Atelier de terrassement - poly prof

Atelier de terrassement Terminale STI GC - 14/11/2004 18:18
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Atelier de terrassement
Introduction
Calculer un atelier de terrassement, c’est dimensionner et éventuellement optimiser (en durée et en coût) :
 le ou des engins de production
 le ou des engins de transport
…tout en tenant compte :
 de certaines caractéristiques du sol qui fait l’objet du terrassement (volume, masse volumique,
coefficient de foisonnement et de foisonnement résiduel)
 des conditions du chantier (délai, durée de travail journalière/hebdomadaire, distances des carrières)
Caractérisation du sol déplacé
Les caractéristiques fondamentales du sol nécessaires à l’élaboration d’un atelier de terrassement sont :
 le volume des terres en 3 m faisant l’objet du déblaiement ou du remblaiement (voir § Détermination
des volumes géométriques)
 la masse volumique en 3 kg/m des terres en place ou foisonnées (voir § Masses volumiques)
 les coefficients de foisonnement et de foisonnement résiduel en % (voir § Détermination des volumes
déplacés)
I Détermination des volumes géométriques
Le préalable à tout atelier de terrassement est la détermination des volumes géométriques qu’il s’agisse
d’une excavation à réaliser ou d’un remblai. Ces calculs font appel aux règles mathématiques habituelles de
calcul des volumes rappelées ci après.
Volume à section trapézoïdale
Remblai suffisamment long, profil en long
 B et b : largeurs inférieures et supérieures
 h : hauteur de l’excavation ou du remblai
 L : longueur de l’excavation ou du remblai
()
Lh
bB
V⋅⋅
+
=2
Fouille talutée (tronc de pyramide)
Fouille classique
 inf B et sup B : surfaces inférieures et supérieures
 m B : surface à mi-hauteur
 h : hauteur de l’excavation
Trapèze
h
b
B
Binf
Bsup
Bm
h
h/2

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Formule approchée dite des « trois niveaux » :
()
m
BBB
h
V⋅++⋅= 4
6sup
inf
1
Remarque très importante :
Dans le cas général 
+
≠2
sup
inf BB
Bm  voir les exercices d’application pour connaître la méthode de
calcul de m B
II Masses volumiques
La connaissance de la masse volumique du sol est une donnée essentielle pour le dimensionnement des
engins (de production et de transport).
Soient place V le volume en place du sol et M la masse correspondante de ce même volume, il vient :
place
place V
M
= ρ
(idem pour le volume d’un sol foisonné foisonné V, il vient :
foisonné
foisonné V
M
=
ρ
avec foisonnéplace
ρρ >)
ATTENTION : le mélange des différent type de volume conduit à des calculs faux. Ex :
foisonné
place V
M
≠ ρ
III Détermination des volumes déplacés
Dès le déplacement d’un sol, celui ci subit un remaniement qui se traduit par une augmentation de
volume ; c’est le foisonnement.
Ce même sol est souvent destiné à être mis en remblai et donc forcément compacté conduisant alors à une
réduction de volume.
1 Pour information : la formule vrai est telle que :
()
2121
3BBBB
h
V⋅++⋅= Mais celle ci n’est applicable qu’aux troncs de
pyramide réguliers ; géométrie extrèmement rare en BTP. NE PAS UTILISER

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 La seule connaissance géométrique des volumes est donc insuffisante : la prise en compte des
phénomènes de foisonnement et de compactage doivent impérativement être intégrés à la démarche de calcul
au risque de mal dimensionner l’atelier de terrassement.
 Deux coefficients spécifiques dits « coefficient de foisonnement » et « coefficient de foisonnement
résiduel » sont introduits.
Vplace
vide
Vfoisonné>Vplace
Volume en place
Volume foisonné
Vcompacté
Volume compacté
...dont une partie est à mettre en dépôt Volume en dépôt
vers le
dépôt
ntfoisonnemecoeff −×
résiduelntfoisonnemecoeff −×
Fig 1 : avant excavation
Fig 2 : après excavation
Fig 3 : après remblaiement
- vers un engin de transport
ou
- vers un dépôt à proximité
{
Vfoisonné
Mise en évidence des coefficients de foisonnement et de foisonnement résiduel
Avant excavation (fig. 1)
 Volume en place : place V
 Masse : M
place
place V
M
=
ρ
Après excavation (fig. 2) : coefficient de foisonnement
Le foisonnement est l’augmentation du volume des terres après excavation2 à masse égale.
 Volume foisonné : foisonné V
2 Le foisonnement est considéré comme réalisé dès la prise des terres par l’engin de production.

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 Masse : M
Coefficient de foisonnement :
place
foisonné
fV
V
F= soit placeffoisonné VFV ×=
Après remblaiement (fig. 3) : coefficient de foisonnement résiduel
Lors de la remise en place du sol foisonné et malgré le compactage, le sol ne reprend pas le volume
initial.
Deux cas se présentent :
 un volume du sol reste en excédent ; il doit alors être mis en dépôt (cas général schématisé sur la
fig. 3),
 il manque un volume de sol ; il est alors nécessaire de compléter le volume par l’apport d’un volume
complémentaire de sol.
 Volume compacté : compacté V
 Masse : M
Coefficient de foisonnement résiduel ou contre-foisonnement :
place
compacté
cV
V
F= soit placeccompacté VFV ×=
Quelques ordres de grandeur3
Remarque très importante
Seuls des calculs mettant en œuvre des volumes du même type sont compatibles.
Exemple :
Pour déterminer la masse à partir d’un volume foisonné, il est nécessaire d’utiliser la masse volumique
foisonnée.
3 Pour information : il est aussi possible de travailler avec le coefficient de tassement tel que f
c
fp
cp
f
C
F
F
FV
FV
V
V
tassementCoeff === *
*
_

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Les engins de production
I Principaux engins de production
Essentiellement au nombre de 5, les engins
de production sont :
 les pelles hydrauliques
 les chargeuses
 les chargeuses pelleteuse
 les bouteurs (avec ou sans scarificateur)
 les décapeuses (ci dessous)4
Note : les compacteurs et les niveleuses sont classés dans la catégorie d’engins d’assistance à la
production.
II Caractéristiques essentielles
Les caractéristiques des engins de production nécessaires à l’élaboration d’un atelier de terrassement sont
essentiellement :
 la capacité nominale ou théorique du godet5 (pour les pelles et les chargeuses) en 3 m
 le facteur de remplissage du godet : il minore (et majore dans certains cas) la capacité théorique du
godet
Le facteur de remplissage dépend directement de l’état que présente le sol :
 terrain meuble = fort taux de remplissage
 terrain compact = taux de remplissage moyen
 blocs rocheux = faible taux de remplissage
4 Engin intermédiaire entre la production et le transport – utilisable seulement à l’intérieur d’un même chantier et pour des chantiers
linéaires très importants : terrassements routiers et ferrés essentiellement
5 La capacité du godet prend TOUJOURS en compte le volume de terres foisonné.