportes aux
quipages................................................... 63
5.3.1. Le raidissement de la structure des
vaux.......................................................... 63
5.3.2. Laugmentation de lentraxe des C
............................................................ 65
5.3.3. La vrification de la flche totale de la structure
............................................. 67
CONCLUSION..................................................................................................
68
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Liste des figures
Fig. 1.2.1. Historique de GTM construction
.........................................................................................................
11 Fig. 1.2.2.1 : Chiffre daffaire de GTM Construction (en millions
dEuros)........................................................ 12
Fig. 1.2.2.2 : Effectifs de GTM Construction en 2005
..........................................................................................
12 Fig. 2.1. : Les trois branches de la LGV Rhin-Rhne
...........................................................................................
15 Fig. 2.2. : Carte du trac de la branche
Est..........................................................................................................
16 Fig. 2.2.2.: Rpartition du financement des
travaux.............................................................................................
17 Fig. 2.2.3. : Calendrier de la construction de la LGV Rhin-Rhne
......................................................................
19 Fig. 3.1.1. : Trac de la LGV sur les lots B2-B3-B4 et
localisation des viaducs
.................................................. 22 Fig. 3.1.2.1.
: Photo montage du viaduc de Linotte
..............................................................................................
23 Fig. 3.1.2.2. : Perspective du viaduc de
Quenoche...............................................................................................
24 Fig. 3.1.2.3. : Photo montage du viaduc de Corcelles
..........................................................................................
24 Fig. 3.1.3. : Coupe transversale type du tablier des viaducs
................................................................................
26 Fig. 4.2.1.1. : Coupe de principe des dalles et prdalles sur la
charpente
........................................................... 30 Fig.
4.2.1.2. : Perspective du positionnement des dalles entre deux
diaphragmes............................................... 30 Fig.
4.3.1.1. : Vue en perspective des dalles prvues
ltude.............................................................................
31 Fig. 4.3.1.2. : Vue en perspective des dalles prfabriques
..................................................................................
32 Fig. 4.3.1.3. : Plan de principe et ferraillage dune
dalle.....................................................................................
32 Fig. 4.3.2.1. : Plan de principe dune prdalle
.....................................................................................................
33 Fig. 4.3.2.2. : Vue en perspective dune
prdalle..................................................................................................
33 Fig. 4.4.1. Coupe de principe du coffrage vertical de 4 dalles
prvu lors de ltude ........................................... 34
Fig. 4.4.2.1. : Vue du banc de prfabrication des prdalles
.................................................................................
35 Fig. 4.4.2.2 : Section dune joue de coffrage de
dalle...........................................................................................
35 Fig. 4.4.2.3. : Vue en perspective des joues de coffrage de
dalle
.........................................................................
36 Fig. 4.4.3.1. : Schma de principe du montage des tables
coffrantes
...................................................................
36 Fig. 4.4.3.2. : Mise en place des IPE 400 sur un bton de propret
.....................................................................
37 Fig. 4.4.3.3. : Mise en place des tables coffrantes sur les IPE
.............................................................................
37 Fig. 4.4.3.4. : Installation des joues de
coffrage...................................................................................................
38 Fig. 4.4.3.5. : Le coffrage de 7 dalles est prt tre
coul...................................................................................
38 Fig. 4.5.1.1. : Le chariot lvateur de 10
tonnes...................................................................................................
39 Fig. 4.5.1.2. : Crochet de levage pour fourches de chariot
lvateur...................................................................
39 Fig. 4.5.2.1. : Dtail du ferraillage de la dalle et de l ancre
Arton
..................................................................
41 Fig. 4.5.2.2. : Levage de la dalle avec manille spcifique
....................................................................................
41 Fig. 4.6.1. : Le bton est dvers dans le coffrage la
goulotte...........................................................................
42 Fig. 4.6.2. : Systme de maintien des ancres
Arton.............................................................................................
42 Fig. 4.6.3. : Llingage des dalles se fait au niveau du centre de
gravit de la pice........................................... 43
Fig. 4.6.4. : Le dcoffrage est ralis par simple levage laide du
chariot lvateur ........................................ 43 Fig.
4.7.1. : Principe de stockage des dalles
prfabriques..................................................................................
44 Fig. 4.7.2. : Principe de stockage des prdalles
...................................................................................................
45 Fig. 4.8.2. : Exemple du planning de coulage des dalles au
15/05/07..................................................................
47 Fig. 4.9.2. : Lamnagement de la plate-forme de prfabrication par
GTM Terrassement.................................. 48 Fig. 4.9.3. :
Plan dinstallation du chantier de prfabrication
.............................................................................
50 Fig. 4.10.1. : Schma du chargement sur la remorque
.........................................................................................
51 Fig. 4.10.2.1. : Coupe transversale de dalle sur la charpente
..............................................................................
52 Fig. 4.10.2.2. : Dtail de lcartement entre deux dalles
conscutives.................................................................
52 Fig. 4.10.2.3. : Dtail de lcartement entre deux dalles
conscutives.................................................................
52 Fig. 4.11.1. : Schma fonctionnel de la procdure
dexcution............................................................................
53 Fig. 5.2.2. : Vue en 3 dimensions de la structure de lquipage
...........................................................................
60 Fig. 5.2.3.1. : Dcoffrage du plot prcdemment btonn
....................................................................................
61 Fig. 5.2.3.2. : Avancement de lquipage sur la
charpente...................................................................................
62 Fig. 5.2.3.3. : Coffrage du nouveau plot btonner
.............................................................................................
62 Fig. 5.3.1.1. : Configuration de lquipage deux profils porteur
de vaux........................................................ 63
Fig. 5.3.1.2. : Configuration de lquipage trois profils porteur de
vaux ........................................................ 64
Fig. 5.3.2.1. : Plan dun ski avant
modification....................................................................................................
66 Fig. 5.3.2.2. : Plan du ski rallong
.......................................................................................................................
66
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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INTRODUCTION
Sur le chantier des lots B2-B3-B4 de la LGV Rhin-Rhne,
lentreprise GTM Gnie Civil et Services a en charge la construction
de quatre viaducs : le viaduc de Linotte (362m), le viaduc de
Quenoche (420m), le viaduc de Corcelles (450m) et le viaduc de
lOgnon (175m). Ces viaducs sont raliss en tabliers mixtes
reprsentant une longueur totale de 1400m.
La solution technique retenue pour la ralisation des hourdis de
ces 4 viaducs consiste : - prfabriquer compltement le hourdis
infrieur et le claver sur les semelles infrieures
avec un bton coul en place - coffrer la partie centrale de
lintrados du hourdis suprieur laide prdalles - coffrer les
encorbellements du hourdis suprieur laide dquipages mobiles
Vue en perspective du tablier des viaducs
Ds le mois de novembre 2006, les fondations des ouvrages et les
premires leves de piles sont ralises. Cependant, alors que les
appuis des viaducs sortent tout juste de terre, il est dores et dj
ncessaire de penser la ralisation future des tabliers.
Afin de travailler sur ce sujet et dans le cadre de mon Projet
de Fin dEtudes, jai intgr lquipe travaux de la cellule Ouvrage
dArts du chantier ds le mois de fvrier 2007.
Ainsi, durant les 5 mois de projet, jai tudi les diffrentes
sujtions propres la ralisation des hourdis de ces viaducs. Jai
ainsi dfini lensemble des mthodes et des moyens, tant matriels
quhumains, ncessaires lexcution des diffrents travaux. La charpente
mtallique du premier viaduc tant approvisionne sur le chantier ds
le mois de mars 2007, jai t directement confront des impratifs de
russite du point de vue des dlais de production et de la qualit des
travaux, mais galement au niveau financier.
Encorbellement coffr laide de lquipage mobile
Hourdis infrieur prfabriqu
Prdalle : coffrage perdu du hourdis suprieur
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
- 9 -
Dans un premier temps, jai travaill sur le sujet des dalles et
des prdalles prfabriques dans le but doptimiser leur production.
Jai ainsi dtermin leurs gomtries, loutil de coffrage, les moyens
ncessaires, les diffrentes mthodes lies au chantier de
prfabrication, et la pose des lments sur la charpente des viaducs.
Ayant particip au lancement de ces travaux de prfabrication, jai
mis en place un planning de ralisation et un systme de suivi des
lments. Puis, jai dtermin le cot de revient dune telle
opration.
Dans un second temps, jai tudi la rutilisation de lquipage
mobile de la LGV Est, outil coffrant des encorbellements du hourdi
suprieur. Jai ainsi dtermin les longueurs de plots de btonnage et
leur ordre de ralisation. Puis jai particip la dfinition des
modifications apporter lquipage mobile en vue de ladapter aux
caractristiques de la LGV Rhin-Rhne.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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1. Prsentation de la structure daccueil
1.1. Le groupe VINCI
GTM Construction est une des entreprises appartenant au groupe
VINCI, premier groupe mondial de concession, de construction et des
services associs.
VINCI en quelques chiffres : 128000 salaris dans le monde dont
74 000 en France 2500 implantations locales 250000 chantiers par an
dans plus de 80 pays 25,6 milliards deuros de chiffre daffaire en
2006 1270 millions deuros de rsultat net en 2006
Les secteurs dactivits du groupe :
Vinci concession (4,3 milliards deuros de chiffre daffaires en
2006). Intervient en conception, construction, financement et
exploitation dans 4 domaines : infrastructures autoroutires,
stationnement ; secteur aroportuaire et grands ouvrages, comme le
stade de France)
Vinci Energie (3,7 milliards deuros de chiffre daffaires en
2006) leader en France et acteur de premier plan en Europe des
technologies des nergies et de linformation, exerce quatre mtiers
complmentaires (ingnierie, ensemblier, ralisation et maintenance)
dans les secteurs des infrastructures dnergie, de lindustrie, du
tertiaire et des tlcommunications.
Vinci Route (7,3 milliards deuros de chiffre daffaires en 2006).
Avec Eurovia , cest lun des leaders europens des travaux routiers
et du recyclage des matriaux et le premier producteur franais de
granulats routiers. Lactivit dEurovia sorganise autour de quatre
mtiers : les travaux routiers, la production de matriaux,
lamnagement du cadre de vie et de lenvironnement et les
services.
Vinci Construction (10,7 milliards deuros de chiffre daffaire en
2006). numro un franais et major mondial du BTP, Vinci construction
runit un ensemble sans quivalent dexpertises dans les domaines du
btiment, du gnie civil, des travaux hydrauliques, de la maintenance
multi-technique et des services. Fortement ancr sur ses marchs
locaux en France, en Europe et en Afrique, il est aussi un acteur
majeur sur le march mondial de la conception-construction de grands
projets et du gnie civil spcialis.
Ainsi, GTM construction est une des six entits de Vinci
Construction.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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1.2. GTM Construction
1.2.1. Historique
Dans les annes 1800, la ville de Marseille est frappe par de
nombreuses pidmies dont plusieurs millions de personnes en seront
victimes. Il est alors question de donner Marseille un rseau
dassainissement moderne. Ainsi, la socit des Grands Travaux de
Marseille (GTM) est cre en 1891 par les milieux daffaires
marseillais pour construire un rseau dgouts moderne dans la cit
phocenne.
Les travaux dirigs par Charles Rebuffel hissent rapidement GTM
au premier rang de lindustrie franaise de travaux publics. Ce
premier contrat de GTM se solde par une incontestable russite
technique mais galement par des problmes financiers. Ainsi, pour
assurer le dveloppement de lentreprise, les dirigeants ont mis sur
de nouvelles activits telles que les routes, le btiment et les
quipements lectriques Ds 1900, GTM simplante dans les colonies
franaises ainsi que dans de nombreux pays trangers. Entre 1902 et
1913, GTM assoit son activit sur les grands chantiers quelle
remporte ltranger ; elle y ralise 70 % de ces profits.
Vingt ans plus tard, GTM est la premire entreprise franaise de
gnie civil. En 1980, GTM sest rapproche de ENTREPOSE, une socit
mtallurgique, qui lui apporte une ouverture sur les marchs du
Moyen-Orient et lAmrique Latine. En 1986, DUMEZ (une entreprise
consolide dans le domaine du bton arm), prend des participations
dans GTM-Entrepose. Dix ans plus tard a lieu la fusion et la
nouvelle entit est baptise Groupe GTM. Finalement, depuis le 1er
octobre 2000, le groupe VINCI a pris le contrle de GTM en
recueillant 97.4% des actions du Groupe GTM et ainsi fusionner le
19 dcembre 2000.
Fig. 1.2.1. Historique de GTM construction
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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1.2.2. Le groupe GTM Construction
Prsent sur lensemble du territoire franais travers un rseau dune
centaine dimplantations organises en sept directions rgionales, GTM
construction exerce lensemble des mtiers de la construction : le
btiment, le gnie civil, les travaux publics, la govalorisation
ainsi que les mtiers de spcialit. Ltendue de ses savoir-faire,
associe un fort potentiel dinnovation, lui permet dapporter chaque
projet la meilleure rponse constructive, tous les stades de sa mise
en uvre.
GTM en quelques chiffres :
Une centaine dimplantations rgionales La mise en uvre annuelle
de 2 500 chantiers Un chiffre daffaires de plus de 1,9 Milliard
deuros Plus de 10 000 collaborateurs
Le groupe GTM Construction, socit du Groupe VINCI, se place aux
premiers rangs des entreprises de construction en France.
Fig. 1.2.2.1 : Chiffre daffaire de GTM Construction (en millions
dEuros)
Fig. 1.2.2.2 : Effectifs de GTM Construction en 2005
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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1.2.3. Directions rgionales et filiales
GTM Construction dont le Prsident Directeur Gnral est Monsieur
Robert Hosselet est implant sur tout le territoire Franais travers
sept directions rgionales :
La direction rgionale Ile de France : 2400 collaborateurs,
rpartis dans ses 16 entits, 660 millions deuros de chiffre
d'affaires sur lexercice 2005.
La direction rgionale Sud : 2150 collaborateurs, rpartis dans
ses 20 entits, 450 millions deuros de chiffre d'affaires sur
lexercice 2005.
La direction rgionale Rhne-Alpes, Auvergne, Bourgogne : 1300
collaborateurs rpartis dans ses 14 entits, 225 millions deuros de
chiffre d'affaires sur lexercice 2005.
La direction rgionale Ouest : 928 collaborateurs, rpartis dans
ses 9 entits, 125 millions deuros de chiffre d'affaires sur
lexercice 2005.
La direction rgionale Sud Ouest : 790 collaborateurs, rpartis
dans ses 9 entits, 134 millions deuros de chiffre d'affaires sur
lexercice 2003.
La direction rgionale Nord : 315 collaborateurs, 45 millions
deuros de chiffre d'affaires sur lexercice 2005, et 50 millions
d'euros prvus pour l'exercice 2006.
La direction rgionale Est : 190 collaborateurs, 40 millions
deuros de chiffre d'affaires sur lexercice 2005, et 42 millions
d'euros prvus pour l'exercice 2006.
A ces sept directions rgionales sajoute le ple govalorisation :
1610 collaborateurs, 280 millions deuros de chiffre d'affaires sur
lexercice 2004.
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1.2.4. Les secteurs dactivit de GTM
Avec ses antennes rgionales et ses filiales spcialises, GTM
ouvre un large panel de comptences dans les domaines du btiment, de
la govalorisation, des travaux publics, du gnie civil et des
diffrents mtiers de spcialit.
GTM est donc une entreprise prsentant des secteurs dactivits
varis et complmentaires. Au-del dune connaissance parfaite et
globale de son mtier, le point fort de GTM rside dans sa capacit
associer des comptences trs spcialises un rel savoir-faire. Cette
offre pluridisciplinaire permet dapporter chaque projet la
meilleure solution constructive. De plus, la multiplicit de ses
comptences permet GTM Construction d'initier, de concevoir, de
piloter, de construire et de rhabiliter tous les types d'ouvrages,
et d'assurer les prestations de services associs. La qualit de ses
ralisations et le nombre de ses rfrences tmoignent de l'engagement
permanent du Groupe en matire de recherche, d'innovation et de
respect de l'environnement.
Travaux - publics ; gnie-civil :
Ouvrages dart neufs et rnovation Gnie-civil industriel et
sanitaire Pistes daroport et chausses bton Canalisation,
assainissement Travaux maritimes et fluviaux
Le btiment :
Btiment Neuf Restructuration Rhabilitation Mtiers de spcialit
Multiservices
Spcialit/services Govalorisation
Btiment TP/Gnie-civil
Govalorisation :
Terrassement Dmolition-Dpollution Dsamiantage Assainissement
nuclaire
Mtiers de spcialit et Services
Charpentes en lamell-coll Montages immobiliers Prcontrainte
Traitement des eaux Multiservices
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2. Le projet de la LGV Rhin-Rhne
Premier projet de Ligne Grande Vitesse province-province, la LGV
Rhin-Rhne constituera un maillon essentiel de lEurope grande
vitesse. La future ligne permettra la mise en relation dun grand
nombre de territoires. Au total 12 rgions franaises mtropolitaines
sur 21 bnficieront du projet :
sur l'axe Nord-Sud : Alsace, Bourgogne, Franche-Comt,
Languedoc-Roussillon, Lorraine, Midi-Pyrnes, Provence-Alpes-Cte
d'Azur, Rhne-Alpes
sur laxe Est-Ouest : Bretagne, Ile-de-France,
Nord-Pas-de-Calais, Pays de la Loire.
De plus, le rseau actuel et futur de Ligne Grande Vitesse en
Europe met en vidence la position stratgique qu'occupera la liaison
Rhin-Rhne, au niveau de la mise en relation des territoires
europens. Ainsi, les pays particulirement concerns sont :
lAllemagne, la Suisse almanique et romande, la Grande-Bretagne, la
Belgique, l'arc mditerranen.
2.1. Trois branches complmentaires
La Ligne Grande Vitesse Rhin-Rhne est compose de trois branches
: la branche Est, la branche Ouest et la branche Sud. Le projet
complet de la LGV Rhin-Rhne peut tre schmatis par une toile 3
branches :
la branche Est, entre l'agglomration dijonnaise (Genlis) et
l'agglomration mulhousienne (Lutterbach), avec 190 km de ligne
nouvelle,
la branche Ouest, depuis l'extrmit ouest de la branche Est vers
la rgion parisienne en passant par Dijon,
la branche Sud, qui part de lintersection des autres branches
vers lagglomration.
Fig. 2.1. : Les trois branches de la LGV Rhin-Rhne
-
Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
- 16 -
2.2. La branche Est
La premire tranche de la branche Est reliera Villers-les-Pots (
lEst de Dijon) Petit-Croix (au Sud-est de Belfort). Les travaux de
ralisation de cette ligne grande vitesse ont commenc en juillet
2006 pour une mise en service prvue fin 2011.
Fig. 2.2. : Carte du trac de la branche Est
Le programme de la 1re tranche de la LGV Rhin-Rhne Branche Est,
sous matrise d'ouvrage de Rseau Ferr de France, comprend :
140 km de ligne nouvelle entre Villers-les-Pots (21) et
Petit-Croix (90), 2 gares nouvelles desservant les agglomrations de
Besanon, de Belfort et de
Montbliard, 4 raccordements au rseau ferr classique, Les travaux
d'amnagement des gares existantes, La cration des installations de
remisage des rames, Les travaux d'adaptation et d'amlioration des
lignes classiques.
2.2.1. Le premier chantier de gnie civil de France
Rseau Ferr de France, matre d'ouvrage, est responsable de la
conduite de l'ensemble du projet. Sous sa responsabilit, les matres
duvre sont chargs du pilotage des entreprises qui ralisent les
travaux de construction de la ligne.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Ces travaux consistent essentiellement en : des terrassements
(dblais et remblais) et l'assainissement des plates-formes, des
ouvrages d'art (viaducs, ponts, tranches couvertes et non
couvertes), le rtablissement des voies de communication (passage
des hommes et des animaux). Le descriptif gnral de chaque tronon de
gnie civil est le suivant :
- le tronon A : linaire de 60 km entre Villers-les-Pots (Cte
d'Or) et Chevroz (Doubs),
- le tronon B : linaire de 55 km entre Voray-sur-l'Ognon
(Haute-Sane) et Saulnot-Corcelles (Haute-Sane),
- le tronon C : linaire de 30 km entre Villers-sur-Saulnot
(Haute-Sane) et Petit-Croix (Territoire de Belfort).
Ce projet est le plus grand chantier de Gnie Civil jamais encore
ralis en France comme le prouvent ces quelques chiffres :
Un trac de 140 km, dont 40 % en fort, 85 communes concernes, 6
000 emplois lis au chantier, 160 ponts, 12 viaducs, 1 tunnel de 2
km de long, 400 km de cltures, 500 000 traverses, 2 gares
nouvelles, 30 millions de m3 de dblais (4 fois le volume extrait du
tunnel sous la Manche), 22 millions de m3 de remblais.
2.2.2. Le financement des travaux
Les ressources mobilises pour la premire phase de la LGV
Rhin-Rhne slvent 2,312 milliards deuros cofinancs par lEtat, Rseau
Ferr de France, lUnion europenne, la Suisse et les 3 rgions
traverses : la Bourgogne, la Franche-Comt et lAlsace.
Fig. 2.2.2.: Rpartition du financement des travaux
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
- 18 -
En Millions d'
TAT 751 RSEAU FERR DE FRANCE 642 UNION EUROPENNE 200 SUISSE 66
FRANCHE-COMT Conseil Rgional de Franche-Comt 189,6 Conseil Gnral du
Doubs 39,0 Conseil Gnral du Territoire de Belfort 25,5 Conseil
Gnral de Haute-Sane 17,1 Communaut dAgglomration du Grand Besanon
13,2 Communaut dAgglomration du Pays de Montbliard 9,2 Communaut
dAgglomration Belfortaine 9,2
316
ALSACE Conseil Rgional dAlsace 104,7 Conseil Gnral du Haut-Rhin
53,1 Communaut dAgglomration de Mulhouse 15,4 Conseil Gnral du
Bas-Rhin 12,9 Communaut Urbaine de Strasbourg 12,9 Ville de Colmar
7,0
206
BOURGOGNE Conseil Rgional de Bourgogne 68,1 Conseil Gnral de Cte
dOr 31,4 Communaut dAgglomration Dijonnaise 31,4
131
2.2.3. Phasage et calendrier
La construction de la ligne va tre ralise en 2 phases : les
terrassements et les ouvrages dart entre 2006 et 2009, les
quipements ferroviaires proprement dits (pose des rails et des
catnaires, installation de la signalisation, mise en place des
cltures) entre 2009 et 2011.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 2.2.3. : Calendrier de la construction de la LGV
Rhin-Rhne
2.2.4. Le tronon B : Chantiers GTM GCS et GTM Terrassement
Le tronon B, dune longueur de 55 km entre Voray-sur-l'Ognon
(Haute-Sane) et Saulnot-Corcelles (Haute-Sane), est partag en 4
lots. Le lot B1 a t confi en ralisation au groupe Eiffage. En
revanche, les travaux des lots B2-B3-B4 sont excuts par les
entreprises GTM Gnie Civil et Service et GTM Terrassement.
La nature des travaux sur ces trois lots se rpartit comme suit
:
Lot nB2 Construction des viaducs ferroviaires de la Quenoche
(420 m) et de la Linotte (362m)
(Haute-Sane), y compris blocs techniques.
Lot nB3 Ralisation des travaux de terrassement, hydrauliques,
ouvrages d'art et
rtablissements des communications entre Ormenans et Saulnot
(Haute Sane). Principales caractristiques Longueur : 37 km Ouvrages
: 14 ponts rails, 23 ponts routes, 13 ouvrages hydrauliques et 1
ouvrage dart non courant de type bipoutre ossature mixte.
Lot nB4 Construction du viaduc ferroviaire de Corcelles (445 m)
(Haute-Sane), blocs techniques compris.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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2.2.5. Les diffrents acteurs du chantier des lots B2-B3-B4
2.2.5.1. Le matre douvrage
Le matre douvrage de la LGV Rhin-Rhne est Rseau Ferr de
France.
Rseau Ferr de France est cr en 1997. Propritaire et gestionnaire
des infrastructures ferroviaires, RFF a pour objet lamnagement, le
dveloppement, la cohrence et la mise en valeur du rseau ferr
national.
Gestionnaire, matre douvrage et propritaire du rseau ferr
national, RFF se voit confier cinq missions principales :
Exploiter et entretenir le rseau La gestion du trafic ainsi que
le fonctionnement et lentretien du rseau sont assurs par la SNCF
pour le compte de RFF. La SNCF est rmunre par RFF qui fixe les
objectifs et dfinit chaque mission.
Organiser les circulations Lorganisation des circulations
ferroviaires relve de la responsabilit de RFF. Les enjeux sont de
trois ordres : amliorer la rentabilit des sillons, satisfaire la
fois la demande des diffrents types de transport grandes lignes,
rgional, fret et garantir un accs quitable au rseau transeuropen de
fret ferroviaire.
Amnager et dvelopper le rseau RFF est responsable de la
conception, de la programmation, du financement et de la ralisation
des investissements sur le rseau ferr national (maintenance lourde,
amlioration du rseau existant, construction de lignes nouvelles).
Il amnage et dveloppe le rseau ferroviaire national dans une double
perspective : celle du service public de transport et celle du
dveloppement durable.
Grer le patrimoine RFF est propritaire de la majeure partie du
patrimoine ferroviaire, soit prs de 110.000 hectares de terrain.
Acteur du dveloppement local, il accompagne les collectivits dans
la dfinition de leurs projets et dans le choix des oprateurs.
Grer la dette RFF gre une dette de 26,5 milliards deuros. Afin
dassurer le service de cette dette et le financement de ses
investissements, il opre sur les marchs financiers.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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2.2.5.2. Le matre duvre
Le matre duvre du chantier des lots B2-B3-B4 est SCETAUROUTE
filiale du Groupe EGIS.
Cre en 1970, Scetauroute est une socit dingnierie spcialise dans
le domaine des infrastructures de transport (routes, autoroutes,
voies ferres...). Ses prestations couvrent les tudes, le contrle de
travaux, la matrise duvre, l'assistance matrise douvrage, le
management de projets appliqus aux grands projets
dinfrastructures.
Ainsi, l'offre de lentreprise Scetauroute s'appuie sur trois
ples de comptences : L'ingnierie Le montage de projet (en
partenariat public-priv) L'exploitation d'infrastructures
En 2005, la socit Scetauroute regroupe 776 personnes dont 75 %
de cadres (ingnieurs et techniciens), pour un chiffre daffaire de
111 millions dEuros.
2.2.5.3. Les entreprises en participation
Le chantier de la LGV est partag en 4 lots : travaux de
terrassement, travaux dassainissement, chantiers douvrages dart et
travaux de rtablissement.
Afin dobtenir le march, diffrentes entreprises ont constitu un
groupement appel SEP : Socit en Participation. Cest une entreprise
temporaire o chaque associ doit apporter au chantier les moyens
humains, matriels et financiers hauteur de leur part de march.
La rpartition des diffrentes entreprises par lots est la
suivante :
Ainsi, jai effectu mon projet de fin dtudes au sein de la
cellule Ouvrages dart du chantier des lots B2-B3-B4 et jai t intgr
lentreprise GTM Gnie Civil et Services.
TERRASSEMENT
ASSAINISSEMENT
OUVRAGES DART
RETABLISSEMENT
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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3. Le sujet du projet de fin dtudes
Sur le chantier des lots B2-B3-B4 de la LGV Rhin-Rhne, la
cellule Ouvrage dart de lentreprise GTM a la charge de construire 4
viaducs en tabliers mixtes (Soit 1400 m de tabliers). Il sagit sur
le lot B2 des viaducs de la Linotte (362m) et de la Quenoche
(420m), sur le lot B2 du viaduc de lOgnon (175m) et sur le lot B4
du viaduc de Corcelles (445m).
3.1. Prsentation des viaducs
3.1.1. Localisation
Les viaducs de Linotte et de Quenoche constituent le lot B2. Ils
se trouvent lextrmit Ouest du chantier. Le viaduc de Corcelles se
trouve dans le lot B4, lextrmit Est du chantier. Le viaduc de
lOgnon est situ au milieu du lot B3 (TOARC), sur la commune de
Thieffrans proximit de la centrale bton du chantier.
Fig. 3.1.1. : Trac de la LGV des lots B2-B3-B4 et localisation
des viaducs
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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3.1.2. Principales caractristiques
Les trois viaducs des lots B2 et B4 (Linotte, Quenoche,
Corcelles) sont conus de la mme manire. En effet, la gomtrie des
piles est identique et seule leur hauteur change. Les tabliers sont
galement identiques et seules les sections de charpente changent en
fonction des portes.
La construction de ces trois viaducs reprsente un budget global
de 45 millions deuros.
Le viaduc de Linotte :
Fig. 3.1.2.1. : Photo montage du viaduc de Linotte
7 piles la plus haute P3 30 m 2 cules classiques
fondations superficielles 3 appuis batardeaux 5 appuis
description de l'ouvrage
pieux 1 appui 12 pieux 100 ml longueur de l'ouvrage 362 m volume
de bton 10 100 m3 poids d'armatures 1 545 t
LINOTTE
charpente mtallique 1 200 t
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Le viaduc de Quenoche :
Fig. 3.1.2.2. : Perspective du viaduc de Quenoche
7 piles la plus haute P2 18,5 m 2 cules creuses
fondations superficielles 1 appuis batardeaux 7 appuis
description de l'ouvrage
pieux 1 appui 12 pieux 200 ml longueur de l'ouvrage 420 m volume
de bton 12 500 m3 poids d'armatures 1 913 t
QUENOCHE
charpente mtallique 1 900 t
Le viaduc de Corcelles :
Fig. 3.1.2.3. : Photo montage du viaduc de Corcelles
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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8 piles la plus haute P5-P6 22,4 m 2 cules creuses
description de l'ouvrage
fondations pieux 10 appuis 69 pieux 1200 ml longueur de
l'ouvrage 445 m volume de bton 16 000 m3 poids d'armatures 2 448
t
CORCELLES
charpente mtallique 2 000 t
Le viaduc de lOgnon :
5 piles 4,5 m 2 cules Classique
fondations superficielles 2 appuis description de l'ouvrage
batardeaux 5 appuis longueur de l'ouvrage 175 m volume de bton 5
000 m3 poids d'armatures 1 000 t
OGNON
charpente mtallique 700 t
3.1.3. Les hourdis des viaducs
Les 1400 m de tablier de ces viaducs sont tous identiques et
conus selon la mme gomtrie. En effet, la solution technique retenue
pour la ralisation des hourdis consiste :
prfabriquer compltement le hourdis infrieur et le claver sur les
semelles infrieures avec un bton coul en place,
coffrer la partie centrale de lintrados du hourdis suprieur
laide de prdalles, coffrer les encorbellements du hourdis suprieur
laide dquipages mobiles.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 3.1.3. : Coupe transversale type du tablier des viaducs
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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3.2. Travail raliser
Le sujet du Projet de Fin dEtudes porte sur la ralisation des
hourdis infrieurs et suprieurs des viaducs. Il sagit dtudier les
diffrentes sujtions propres leurs ralisations. Lensemble des
mthodes et des moyens, tant matriels quhumains, sont dfinir. De
plus, ltude et le suivi budgtaire des diffrentes tches sont raliser
et comparer au budget prvisionnel dfini dans le march. Enfin, du
point de vue de la scurit, de la qualit et de lenvironnement,
lensemble des Fiches de suivi et des Plans dOrganisation des
Contrles sont rdiger et suivre.
Ainsi, le sujet du PFE comporte 4 thmes principaux :
1. La ralisation du hourdis infrieur : prfabrication des dalles,
pose et clavage des lments prfabriqus sur la charpente.
2. La ralisation du coffrage perdu du hourdis suprieur :
prfabrication des prdalles, pose des prdalles, taiement des lments
prfabriqus en vue du coulage du hourdis suprieur.
3. Le coffrage des encorbellements laide dquipages mobiles :
dtermination des mthodes et de la cinmatique de coulage des plots
de
bton, adaptations et modifications de lquipage mobile utilis sur
la LGV Est
(Interface quipage/charpente/prdalles).
4. Le suivi budgtaire des travaux.
Le schma heuristique suivant prsente ces diffrents thmes et
montre comment ils sarticulent entre eux.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4. La prfabrication foraine des dalles et des prdalles
Lors de mon PFE, lun de mes plus importants travaux fut la
conception, la mise en place et le suivi du chantier de
prfabrication des dalles et des prdalles ncessaires la ralisation
des tabliers des viaducs. Ce vritable chantier au sein mme du
chantier de la LGV a constitu un rel challenge tant au niveau de la
russite financire que du point de vue de la qualit des lments
prfabriqus.
4.1. Le choix de la prfabrication foraine
Lors de ltude de prix, deux solutions taient prconises quant la
prfabrication des dalles et des prdalles des viaducs. La premire
tait de solliciter une entreprise extrieure de prfabrication
dlments bton. La seconde solution tait dopter pour une
prfabrication des lments sur le site mme du chantier de la LGV.
Aprs un calcul du cot de revient, la solution de prfabrication
foraine a t prfre. En effet, elle offre de nombreux avantages et
cela diffrents points de vue.
Tout dabord, mme si les dimensions des lments sont
particulirement imposantes, leur gomtrie nest pas complique. Ainsi,
il sest avr possible de sabstenir de coffrages complexes et de
lourds moyens de dcoffrage et levage (Techniques que lon peut
trouver dans des usines spcialise de prfabrication telle que KP1,
Rector, Socarel, ).
De plus, le chantier de la LGV offre de nombreux sites
permettant linstallation de lunit de prfabrication et le stockage
des lments et sur un chantier de cette envergure, aucun risque de
pnurie de main duvre.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
- 30 -
4.2. Le calepinage des dalles et des prdalles
Tout dabord, jai dtermin le calepinage des dalles. Cette premire
tape fixe le nombre dlments prfabriquer ainsi que leurs longueurs
et largeurs. (Voir annexes 1 et 2 : Dtail du calepinage des dalles
et des prdalles du viaduc de Quenoche)
4.2.1. Les contraintes dimensionnelles des lments
Les lments doivent prendre appui sur les deux poutres PRS de la
charpente principale. Les dalles sont positionnes sur les semelles
infrieures des PRS et les prdalles sur les semelles suprieures.
Lespacement entre les deux poutres PRS est gal quelque soit le
viaduc. Ainsi, les lments prfabriqus ont tous la mme longueur :
- les dalles mesurent 5,24 m - les prdalles mesurent 5,42 m.
Fig. 4.2.1.1. : Coupe de principe des dalles et prdalles sur la
charpente
La largeur des lments se doit dtre variable. En effet, tout au
long des viaducs se trouvent de nombreux diaphragmes partageant
ainsi chaque viaduc en travures de longueurs variables (de 9,75
11,75 m). Il sagit donc de poser un nombre entier dlments
prfabriqus entre chaque diaphragme.
Fig. 4.2.1.2. : Perspective du positionnement des dalles entre
deux diaphragmes
Poutre PRS
Diaphragme
Dalle
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Le nombre de 4 dalles semble tre le meilleur compromis car il
impose ainsi une largeur de dalle variable mais infrieure 3,00 m
pour lensemble des viaducs. Ce choix est important car il sagit de
penser au transport des lments depuis laire de prfabrication
jusquau chantier des viaducs (distance de 20km environ). Une
largeur suprieure 2,50m impose dj un transport par convoi
exceptionnel de catgorie 1 et, dun point de vue logistique et
financier, un convoi exceptionnel dune catgorie suprieure ntait pas
envisageable.
4.2.2. Le nombre dlments
Les contraintes dimensionnelles des lments prfabriquer ont donc
t dfinies. Ainsi, partir des plans de chacune des charpentes
fournis par lentreprise Eiffel, il a t possible de dterminer le
nombre des dalles et des prdalles prfabriquer.
Viaduc Nombre de dalles Nombre de prdalles Linotte 144 144
Quenoche 152 152 Ognon 72 72
Corcelles 172 172 TOTAL = 540 540
4.3. La gomtrie des dalles et des prdalles
Afin de garantir des cadences de coulage et des cots
relativement comptitifs, jai t amen repenser la gomtrie des dalles
et des prdalles par rapport aux plans type du march. Le but tait de
garantir une facilit de pose des dalles ainsi quun coffrage simple
dutilisation et donc peu onreux. (Voir le plan de coffrage des
dalles du viaduc de Linotte et le plan de coffrage des prdalles du
viaduc de Linotte fourni en annexe)
4.3.1. La gomtrie des dalles
Daprs les plans type du march, les dalles devaient avoir deux
goussets de part et dautre afin de laisser des aciers en attente
horizontaux permettant de clave la dalle sur la charpente
mtallique.
Fig. 4.3.1.1. : Vue en perspective des dalles prvues ltude
Cependant, cette solution sest trs vite rvle complexe dans sa
mise en uvre. En effet, pour poser les dalles sur la charpente
mtallique, il faut les passer entre les deux semelles
Gousset en bord de dalle Aciers horizontaux en attente
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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suprieures des poutres PRS. Or, la prsence des aciers en attente
ne permet pas le passage de la dalle.
De plus, cette forme tait complique couler, et il sagissait de
dfinir un coffrage le plus simple possible afin de rester comptitif
sur le plan financier (coffrage, main duvre, levage, ). Ainsi, en
accord avec la matrise duvre, ces goussets sont supprims et
remplacs par deux dcaissements. Dans ces dcaissements, se trouvent
des fers en attente verticaux qui permettent le liaisonnement de la
dalle avec la longrine de clavetage.
Fig. 4.3.1.2. : Vue en perspective des dalles prfabriques
Une fois cette modification accepte, il sest alors rvl possible
de simplifier le coffrage en coulant, les dalles plat. Aussi, pour
rendre le dcoffrage plus facile, il a t dcid de placer un fruit de
10% sur les cts de la dalle. Ce fruit a pour but de rduire
sensiblement leffort dadhrence du coffrage sur le bton et donc de
diminuer leffort ncessaire au dcoffrage de la dalle.
Fig. 4.3.1.3. : Plan de principe et ferraillage dune dalle
Dcaissement et aciers en attente verticaux
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
- 33 -
4.3.2. La gomtrie des prdalles
La gomtrie des prdalles a galement t dfinie. Comme celles-ci
sont utilises en tant que coffrage perdu, leur paisseur a t
dimensionne 10cm par le bureau dtudes. En effet, les prdalles sont
non collaborantes, c'est--dire quelles ne servent en rien dans le
calcul de rsistance du tablier. Les prdalles sont donc uniquement
dimensionnes sous leur propre poids et les charges dues lexcution
des travaux (hommes, outillage, ferraillage du tablier, ). Lors de
la phase de btonnage du tablier, les prdalles sont accroches laide
de tiges lquipage mobile.
Cependant, toutes les tudes ont t excutes avec lhypothse dune
hauteur de prdalle de 8cm. Il sest donc avr ncessaire de descendre
les prdalles de 2cm, afin que le niveau final du tablier soit
conforme au projet. Les prdalles possdent donc engravure de 2cm
dans les prdalles sur tout le pourtour.
Fig. 4.3.2.1. : Plan de principe dune prdalle
Fig. 4.3.2.2. : Vue en perspective dune prdalle
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.4. Le coffrage des dalles et des prdalles
Une fois la gomtrie des lments prfabriquer dfinie, jai conu et
fait raliser le coffrage des dalles et des prdalles. Il sagissait
en effet de dfinir des coffrages permettant de couler des dalles de
largeurs variables, avec les meilleures cadences possibles tout en
mobilisant le moins de main duvre lusage. (Voir le plan du banc de
coffrage des dalles fourni en annexe)
4.4.1. Le coffrage prvu ltude
Ltude initiale prvue au march avait considr lutilisation dun
coffrage vertical en bois et bton permettant de couler 4 dalles en
mme temps. En effet, du fait de la prsence initiale des goussets,
lutilisation dun coffrage vertical semblait la mieux adapte.
Pourtant, ce type de coffrage est assez complexe raliser (noyau
bton, banches et noyaux amovibles, ) et donc peu conomique.
Fig. 4.4.1. Coupe de principe du coffrage vertical de 4 dalles
prvu lors de ltude
Or, du fait de la disparition des goussets dans la gomtrie des
dalles, il a t possible de modifier les mthodes de coulage et de
rflchir un systme de coffrage plat des dalles.
Ainsi, le choix sest port vers lutilisation de grandes tables
coffrantes en acier, permettant de couler horizontalement les
lments prfabriqus.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.4.2. Lutilisation des tables coffrantes
Afin de respecter les cadences, nous avons ralis 3 bancs de
prfabrication de dimensions quasi- semblables : 7 m x 20 m. Le
premier banc permet de coffrer et couler 7 prdalles chaque jour.
Les deux autres bancs sont utiliss en alternance un jour sur deux,
et permettent de coffrer et couler un jour 6 dalles et le jour
suivant 7 dalles. Par ce systme, il est possible de dcoffrer les
prdalles aprs un temps de prise de 20 heures et les dalles aprs un
temps de prise suprieur 24 heures.
Fig. 4.4.2.1. : Vue du banc de prfabrication des prdalles
La dfinition du coffrage sest faite en partenariat avec la
serrurerie du dpt de GTM Saint-Vulbas (69). Il sagissait alors de
dfinir les joues amovibles et les joues fixes du coffrage.
Les joues de coffrage sont constitues de tles plies et sont
faonnes avec un fruit de 10%. Ainsi, ce fruit permettra de limiter
leffort dadhrence au dcoffrage des dalles et dviter de dmonter
chaque jour lensemble des joues. Cette disposition fut prise dans
loptique dun gain de temps certain pour la prfabrication. Des
chanfreins 20x20 ont t dispos sur les arrtes vives de bton, afin de
ne pas risquer dbrcher les dalles lors des diffrentes manutentions
et de la pose.
Fig. 4.4.2.2 : Section dune joue de coffrage de dalle
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 4.4.2.3. : Vue en perspective des joues de coffrage de
dalle
4.4.3. Cinmatique de montage des coffrages
La serrurerie du dpt de GTM a fourni les tables, et fabriqu les
joues de coffrage. Une fois la livraison sur le chantier effectue,
il a fallu procder au montage des tables coffrantes. Ce montage a
dur 15 jours et a ncessit la prsence de 6 compagnons.
Fig. 4.4.3.1. : Schma de principe du montage des tables
coffrantes
Les tables de prfabrication reposent sur des IPE 400. Une
fouille de 50 cm est ralise lemplacement des tables, afin que
celles-ci ne dpassent pas de plus de 40 cm au dessus du terrain
naturel. Deux drains relis aux fosss dvacuation des eaux de pluies
sont mis en place, vitant ainsi que leau ne saccumule dans la
fouille. Les IPE reposent sur une couche de bton de propret. Ils
sont mis en place un par un, laide dun chariot lvateur et de
sangles.
TN +-0,00
40 cm max
Bton de propret
IPE 400
50 cm
Table coffrante 7 m
5,24 m Largeur variable
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 4.4.3.2. : Mise en place des IPE 400 sur un bton de
propret
Les tables (7m x 2,5m) sont ensuite poses sur les IPE laide dun
chariot lvateur et dlingues, rgles niveau et boulonnes entre elles
afin de raliser 3 bancs de prfabrication de 7m x 20m.
Fig. 4.4.3.3. : Mise en place des tables coffrantes sur les
IPE
Les joues de coffrage sont ensuite installes sur les tables. Ces
joues ont une hauteur moyenne de 15cm et permettent le coffrage
plat des dalles.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
- 38 -
Fig. 4.4.3.4. : Installation des joues de coffrage
Les bancs sont alors prts tre couls. Les joues fixes sont soudes
aux tables et les joues amovibles sont solidement maintenues en
place par un systme de butons.
Fig. 4.4.3.5. : Le coffrage de 7 dalles est prt tre coul
4.5. Le levage et la manutention
Du fait de la dimension des dalles (5,24m x 2,60m x 0,15m) et de
leffort dadhrence du bton sur la tle du coffrage, une capacit de
levage dau moins 9 tonnes est ncessaire (les plus grosses dalles
psent 5 tonnes et leffort dadhrence du bton sur le coffrage est
estim 4 tonnes). Lors de ltude de prix, ce poste reprsente environ
10% du budget total. Mon travail a donc consist en la dfinition et
en loptimisation de tout le systme de levage et de manutention des
lments prfabriqus.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.5.1. Loutil de levage
Lors de ltude, une grue tour, monte sur rails a t prconise.
Cependant, linstallation dun tel systme ntait pas des plus
judicieux : cots levs, modularit limite, ncessit dun grutier
qualifi,
Ainsi, afin de rduire considrablement les cots relatifs au
systme de levage, il a t dcid dutiliser un chariot lvateur dune
capacit de 10 tonnes. Cet engin de la marque MERLO est trs maniable
et, contrairement la grue, permet de dplacer les charges sur de
grandes distances.
Fig. 4.5.1.1. : Le chariot lvateur de 10 tonnes
Cependant, cet engin nest quip que de fourches de levage. Or,
afin de lever les dalles et les prdalles, un dispositif lingues est
ncessaire. Jai donc conu, dimensionn puis fait ralis chez un
serrurier sous-traitant un crochet de levage adaptable sur les
fourches. (Voir annexe 3 : Note de calcul du crochet sur
fourche)
Fig. 4.5.1.2. : Crochet de levage pour fourches de chariot
lvateur
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.5.2. Les boucles et ancres de levage
Les points de levage dans les lments prfabriqus sont galement
dfinis. (Voir annexe 4 : Fiche de dimensionnement des ancres
Arton)
Les prdalles : Du fait de leur faible paisseur (10 cm), seul un
systme de boucles en acier doux est ralisable. De plus, daprs le
bureau dtudes il est ncessaire de lever les prdalles par 8 points
galement rpartis. Lutilisation dun palonnier est donc
obligatoire.
Fig. 5.5.2.1. : Boucles en acier doux sur prdalle
Les dalles : La possibilit dutiliser des ancres il est
envisageable. En effet, lpaisseur des prdalles est de 15 cm. Il est
donc possible dy insrer et de ne prvoir quun systme de levage par 4
points. Ces ancres ont donc t dimensionnes. Mais ce systme cote 10%
plus cher lachat et la pose que lutilisation de boucles simples en
acier doux.
Jai donc conduit une tude comparative en listant les avantages
et inconvnients des deux systmes afin didentifier le moyen de
levage le mieux adapt au problme.
Ancres il Arton Boucles en acier doux Mise en place dans le
coffrage
-
Mise en place assez dlicate et prcise
+ Mise en place par les ferrailleurs sous-traitant
Protection des points de levage
++ Lancre se trouve au fond dune rservation, pas de risque dtre
abme
-
Boucle qui sort de la dalle, risque dtre plie, rupture,
Accrochage, levage + Ncessit dutiliser une main de levage
spcifique
+/- Trs facile avec simple crochet de levage ./ plus dlicat si
boucle de levage mal prserve
Traitement aprs pose ++ Trs facile : remplissage de la
rservation avec un mortier prt lemploi.
--
Chaque point est reprendre 3 fois :
- dcoupe de la boucle - passage dun produit
passivant dacier - ragrage avec un mortier
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Suite cette tude, il a t dcid dutiliser les ancres il Arton. En
effet, ce systme prsente plus de points positifs en comparaison
lusage de boucles en acier doux. Notamment au niveau du traitement
du dispositif aprs la pose de la dalle sur la charpente. En effet,
pour les boucles en acier doux, ce traitement est assez
contraignant et le temps de main duvre ncessaire lexcution de ces
travaux nest pas pleinement matris.
Fig. 4.5.2.2. : Dtail du ferraillage de la dalle et de l ancre
Arton
Fig. 4.5.2.3. : Levage de la dalle avec manille spcifique
4.6. Cinmatique de mise en uvre du bton et de dcoffrage
La mise en uvre du bton a lieu chaque matin. Il sagit en effet
de couler 6 ou 7 dalles et 7 prdalles en 2 heures. Pour se faire,
une quipe de 8 compagnons est ncessaire.
La mise en uvre du bton, se fait par dversement direct du bton
dans le coffrage depuis la goulotte de la toupie. Le bton est tal
laide de rteaux dans chacun des moules puis vibr par les vibreurs
de peau durant une quarantaine de secondes. Le bton est alors rgl
puis taloch soigneusement.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
- 42 -
Fig. 4.6.1. : Le bton est dvers dans le coffrage la goulotte
Un systme de fixation au dessus du coffrage permet de maintenir
en place les douilles de levage Arton et leur coquille de
rservation en caoutchouc.
Fig. 4.6.2. : Systme de maintien des ancres Arton
Aprs 24 heures de prise du bton, il est possible de dmonter les
joues amovibles du coffrage. Puis, il sagit de dcoffrer chaque
dalle par simple levage laide du chariot lvateur de 10 tonnes.
Chaque dalle pse 5 tonnes environ, et la force dadhrence du bton
sur le coffrage mtallique est estime 4 tonnes.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 4.6.3. : Llingage des dalles se fait au niveau du centre de
gravit de la pice
Fig. 4.6.4. : Le dcoffrage est ralis par simple levage laide du
chariot lvateur
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.7. Le stockage des lments prfabriqus
Les dalles sont stockes par piles de 4 dalles. Afin de lisoler
du sol, la dalle la plus basse repose sur deux bastaings de 2,60 m
de long poss plat (environ 1 bar sous chaque bastaing). Les dalles
au-dessus sont spares des prcdentes par deux bastaings 63x175 de
2,00 m de long poss sur la tranche (afin dassurer lcartement
ncessaire aux cadres en attente). Les parties en bton du dessous
des dalles, faces qui seront visibles sous le tablier des viaducs
et en contact avec le bois, sont protges par un plastique afin de
ne pas marquer la dalle par contact prolong du bois sur le
bton.
Fig. 4.7.1. : Principe de stockage des dalles prfabriques
Les prdalles quant elles sont stockes par piles de 7. Afin de
lisoler du sol, la prdalle la plus basse repose sur deux bastaings
de 2,60 m de long poss plat (environ 1,25 bar sous chaque
bastaing). Les prdalles au-dessus sont spares des prcdentes par
deux chevrons 60x80 de 2,00m de long.
Fers en attente (15 cm de haut.)
1,18 m
5,24 m
Bastaings sur la tranche (17,5 cm de haut.)
Bastaings plat (6,3 cm de haut.)
TN +-0,00
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 4.7.2. : Principe de stockage des prdalles
4.8. Le suivi des dalles et des prdalles
Pour les quatre viaducs des lots B2-B3-B4, plus de 500 dalles et
prdalles sont prfabriquer. Il est donc essentiel de concevoir un
planning de coulage des lments et de mettre un place un systme de
suivi trs rigoureux des dalles ralises. Pour se faire, jai dfini un
mode de dsignation des lments et conu un planning de coulage
journalier. (Voir : - annexe 5 : Plan de coulage des dalles de
Linotte
- annexe 6 : Planning de coulage des dalles de Linotte)
4.8.1. Lidentification des dalles
Le marquage des dalles et des prdalles seffectue sur la peau
suprieure des lments prfabriqus laide dun marqueur appel Fixolide.
Le but est de dsigner les dalles avec le moins de caractres
possibles et ainsi faciliter le marquage et limiter les
erreurs.
Il a t dcid que le marquage de chaque dalle sera constitu de :
1. une lettre qui dsigne linitiale du viaduc auquel la dalle est
destine. 2. un chiffre qui dsigne le type de dalle (Ex : pour
Linotte, il existe 7 types de dalles
marqus de 1 7) 3. un numro indice qui correspond lordre de
coulage de la dalle
Ainsi, par exemple, on aura :
L3-57
Bastaings plat (6,3 cm de haut.)
TN +-0,00
Chevrons (6 cm de haut.)
5,42 m
1,25 m
Viaduc de Linotte Type de dalle
57ime dalle de Linotte coule
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Pour les autres viaducs, le mme type de notation sera conserv,
seule linitiale change : Q pour Quenoche, O pour Ognon, C pour
Corcelles.
On procde de mme pour lidentification des prdalles. En effet, il
nest pas ncessaire de modifier la notation car la diffrence est
visible du point de vue mme de la gomtrie des lments
prfabriqus.
4.8.2. Le planning de coulage journalier
Le planning de coulage journalier est un document de suivi des
dalles ralises et celles en prvision. Il rcapitule le jour de
coulage des dalles, leurs dimensions, leur identification, et
galement le volume de bton mettre en oeuvre.
Une feuille par jour est dite. Un tableau schmatise la position
de chaque dalle sur le coffrage. Lquipe de compagnons suit alors ce
plan pour coffrer les dalles aux bonnes dimensions. Ce document est
pralablement distribu aux ferrailleurs qui connaissent alors les
besoins en ferraillage, et sont donc capables de prfabriquer les
cages darmatures lavance.
Les feuillets sont ensuite rassembls dans un classeur. Ainsi, si
un dfaut de coffrage est observ lors de la pose des dalles, il sera
possible de retrouver les dalles non-conformes. En effet, ce
document indique prcisment la position de chaque dalle sur les
coffrages.
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Fig. 4.8.2. : Exemple du planning de coulage des dalles au
15/05/07
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.9. Linstallation de chantier de laire de prfabrication
4.9.1. Surface ncessaire
Nous avons dtermin au plus juste la surface de la plate forme
ncessaire lexcution de ces travaux. La surface de plate-forme doit
tre de 3500m minimum, permettant de prvoir :
- 1600 m pour les bancs de prfabrication et zones de
circulations autour. - 400 m correspondant une zone de
prfabrication des armatures mtalliques - 1500 m despace de stockage
de nos lments prfabriqus.
4.9.2. Lemplacement de la plate-forme de prfabrication
Le site de linstallation de la plate-forme de prfabrication a t
dfini en coopration avec les responsables de GTM Terrassement. En
effet, afin de pouvoir conomiser un cot certain quant au
terrassement de la plate-forme, nous souhaitions nous installer sur
lemprise mme de la future ligne LGV.
Pour se faire, il a fallu dterminer une zone o nos installations
ne drangeront ni les travaux de terrassement de la voie, ni les
riverains. Il nous est alors apparu possible dinstaller cette
plate-forme proximit de la centrale bton de Thieffrans.
Ainsi, la plate-forme se situe entre la piste daccs aux travaux
de terrassement de la LGV et le trac du nouvel amnagement de la
RD49. Le modelage de la plate forme est alors ralis par GTM
Terrassement ; elle sera remblaye selon les plans du projet lorsque
nous aurons quitt la zone (priode prvue novembre 2007).
Fig. 4.9.2. : Lamnagement de la plate-forme de prfabrication par
GTM Terrassement.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.9.3. Le plan dinstallation de chantier
Linstallation de chantier est constitue :
- dun bungalow usage de bureau. Ce bungalow est reli au rseau
lectrique public et est quip de leau courante,
- dun container pour le rangement du matriel de chantier,
- dun groupe lectrogne (60 kWa) pour lalimentation des vibreurs
de peau des coffrages,
- dun abri pour plans : cet abri permet la lecture de plans mme
lors dintempries,
- dun ensemble trpied et bac de rtention pour fts. Le trpied
permet le stockage des fts de 200 litres dhuile de dcoffrage et de
produit de cure. Le bac est plac sous le trpied et vite la
dispersion des fuites de produit dans lenvironnement.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 4.9.3. : Plan dinstallation du chantier de
prfabrication
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.10. La pose des lments prfabriqus
Une fois les dalles prfabriques, les lments doivent tre achemins
sur les lieux des viaducs et poss sur la charpente mtallique.
Il sagit ainsi de transporter les dalles depuis la plate-forme
de prfabrication Thieffrans jusqu la plate-forme de lancement des
charpentes des diffrents viaducs. Les dalles y sont alors
pr-stockes puis poses sur la charpente.
Ainsi, jai dfini lensemble des mthodes et des moyens mis en
place quant aux travaux de pose des dalles.
4.10.1. Le transport des dalles
Le transport des dalles est essentiellement ralis par la piste
de chantier longeant le trac de la LGV. Cette disposition est prise
afin de limiter le nombre de convois exceptionnels (certaines
dalles mesurent jusqu 2,65 m de large, ce qui ncessite un convoi
exceptionnel de catgorie 1).
Une remorque plateau de 12 m de longueur est utilise pour le
transport. La charge maximale de transport est de 25 tonnes. Chaque
dalle pse entre 5 et 5,5 tonnes. Ainsi, il est possible de
transporter 4 dalles par voyage.
Les dalles sont charges sur la remorque en 2 piles de 2 dalles
laide du chariot lvateur prsent sur la plate-forme de
prfabrication. Chaque pile est sangle afin dviter tout renversement
du chargement lors du transport.
Fig. 4.10.1. : Schma du chargement sur la remorque
Une fois livres sur la plate-forme de lancement de chaque
viaduc, les dalles sont alors stockes en attente dtre poses.
4.10.2. La pose des dalles
Il sagit de poser, selon les cas, 4 ou 5 dalles entre chaque
diaphragme. Les dalles reposent sur une largeur de 7 cm sur les
semelles infrieures des poutres PRS. Entre la semelle et la dalle,
un joint doit tre mis en place afin dassurer ltanchit lors du
coulage de la longrine de clavage.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 4.10.2.1. : Coupe transversale de dalle sur la
charpente
Entre deux dalles conscutives, un espace thorique de 16mm est
requis. Cet cartement est seulement donn titre indicatif et pourra
tre lgrement modifi lors de la mise en place des dalles.
Fig. 4.10.2.2. : Dtail de lcartement entre deux dalles
conscutives
La semelle infrieure de la charpente mtallique nest pas
continuellement la mme hauteur. En effet, lpaisseur des semelles
des poutres PRS est variable. Ainsi, certaines dalles chevauchent
ces changements dpaisseur. Pour se faire, il faut rapporter un
calage en mortier sous la dalle en porte faux.
Fig. 4.10.2.3. : Dtail de lcartement entre deux dalles
conscutives
Mortier
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.11. La procdure Qualit Scurit Environnement
Les moyens mis en uvre et les mthodes dfinis, jai rdig la
procdure dexcution relative au chantier de la prfabrication des
dalles et des prdalles. (Voir : - Annexe 7 : Procdure de
prfabrication et stockage des dalles et prdalles
- Annexe 8 : Procdure de pose des dalles sur plate-forme de
lancement)
4.11.1. Dfinition de la procdure dexcution
Cette procdure prcise les moyens mis en uvre, la mthodologie de
ralisation ainsi que les contrles effectuer pour un type de travaux
dfinis. La procdure est soumise lapprobation du matre duvre puis
explique et commente au chef de chantier charg de lexcution des
travaux.
La procdure d'excution est un document qui doit dcrire : le mode
de ralisation d'une phase d'excution ou d'une technique
particulire
employe sur le chantier, les moyens mettre en uvre : humains et
matriels, les moyens de contrles, les risques pour chaque phase de
travail, au niveau du personnel propre
lentreprise, du personnel des entreprises extrieures et de
lenvironnement.
Fig. 4.11.1. : Schma fonctionnel de la procdure dexcution
Procdure dexcution
Descriptif du droulement de la tche
P.O.C. (Plan dorganisation des Contrles)
Fiches de suivi
Analyse technique
Analyse des risques sur la Sant Scurit
au Travail
Analyse des risques environnementaux
Moyens matriels et humains
Scurit
Qu
alit
En
viron
nem
ent
-
Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.11.2. Le Plan dOrganisation des Contrles
La procdure dexcution comporte le Plan dOrganisation des
Contrles (POC). Celui-ci identifie lensemble des contrles et des
points d'arrt ayant trait la Scurit, la Qualit et
lEnvironnement.
Le Plan dOrganisation des Contrles comporte pour chaque tche : -
La nature du contrle (rsistance du bton, cte, ), - Qui contrle
(laboratoire de contrle, chef de chantier, ), - A quelle frquence (
chaque btonnage ou toutes les toupies), - Quel rsultat est attendu
(30 MPa, 10 cm), - Quelle est la tolrance (> 15 MPa, 8 +/- 2
cm), - La formalisation et le support (PV crasement, Bon de
Livraison, Fiche de Suivi), - Point critique (Oui / Non), - Point
darrt (Oui / Non).
De ces points de contrle dcoule la fiche de suivi. Cette fiche
permet de formaliser chaque contrle et sera conserve comme preuve
dans le dossier de rcolement.
4.12. Le suivi financier des travaux de prfabrication
Le choix de raliser les dalles en prfabrication foraine est un
choix principalement financier. Il est donc primordial de comparer
le budget lvolution des dpenses et ainsi pouvoir les contrler. Jai
donc ralis ce travail de suivi financier tout au long de
lavancement des travaux. Jai ainsi pu le comparer au budget prvu
ltude et connatre prcisment le prix de revient de chaque lment
prfabriqu. (Voir annexe 9 : Calcul du prix de revient des lments
prfabriqus)
4.12.1. Suivi et contrle des dpenses
Lors de ltude de prix, un budget de 610 000 euros a t dfini. Ce
cot estimatif est ventil en 8 catgories de dpenses :
Lamnagement de la plate-forme de prfabrication : Cot des travaux
de terrassement de la zone, dajout de remblais et de
nivellement,
Les moyens sur le chantier : Cot de locations et dachats des
diffrents quipements du chantier tels que le bungalow, le
container, le groupe lectrogne,
Les bancs de prfabrication : Cot de location du matriel de
coffrage des lments prfabriqus,
Les moyens de levage : Cot dutilisation et de fonctionnement de
loutil de levage des lments prfabriqus,
Matriel consommable : Cot du petit outillage, bois de coffrage,
huile de dcoffrage,
Ralisation des dalles et prdalles : Cot de ralisation des lments
prfabriqus (main duvre et matriaux).
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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A partir de ce tableau, il est alors possible de rentrer les
dpenses relles. Ainsi, connaissant lavancement des travaux, on
connat lcart cumul entre les dpenses et le budget.
A partir de ces rsultats, il est possible dtablir un premier
bilan financier la fin du mois de mai 2007.
On peut par exemple remarquer que le cot de terrassement de la
plate-forme a t trs sous-estim lors de ltude de prix. Cependant, le
prix du banc de coffrage est beaucoup moins important que prvu. En
effet, le cot dutilisation des tables coffrantes est deux fois
moins important que le cot de mise en place dun coffrage de dalles
vertical. De mme, ltude de prix prconisait lutilisation dune grue.
Or comme le choix sest port sur lutilisation dun chariot lvateur,
le cot des moyens de levage a pu tre divis par deux. Ainsi, les
conomies ralises sur ces deux postes permettent de compenser le cot
de la plate-forme.
Le cot de ralisation des dalles et des prdalles se rvle tre trs
proche du cot prvisionnel. En effet, le respect des cadences de
coulage a permis de contrler le nombre dheures de main-doeuvre.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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4.12.2. Le calcul du cot de revient des lments prfabriqus
Le prix de revient des lments prfabriqu est calcul partir des
dpenses ralises sur les mois davril et de mai. Il sagit donc de
dfinir pour chacun des viaducs le prix au m des dalles et des
prdalles. Ce prix dpend du nombre dlments prfabriquer, de la
surface coffrer, et galement du temps que durera le chantier de
prfabrication.
Le tableau suivant donne, pour chaque viaduc, le prix de revient
des lments raliss en prfabrication foraine. Il est alors possible
de comparer ces chiffres aux devis des usines de prfabrication
extrieures et aux cots de ltude de prix.
Globalement le prix de revient des dalles en prfabrication
foraine est 20% moins cher que pour une prfabrication extrieure en
usine. De mme, grce aux conomies sur le coffrage et les moyens de
levage, une conomie de 8% est ralise par rapport ltude de
march.
Le bilan financier de la prfabrication foraine est donc, dans
lensemble, trs positif. Pourtant, il est envisageable lamliorer
encore. En effet, des pourparlers sont en cours afin de proposer la
vente de dalles aux autres entreprises engages dans la construction
des viaducs sur les autres lots de la LGV Rhin-Rhne.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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5. Equipages mobiles
Afin de raliser le hourdis suprieur des tabliers des viaducs,
lutilisation dquipages mobiles est ncessaire. En effet, les hourdis
suprieurs des viaducs sont tous de forme identique. Ainsi, il est
possible de coffrer le hourdis suprieur avec le mme outil quelque
soit le viaduc.
5.1. Cahier des charges de lquipage mobile
Dans un premier temps, jai t amen dfinir le cahier des charges
de lquipage mobile. Ce cahier des charges a permis de connatre
prcisment les besoins dun tel outil.
5.1.1. Description
Il sagit de dfinir lensemble des besoins pour la conception
et/ou la construction de deux quipages mobiles permettant de
raliser 1400m de tablier rpartis sur 4 viaducs : Linotte (362m),
Quenoche (420m), Ognon (175m), Corcelles (445m). Les ouvrages sont
de types tabliers mixtes bi-poutres avec encorbellement, dont la
partie centrale du tablier est coffre laide de prdalles non
collaborantes.
Ainsi, les quipages ont pour rle de : coffrer les
encorbellements, soutenir les prdalles entre les deux poutres
mtalliques, reprendre le poids du bton du hourdis suprieur.
5.1.2. Caractristiques
Dans la mesure du possible, les quipages seront : de structure
simple et facile dutilisation (142 plots de btonnage sont raliser
et
le but est de limiter les heures de main duvre) rigides (les
encorbellements doivent tre coffrs avec une tolrance intrados
et
extrados de 25mm) maniables pour le dplacement (lquipage doit se
dplacer le long 1400 m de
viaducs)
Les quipages seront conus pour raliser : des plots de bton de
11,75m de longueur au maximum et de 12,80m de largeur, des
encorbellements de 3,20m de largeur, et soutenir les prdalles entre
les poutres.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Le tableau suivant rcapitule les diffrentes longueurs de plots
de bton raliser par viaducs.
Viaduc de Linotte
Equipage nb plots longueur 1 3 10,70 1 14 10,00 33 plots de
10,70 m 2 19 10,00 3 plots de 10,00 m
36 plots 362 m Viaduc de Quenoche
Equipage nb plots longueur 1 4 10,75 1 15 11,00 1 1 11,75 4
plots de 10,75 m 2 15 11,00 30 plots de 11,00 m 2 3 11,75 4 plots
de 11,75 m
38 plots 420,0 m Viaduc de Corcelles
Equipage nb plots longueur 1 4 9,25 1 5 9,60 1 5 10,20 4 plots
de 9,25 m 1 8 11,00 14 plots de 9,60 m 2 9 9,60 5 plots de 10,20 m
2 13 11,00 21 plots de 11,00 m
44 plots 445,0 m Viaduc de l'Ognon
Equipage nb plots longueur 1 4 6,75 1 4 7,50 1 4 7,75 2 2 6,75 8
plots de 7,50 m 2 4 7,50 10 plots de 7,75 m 2 6 7,75 6 plots de
6,75 m
24 plots 175 m
Tableau rcapitulatif des longueurs de plots de bton raliser par
viaducs
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5.1.3. Contraintes supplmentaires
Les plots de btonnage sont raliss par pianotage. Un temps de
prise de bton de 24h et ncessaire avant dcoffrage. Aussi,
lutilisation de 2 quipages est envisageable afin de gagner du temps
: un quipage coffre les plots sur les appuis, le deuxime coffre les
plots en trave.
Le ferraillage est lanc par plots avant montage des quipages,
sur toute la longueur des tabliers. Ainsi, dans la cinmatique de
dplacement, la structure de lquipage doit tenir compte de la
position des aciers.
Les manuvres de coffrage-dcoffrage-dplacement seront raliss par
lhydraulique afin de rduire les tches manuelles. Aucune fixation
sur les mes des poutres autre que des appuis simples nest possible.
Ces appuis comporteront des pieds coniques afin de les dgager
facilement du bton aprs le coulage.
Les quipages seront dots de toutes les passerelles daccs
ncessaires (serrage/desserrage des tiges, mise en place des bches,
entretiens, ) Un gabarit dune hauteur dhomme sera respect sous les
poutres porteuses.
Un systme de bche est prvoir. En effet, on utilisera les
quipages en hiver, et il pourra tre ncessaire de chauffer le plot
btonn.
La premire mise en service des quipages est prvue le 31 juillet
2007. Les quipages doivent donc tre fonctionnels pour cette
date.
5.2. Les quipages de la LGV Est
5.2.1. La rutilisation dquipages existants
Une fois le cahier des charges des quipages dfini, jai t amen
lancer une consultation pour la conception et lachat de deux
quipages neufs.
A lissue de cette consultation, la meilleure offre de prix reu
tait de 155 000 euros. Cependant, une autre solution, a t propose.
En effet, le groupe GTM possde dj deux quipages mobiles ayant,
entre autre, servis dernirement pour la construction des ouvrages
de la LGV Est, entre Paris et Strasbourg. Il a donc t dcid de
rutiliser ces deux quipages sur le chantier de la LGV
Rhin-Rhne.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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5.2.2. La structure des quipages mobiles
Les quipages qui vont tre utiliss pour le coffrage des hourdis
existent depuis de nombreuses annes. Ils ont donc t modifis de
nombreuses fois afin de rpondre toutes les contraintes rencontres
sur les diffrents chantiers.
Cependant, la structure gnrale est toujours reste la mme. Simple
de conception et ayant dj fait ses preuves, il a t dcid de
conserver cette mme gomtrie pour le chantier de la LGV
Rhin-Rhne.
Fig. 5.2.2. : Vue en 3 dimensions de la structure de
lquipage
Lossature de lquipage est donc compose de :
Quatre chaises (en jaune) : ces chaises sont les appuis de
lquipage sur la charpente mtallique. Ces chaises sont installes
avant la mise en uvre du bton, puis retires une fois lquipage
dplac.
Deux skis (en rouge) : ces deux HEB 600 sont la base de lquipage
mobile. Ils permettent loutil de glisser sur les chaises durant les
phases de dplacement de loutil.
Deux poutres porteuses (en bleu) : constitues de deux HEB 600,
ces poutres porteuses reprennent intgralement la charge apporte par
le poids du bton frais. En effet, elles sont le support des C
dencorbellement (en rose) mais galement des tiges dtaiement
soutenant les prdalles.
C dencorbellement (en rose) : ces C soutiennent le coffrage des
encorbellement. Ils sont relis aux poutres porteuses par une
liaison pivot, permettant une rotation et donc le dcoffrage des
encorbellements.
Coffrage des encorbellement : ce coffrage est constitu de vaux
mtalliques (en marron) soutenus par des poutres HEB 220 (en vert)
fixs sur les C dencorbellement.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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5.2.3. Cinmatique dutilisation de lquipage
Lquipage mobile permet de coffrer environ 11 mtres linaires du
hourdis suprieur des tabliers des viaducs. Loutil travaille par
plots : 142 coffrages/dcoffrages sont raliser pour lensemble des 4
viaducs.
La cinmatique dutilisation de lquipage est la suivante :
1. Dcoffrage du plot prcdemment btonn : Aprs la prise du bton,
les C dencorbellement sont mis en rotation laide de vrins ce qui
permet le dcoffrage.
Fig. 5.2.3.1. : Dcoffrage du plot prcdemment btonn
2. Avancement de loutil sur la charpente : Une fois les C
dcoffrs, lquipage est prt tre gliss. De nouvelles chaises sont
installes en avant sur la charpente. Puis lquipage, tir laide dun
treuil, glisse sur ses skis et est positionn sur le plot
suivant.
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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Fig. 5.2.3.2. : Avancement de lquipage sur la charpente
3. Coffrage du plot suivant : Lorsque lquipage est en place, les
C sont alors repositionns en position coffrante. Il est alors
possible de procder au nouveau btonnage.
Fig. 5.2.3.3. : Coffrage du nouveau plot btonner
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Mathieu GASCHEN Projet de fin dtudes
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5.3. Les modifications apportes aux quipages
Lquipage utilis sur la LGV Est a t dimensionn pour ne coffrer
que des plots de 10,50 m. Or, dans la configuration des viaducs de
la LGV Rhin-Rhne, les plus grands plots mesurent 11,75m. Il a donc
fallu prvoir une adaptation et modifier certaines pices de la
structure.
Le but de ces modifications est dobtenir une valeur de flche
maximale du plot btonn conforme aux demandes du matre duvre, savoir
25mm.
Le dveloppement ci-dessous prsente les principales modifications
apportes la structure de loutil coffrant, ainsi que lvolution des
valeurs de flche. Les calculs ont t raliss laide du logiciel RDM 6
et la note de calcul donne en annexe indique le dtail des
rsultats.
(Voir annexe 10 : Note de calcul de lquipage mobile) (Voir plans
de lquipage mobile)
5.3.1. Le raidissement de la structure des vaux
Les profils porteurs des vaux sont des HEB 220. Sur lquipage de
la LGV Est, ces profils sont au nombre de 2 et mesurent 12 m. Ces
profils sont soutenus par les deux C dencorbellement, dentraxe
5,33m.
Fig. 5.3.1.1. : Configuration de lquipage deux profils porteur
de vaux
Cependant, afin de raliser les plots de 11,75m de la LGV
Rhin-Rhne, ces profils doivent mesurer 14m de longueur. Il y a donc
une augmentation de la porte, et donc une augmentation de la flche
de ces profils. En solution, il a t propos de renforcer ces profils
porteurs des vaux par lajout dun 3ime HEB 220.
Poutre porteuse HEB 600