Méthodes en phase de préparation du chantier

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Méthodes en phase de préparation du chantier du Centre Hospitalier Régional de Metz.
Bruno FAUVEL

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Méthodes en phase de préparation du chantier

  1. 1. PROJET DE FIN D’ETUDES Mémoire final Méthodes en phase de préparation sur le chantier du CHR de Metz. Auteur : FAUVEL Bruno, Elève ingénieur 5ème année, INSA Strasbourg, Spécialité Génie Civil, Option Conception des Ouvrages. Tuteur Entreprise : ZWINGELSTEIN Sylvie, Ingénieur INSA Lyon, Pertuy Construction, Chef de Service Adjoint Méthodes. Tuteur INSA Strasbourg : GUYVARC’H Bertrand, Professeur Agrégé de Génie Civil INSA Strasbourg. Juin 2007
  2. 2. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 2 - RESUME Ce projet de fin d’études a porté sur les méthodes en phase préparatoire sur le chantier du Centre Hospitalier Régional de Metz. PERTUY Construction, la filiale Nord-Est du groupe BOUYGUES Construction est missionnée pour cette opération dans le cadre d’un marché de conception-réalisation d’un montant de 150 millions d’euros HT. Ce type de contrat implique des études importantes pour le mandataire en amont du chantier afin d’optimiser l’ensemble des lots. Durant ces études préparatoires, le choix de l’installation de chantier doit être fait. Ce dernier est garant de la réalisation d’un ouvrage de qualité, d’une exécution en sécurité pour les compagnons, d’une certaine qualité de vie dans le travail de tous les jours et de ce fait une productivité optimum et le respect des délais. Sur un tel projet, le positionnement des grues n’est pas unique ; le service Méthodes doit donc proposer diverses solutions en mettant en oeuvre des indicateurs qui permettront de les comparer. Après avoir proposé une première solution, en deux phases équilibrées, un planning gros œuvre associé a été réalisé. Afin de pouvoir étudier facilement d’autres positions de grues, notamment pour obtenir un délai de réalisation plus court, de nouveaux plannings ont été étudiées en scindant le bâtiment en blocs indépendants, selon les joints de dilatation. A l’aide de cet outil, d’autres solutions ont été imaginées, dessinées puis étudiées. Une précision des axes de travail a alors permis une sélection des propositions les plus pertinentes. Ces dernières ont ainsi pu être approfondies puis chiffrées. Pour aider l’équipe travaux à choisir la solution finale parmi les solutions retenues, des moyens de comparaison ont été mis en place. Nous pouvons ainsi comparer les interférences de grues, les longueurs de voies de grues et les frais induits. En parallèle, des points particuliers, comme les façades porteuses en béton poli, ont été étudiés. En effet, le projet étant encore en évolution, des modifications sur ces éléments peuvent conditionner directement le choix des moyens de levage définitifs. Compte tenu d’un planning gros œuvre ne respectant pas le planning global, l’interaction avec les corps d’états secondaires devra être étudié, zone par zone et niveau par niveau afin d’ajuster l’interface entre les travaux et les autres intervenants. Le service Travaux n’a pas entériné à ce jour le choix définitif de l’installation de chantier, notamment la position des grues, mais à la vue des études réalisées, les solutions intéressantes sont restreintes. Méthodes – Installation de chantier – Bâtiment – Planning
  3. 3. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 3 - REMERCIEMENTS Avant de vous développer mon étude, je tiens à remercier Monsieur Claude ARQUIER, Directeur Technique, Pertuy Construction pour m’avoir accueilli au sein de l’entreprise Pertuy Construction. Ensuite, mes remerciements s’adressent à Monsieur Benoît SCHERER, Directeur Adjoint Technique en charge du Service Méthodes, qui m’a intégré à son équipe. Je joins aussi à ces remerciements ma tutrice, Madame Sylvie ZWINGELSTEIN, Chef de Service Adjoint Méthodes qui a su m’apporter son expérience, ses conseils et son savoir faire toujours dans la bonne humeur. Je pense également à Monsieur Xavier BAGNIS, Responsable gros œuvre sur le chantier du Nouvel Hôpital de Metz. De plus, je souhaite remercier également Monsieur Bertrand GUYVARC’H, professeur à l’INSA de Strasbourg, pour m’avoir suivi durant mon projet. Enfin, je n’oublie pas les autres collaborateurs du service Méthodes, de la Direction Technique et toutes les autres personnes côtoyées durant ces 20 semaines.
  4. 4. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 4 - SOMMAIRE RESUME .................................................................................................................... 2 REMERCIEMENTS.................................................................................................... 3 SOMMAIRE................................................................................................................ 4 INTRODUCTION........................................................................................................ 6 1. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL .......................................... 7 1.1. Le groupe..................................................................................................... 7 1.2. L’entreprise .................................................................................................. 8 1.3. Le service Méthodes .................................................................................... 8 1.3.1. Présentation.......................................................................................... 8 1.3.2. Organigramme ...................................................................................... 9 1.3.3. Rôle....................................................................................................... 9 1.3.4. Outils à disposition.............................................................................. 10 2. OBJECTIFS DE L’ETUDE................................................................................. 12 2.1. Problématique ............................................................................................ 12 2.2. Objectifs à atteindre ................................................................................... 12 2.2.1. Pour le projet....................................................................................... 12 2.2.2. Personnels .......................................................................................... 12 2.3. Planning prévisionnel de travail.................................................................. 13 3. L’AFFAIRE : CHR de METZ.............................................................................. 14 3.1. Présentation générale du projet ................................................................. 14 3.1.1. Contexte.............................................................................................. 14 3.1.2. Quelques chiffres ................................................................................ 14 3.1.3. Intervenants ........................................................................................ 15 3.1.4. Concept architectural .......................................................................... 16 3.1.5. Organisation des services................................................................... 19 3.2. Marché en conception-réalisation............................................................... 22 3.2.1. Principe ............................................................................................... 22 3.2.2. Avantages – Inconvénients pour le Maître d’Ouvrage......................... 22 3.2.3. Avantages – Inconvénients pour Pertuy Construction......................... 23 3.2.4. Justification de ce type de marché...................................................... 23 3.2.5. Organisation du Maître d’Ouvrage ...................................................... 24 3.2.6. Organisation interne du mandataire en phase de conception............. 24 3.3. La structure ................................................................................................ 25 3.3.1. Principes structurels............................................................................ 25 3.3.2. Dispositions règlementaires ................................................................ 27 3.4. Contraintes................................................................................................. 28 3.4.1. Environnementales ............................................................................. 28 3.4.2. De planning......................................................................................... 28 4. PREMIERE SIMULATION................................................................................. 31 4.1. Hypothèses sur les grues........................................................................... 31 4.1.1. Type de grues ..................................................................................... 31 4.1.2. Charges retenues................................................................................ 31 4.1.3. Interférences ....................................................................................... 32 4.2. Simulation .................................................................................................. 33 4.2.1. Présentation........................................................................................ 33 4.2.2. Analyse ............................................................................................... 34 4.3. Planning associé ........................................................................................ 34 4.3.1. Hypothèses ......................................................................................... 34 4.3.2. Planning.............................................................................................. 35
  5. 5. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 5 - 4.3.3. Analyse ............................................................................................... 36 5. TRAVAIL PAR « BLOCS JD »........................................................................... 37 5.1. Métrés ........................................................................................................ 37 5.2. Planning ..................................................................................................... 37 6. AUTRES SIMULATIONS DE POSITION DE GRUE ......................................... 40 6.1. Choix et implantation des grues ................................................................. 40 6.1.1. Implantations possibles....................................................................... 40 6.1.2. Distances minimales ........................................................................... 42 6.1.3. Hauteur sous crochet.......................................................................... 42 6.1.4. Démontage.......................................................................................... 43 6.2. Etude de solutions...................................................................................... 43 6.2.1. Simulation BIS..................................................................................... 43 6.2.2. Simulation TER ................................................................................... 45 6.2.3. Simulation 1 ........................................................................................ 47 6.2.4. Simulation 2 ........................................................................................ 48 6.2.5. Simulation 3 ........................................................................................ 50 6.2.6. Simulation 4 ........................................................................................ 51 6.2.7. Simulation 5 ........................................................................................ 51 6.2.8. Conclusion .......................................................................................... 53 7. ETUDE DES FACADES PREFABRIQUEES..................................................... 54 7.1. Modélisation ............................................................................................... 54 7.2. Repérage ................................................................................................... 55 7.3. Mise en œuvre ........................................................................................... 56 7.4. Autres solutions techniques envisagées .................................................... 56 8. ETUDES DETAILLEES DE SIMULATIONS...................................................... 58 8.1. Choix des axes de travail ........................................................................... 58 8.2. Chiffrage des installations .......................................................................... 60 8.3. Eléments de comparaison.......................................................................... 61 8.3.1. Fiche récapitulative ............................................................................. 61 8.3.2. Les interférences entre grues.............................................................. 62 8.3.3. La longueur des voies de grue............................................................ 63 8.3.4. Production de dalles............................................................................ 63 9. SATURATION DE GRUE.................................................................................. 66 9.1. Principe ...................................................................................................... 66 9.2. Chronoanalyse ........................................................................................... 66 9.3. Etude de la grue 4...................................................................................... 66 10. PLAN D’INSTALLATION DE CHANTIER ...................................................... 68 10.1. Introduction............................................................................................. 68 10.2. Plan de plateformes................................................................................ 68 10.2.1. Hypothèses...................................................................................... 68 10.2.2. Emprise provisoire........................................................................... 69 10.2.3. Stockage et voiries provisoires........................................................ 70 10.3. Besoins de la base vie............................................................................ 70 10.3.1. La base vie des compagnons.......................................................... 70 10.3.2. L’agence travaux ............................................................................. 70 10.4. Accès et voiries....................................................................................... 70 10.5. Plan d’installation de chantier ................................................................. 71 RETOUR D’EXPERIENCE....................................................................................... 72 CONCLUSION.......................................................................................................... 73 BIBLIOGRAPHIE...................................................................................................... 74 TABLE DES FIGURES............................................................................................. 75 TABLE DES TABLEAUX .......................................................................................... 76 ANNEXES ................................................................................................................ 77
  6. 6. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 6 - INTRODUCTION Dans le cadre de la formation initiale à l’INSA de Strasbourg, une période de 20 semaines de projet en entreprise vient clôturer la cinquième année. Cette présente étude a été réalisée chez Pertuy Construction, une filiale du groupe Bouygues et plus précisément sur les méthodes en phase préparatoire du chantier du Centre Hospitalier Régional (CHR) de Metz. Il s’agit d’une opération en conception-réalisation : une étude importante en amont est donc nécessaire afin d’optimiser le projet et ainsi réduire le délai et les coûts. Ce chantier est actuellement en phase de conception, plus précisément en Avant Projet Détaillé. Durant cette période préalable au début des travaux, le service Méthodes est missionné pour mettre au point, en autres, le planning, le plan d’installation de chantier et les options importantes. Ces études sont liées et permettent de définir les différents besoins du chantier. L’installation de chantier doit permettre de réaliser le gros œuvre dans de bonnes conditions tout en respectant le délai imparti dans le planning global du chantier. Il faut donc trouver une simulation de grue permettant de répondre à ces critères. Après avoir expliqué l’organisation et le fonctionnement de la structure d’accueil, nous développerons les objectifs de l’étude puis présenterons le projet du Nouvel Hôpital de Metz à travers son concept architectural, les spécificités de son marché et sa structure. Dans un second temps, nous parlerons des contraintes du projet avant de développer une première position de grues et son planning induit. Par la suite, dans un souci d’optimisation, nous étudierons d’autres simulations d’installation de chantier avant de développer les façades. Enfin, nous chercherons des moyens de comparer les solutions pour aider le choix final.
  7. 7. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 7 - 1. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL 1.1. Le groupe Le groupe Bouygues est représenté dans six grands domaines très divers. Un grand groupe industriel diversifié 122500 collaborateurs CA 2006 : 26,5 Md€ CONSTRUCTION IMMOBILIER MÉDIAS 6,7 Md€ 1,6 Md€ 4,5 Md€ 2,6 Md€ 10,7 Md€ CA 2006 par entités ENERGIE TRANSPORT Participation (24,4 %) Accord de coopération 11,5 Md€ ROUTES TELECOMS Figure 1.1 : Groupe Bouygues : 6 grands métiers Bouygues Construction est l’une de ces entités et compte 7 structures opérationnelles réparties dans le monde entier. Activité Nombre de collaborateurs par entités 1,16 Md€ 4 100 1,90 Md€ 7 100 757 M€ 7 700 845 M€3 300 463 M€ 5 100 126 M€* 500 1,01 Md€ 9 700 38 500 collaborateurs CA 2006 : 6,9 Md€ Pôle Entreprises spécialisées TP * Recette Figure 1.2 : Bouygues Construction : 7 structures opérationnelles Avec un chiffre d’affaire de plus de 6,9 milliards d’euros en 2006 (dont 40% réalisés à l’étranger) et plus de 38500 collaborateurs dont 20500 hors de France dans 60 pays, Bouygues Construction est un des leaders internationaux du BTP.
  8. 8. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 8 - Les filiales françaises (hors Ile de France), comme Pertuy Construction, sont rattachés à Bouygues Construction Entreprises France Europe. Un des grands avantages de l’appartenance à un tel groupe est la possibilité de faire appel aux savoirs, aux moyens humains et matériels et aux expériences d’une autre entité pour résoudre un problème. 1.2. L’entreprise Depuis plus de 50 ans, Pertuy Construction est implantée dans la région Est de la France dans trois domaines : • le bâtiment ; • le génie civil : • les ouvrages d’arts. L’entreprise réalise de nombreuses opérations, tant privées que publiques, dans l’habitat (logements sociaux, privés, neufs ou réhabilités), les ouvrages fonctionnels (immobilier d’entreprise, commerce, culture, enseignement, justice ou encore santé), et les travaux d’entretien et de rénovation. Pertuy exerce son activité dans le génie civil au service des industriels (locaux d’activités, logistique, nucléaire, défense) et de l’environnement (stations d’épuration, parkings, usines d’incinération, assainissement et adduction d’eau). Enfin, 25 ouvrages d’arts en moyenne sont construits par an dans le quart Nord- Est de la France, comme sur les lignes LGV Est et Rhin-Rhône. Une filiale intégrée à Pertuy Construction, Cirmad Est, réalise des opérations de conception-réalisation, en se positionnant en opérateur global et en proposant à ses clients des concepts novateurs et des prestations à forte valeur ajoutée. L’entreprise compte actuellement plus de 820 collaborateurs et son chiffre d’affaires pour l’année 2006 est de 300 millions d’euros. L’objectif pour la fin de l’année 2008 est de franchir la barre des 1000 employés. 1.3. Le service Méthodes 1.3.1. Présentation Le service Méthodes appartient à la Direction Technique de l’entreprise, au même titre que le bureau d’études structure, fluide, conception ou encore les études de prix. Les missions méthodes en génie civil et bâtiment sont effectuées à Nancy ou Strasbourg. Les chantiers d’ouvrages d’art sont quant à eux étudiés à Nancy. Actuellement, une dizaine de personnes est rattachée à ce service. Ces collaborateurs travaillent soit en agence, soit pour les opérations importantes, directement sur chantier avec l’équipe travaux.
  9. 9. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 9 - 1.3.2. Organigramme Le service Méthodes est composé de la manière suivante : Figure 1.3 : Organisation du service Méthodes Afin de garder une proximité géographique avec les chantiers, Denis JUNG et son équipe sont basés à l’agence de Strasbourg. Les autres collaborateurs travaillent quant à eux au siège, à Nancy. 1.3.3. Rôle Le service Méthodes est responsable de plusieurs missions. En effet, il est consulté en phase commerciale afin de chiffrer les installations de chantier et les moyens de levage nécessaires puis pour valider les phases du planning. ARQUIER, Claude Directeur Technique SCHERER, Benoît Directeur Adjoint Technique Responsable des Méthodes CLEMENT, Gérard Chef de groupe Méthodes ZWINGELSTEIN, Sylvie Chef de Service Adjoint Méthodes GOTTI, Nicolas Cadre DELON, Remi Chef de Groupe HUMBERT, Delphine Principal THUILIER, Virginie Cadre JUNG, Denis Chef de Service Adjoint Méthodes GLUCK, Valentin Cadre WITTMER, J-Philippe Cadre SAUSSOL, Francis Dessinateur Projeteur
  10. 10. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 10 - Ainsi, peuvent être préparés à cette époque en fonction des chantiers : • un plan d’installation de chantier sommaire; • des modes constructifs sommaires ; • un planning objectif ; • un planning d’exécution ; • un budget main d’œuvre qui estime le nombre d’heures de travail par poste ; • un chiffrage des besoins en matériels (moyens de levage, banches, moyens de sécurité). De plus, lors de la préparation du chantier, le service travaux fait appel aux méthodes pour : • l’analyse des risques sécurité environnement ; • le plan d’installation de chantier et de terrassement ; • les modes opératoires et points particuliers ; • les cycles verticaux et horizontaux ; • le planning Gros Œuvre (GO), TCE et courbes main d’œuvre ; • l’étude des matériels (sécurité – coffrage – étaiement – consultation). Ce qui permet de faire le bilan du matériel nécessaire afin de le commander. Enfin, durant la phase d’exécution, le service Méthodes propose des solutions techniques aux problèmes qui sont rencontrés lors de la réalisation grâce à : • la participation active aux réunions de prise d’options méthodes ; • résolution de problèmes liés à la réalisation du GO ; • l’adaptation au plus près des besoins de l’étude méthodes ; • au lancement de cycle et recalage éventuel ; • l’élaboration de diagrammes journaliers ; • aux explications, mise à jour et adaptation éventuelle des documents ; • aux conseils techniques et améliorations possibles. Dans tous les cas, c’est le service travaux qui validera ou non les propositions formulées par les méthodes. La communication est donc importante entre services afin d’ajuster au mieux les solutions aux attentes, habitudes et savoirs faire de l’encadrement du chantier afin d’arriver à des solutions satisfaisantes financièrement, techniquement et surtout humainement en intégrant la sécurité des compagnons. En conclusion, le service Méthodes détermine ce qui doit être construit, la manière de le réaliser, les moyens à mettre en œuvre et quand l’exécuter. Enfin, il est responsable de la stabilité des phases provisoires. 1.3.4. Outils à disposition La majorité des études Méthodes se fait d’après des plans informatiques de l’architecte ou du bureau d’étude technique. Chaque collaborateur dispose donc d’un poste informatique avec le logiciel AutoCAD pour lire et modifier les plans. De plus, Bouygues Construction a développé un outil supplémentaire à ce programme : le module Microméthodes qui facilite le travail Méthodes : métrés, mise en place des cycles, gestion du matériel, aide à l’installation de chantier et bibliothèque de matériel.
  11. 11. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 11 - Depuis quelques années, afin d’ajuster au mieux sa base de temps unitaire, Pertuy réalise des campagnes de Chronoanalyse. Cette technique développée initialement par Bouygues Habitat en 1994 consiste à observer et à enregistrer toutes les deux minutes le travail de la grue et des compagnons. L’étude des données permet d’obtenir des ratios et des temps unitaires propres à l’entreprise et aux techniques employées. Le service méthodes est responsable de cette étude et se sert ensuite des résultats obtenus pour ajuster le planning, les cycles et de calculer la saturation de la grue pour valider l’ensemble. La gestion du planning est faite à l’aide de Microsoft Project. En associant des moyens humains aux tâches, il est possible de réaliser une courbe main d’œuvre et ainsi connaître l’effectif nécessaire pour l’ensemble du chantier. Des outils, développés en Visual Basic sous Excel, permettent d’éditer des notes de calcul simples nécessaires au dimensionnement des outils à mettre en œuvre comme l’étaiement ou la stabilisation.
  12. 12. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 12 - 2. OBJECTIFS DE L’ETUDE 2.1. Problématique La phase de préparation d’un chantier permet de définir les principales options qui seront retenues pour la phase travaux. De ces choix découleront les conséquences en matière de coûts, délais, sécurité et qualité. Il convient donc d’optimiser aux mieux les études afin de prendre les bonnes décisions. Sur le projet du CHR de Metz, le délai imparti par le marché aux études de conception et de développement est de 20 mois et la durée des travaux est fixée à 38 mois. Si on déduit de cette seconde période le temps nécessaire aux corps d’états secondaires pour installer leurs équipements, seulement 17 mois peuvent être consacrés au gros œuvre. Il faut donc, réussir à respecter ce planning. 2.2. Objectifs à atteindre 2.2.1. Pour le projet Le but de l’étude préparatoire du service Méthodes sera de trouver les solutions techniques (matériel, modes opératoires…) qui permettront de respecter au mieux le délai nécessaire au gros œuvre afin de s’approcher au mieux du planning marché tout en respectant une enveloppe financière. A partir de ces choix pourront être réalisés le planning prévisionnel gros œuvre et le plan d’installation de chantier. Ces deux documents permettront de situer le projet dans le temps et dans l’espace. Compte tenu de l’ampleur de l’opération, il n’est pas envisageable de faire commencer les lots techniques et architecturaux qu’une fois le gros œuvre terminé. L’installation de chantier et le planning doivent donc prendre en compte cette contrainte. 2.2.2. Personnels Au final, cette étude doit permettre de comprendre le fonctionnement global des méthodes en phase de préparation d’un chantier afin de savoir : o la mise en place un planning gros œuvre ; o la réalisation d’un plan d’installation de chantier ; o la détermination des besoins du chantier en terme d’installation ; tout en prenant en compte les diverses contraintes inhérentes à un projet de cette importance. L’étude des besoins en matériel n’a pas été abordée car nous sommes encore à plus de six mois de la mise en place de la première grue (premier trimestre 2008).
  13. 13. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 13 - 2.3. Planning prévisionnel de travail L’étude suivra la chronologie suivante : Février Mars Avril Mai Juin Prise de connaissance du sujet Etude d'une solution intuitive Planning associé Etude des façades préfabriquées Etude d'autres solutions de grues Comparaison et sélection Etude du terrassement Plan d'installation de chantier
  14. 14. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 14 - 3. L’AFFAIRE : CHR de METZ 3.1. Présentation générale du projet 3.1.1. Contexte Inscrit dans le cadre du plan national « Hôpital 2007 », le futur CHR de Metz est appelé à remplacer l’actuel Hôpital Bon Secours, installé depuis 1919 dans ses locaux devenus exigus et trop hétérogènes. L’emplacement retenu pour le projet est celui du Château de Mercy au Sud de la ville de Metz. Le choix de ce domaine de 13 ha a coïncidé avec la volonté de l’Armée de vendre ce site à la Communauté d'Agglomération Metz Métropole (CA2M). L’environnement routier et autoroutier rend l’établissement très accessible et sera complété par la future voie rapide reliant le secteur de la Foire Internationale de Metz au Parc de la Seille. Figure 3.1 : Vue aérienne du projet Un appel à candidature a été lancé en 2004 pour retenir quatre candidats admis à concourir, dès le mois de janvier 2005, en répondant à un appel d’offre qui inclut la conception et la réalisation de l’Hôpital qui devra compter 640 lits. Finalement en décembre 2005, l’équipe emmenée par Pertuy Construction a été retenue, notamment pour la fonctionnalité du projet. 3.1.2. Quelques chiffres Montant du projet : 150 millions d’euros HT TCE Surface à construire : SHOB : 119 561 m² SHON : 86 557 m²
  15. 15. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 15 - Emprise au sol : 24000 m² Nombre de niveaux : 6, du Rez-de-jardin au R+3 3.1.3. Intervenants Maîtrise d’ouvrage La maîtrise d’ouvrage est composée par : o Maître d’ouvrage : Centre Hospitalier Régional METZ-THIONVILLE o Conducteur de l’opération : SODEREC o Bureau de contrôle : VERITAS o S.P.S. : Cabinet CHOLLEY Figure 3.2 : Maîtrise d'ouvrage Groupement de conception – réalisation Le groupement qui a remporté le concours et qui devra donc concevoir et réaliser le futur CHR de Metz est composé par : o Entreprise mandataire : PERTUY CONSTRUCTION o Entreprises réalisatrices: PERTUY CONSTRUCTION QUILLE (filiale de Bouygues Construction) ETIP o Maîtrise d’œuvre : AART FARAH-ARCHITECTES ASSOCIES o Bureaux d’études : COTEBA DEVELOPPEMENT AC INGENIERIE LORRAINE Figure 3.3 : Partenaires du groupement de conception-réalisation
  16. 16. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 16 - 3.1.4. Concept architectural Le bâtiment est implanté dans le site du château de Mercy de manière à mettre en valeur ce dernier et de manière à profiter au mieux de la typologie du terrain. En effet, le château baroque et sa chapelle sont mises en scène par 2 axes majeurs, perpendiculaires entre eux : le mail ou boulevard de l’Hôpital et le tapis vert. Figure 3.4 : Organisation géométrique de l'espace Figure 3.5 : Vue en perspective des axes verts L’architecte a souhaité que la verticalité du château engage un subtil dialogue avec l’horizontalité du nouveau bâtiment. Ainsi, l’hôpital est en tout point plus bas que les anciens bâtiments, afin de ne pas les dévaloriser. le mail ou Bd de l’hôpital le tapis vert
  17. 17. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 17 - D’un point de vue typologique, le bâtiment utilise au mieux la pente naturelle du terrain en proposant des accès de plein pied aux trois niveaux inférieurs, séparant ainsi les flux des urgences, de la logistique et des accès piétons. Figure 3.6 : Utilisation de la typologie du terrain Concernant le bâtiment en lui-même, les recherches architecturales reposent sur un concept novateur, celui de l’hôpital « plot », s’opposant au « monobloc » et au « pavillonnaire » dont l’éclatement des fonctions n’est plus, selon l’architecte, adapté à l’organisation des services hospitaliers. Il a ainsi été identifié quatre ensembles majeurs : un bâtiment chirurgical, un second autour des activités de neurologie et cardio-vasculaire, un troisième pour les activités d’hématologie, d’oncologie et de pneumologie et enfin, un bâtiment médico-technique central avec le plateau technique lourd, spécificité du CHR. Les différents services sont ainsi regroupés et organisés spatialement afin d’optimiser les déplacements. Les circulations se font à chaque niveau suivant deux axes majeurs horizontaux. Figure 3.7 : Axes horizontaux de communication
  18. 18. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 18 - La communication verticale se fait pour les malades et le personnel principalement par un axe principal (flèche rouge centrale) qui relie le rez-de-jardin à l’hélistation, auquel sont associés des ascenseurs secondaires (autres flèches rouges). La logistique empruntera des monte-charges spécifiques (flèches vertes) dimensionnés pour pouvoir accueillir des transports automatiques capables de se déplacer de manière autonome d’un bout à l’autre du bâtiment. De son côté, le public empruntera les deux axes bleus, formés d’ascenseurs panoramiques, situés de chaque côté de l’atrium. Ce réseau est volontairement épuré pour éviter aux personnes de s’égarer. Figure 3.8 : Axes verticaux de communication Enfin, le nouvel hôpital se veut humain. Cette ambiance est initiée dès l’arrivée par l’accueil qui se veut chaleureux et ludique en regroupant des services de renseignement, une cafétéria et tous les services nécessaires au public. Ce hall est composé d’un atrium ouvert sur toutes hauteurs et coiffé d’une verrière à énergie thermique contrôlée apportant une lumière naturelle. Figure 3.9 : Accueil ouvert sur l’extérieur
  19. 19. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 19 - 3.1.5. Organisation des services Les différents services sont organisés de manière à réduire les déplacements. Figure 3.10 : Organisation du Rez-de-jardin Figure 3.11 : Organisation du Rez-de-chaussée Bas morgue magasins pharmacie stérilisation services techniques ateliers cour de service parking personnel hébergement plot C SAMU SMUR surveillance courte durée médecine nucléaire imagerie radiothérapie examens soins PC sécurité bunker
  20. 20. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 20 - Figure 3.12 : Organisation du Rez-de-chaussée haut Figure 3.13 : Organisation du R+1 restaurant du personnel parvis atrium trésorerie vestiaires vestiaires plateau technique hôpital de jour accueil fonctions sociales hémodialyse Plot A Plot C Plot B administration informatique fonctions sanitaires transversales hébergement plot A internat laboratoires
  21. 21. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 21 - Figure 3.14 : Organisation du R+2 Figure 3.15 : Organisation du R+3 réanimation brûlés blocs opératoires endoscopie plateau d’hébergement chirurgie plateau d’hébergement cardiologie consultation anesthésie chirurgie ambulatoire plateau d’hébergement chirurgie neuro-vasculaire plateau technique plateau d’hébergement chirurgie digestive / urologie
  22. 22. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 22 - 3.2. Marché en conception-réalisation 3.2.1. Principe La loi du 12 juillet 1985 relative à la maîtrise d’ouvrage publique et à ses rapports avec la maîtrise d’oeuvre édicte le principe d’une mission de maîtrise d’oeuvre distincte de celle de l’entrepreneur pour réaliser les équipements publics. Cette séparation entre la maîtrise d’oeuvre et les travaux a pour objet de contribuer à la qualité des équipements publics. Pour autant la loi prévoit une exception à ce principe, en confiant une mission globale portant à la fois sur l’établissement des études et l’exécution des travaux. Le décret 93-1270 portant application de la loi MOP vient préciser ce cadre dans son article 1 : "Le maître de l’ouvrage […] ne peut recourir au contrat de conception- réalisation que si l’association de l’entrepreneur aux études est nécessaire pour réaliser l’ouvrage, en raison de motifs techniques liés à sa destination ou à sa mise en oeuvre technique. Sont concernées des opérations dont la finalité majeure est une production dont le processus conditionne la conception, la réalisation et la mise en oeuvre ainsi que les opérations dont les caractéristiques intrinsèques (dimensions exceptionnelles, difficultés techniques particulières) appellent une exécution dépendant des moyens et de la technicité des entreprises." 3.2.2. Avantages – Inconvénients pour le Maître d’Ouvrage Quatre raisons essentielles sont susceptibles de pencher en faveur du recours à cette procédure : • le maître d'ouvrage n'a qu'un seul contrat à conclure et à suivre pour la réalisation de l'ouvrage, ce qui peut être considéré comme une simplification ; • cette procédure doit permettre d'aller plus vite que la procédure habituelle qui nécessite le choix de deux prestataires différents. Le maître d'ouvrage n'a pas à attendre la fin de la phase conception pour lancer la procédure d'appel d'offres des travaux puisqu'un seul contrat comprend la conception et la réalisation de l'ouvrage ; • la procédure conception-réalisation permet de mieux contenir les prix, le prestataire s'engageant sur le coût des travaux ; • il peut être estimé que l'étroite relation entre conception et réalisation favorise l'émergence d'une solution optimum entre la conception architecturale pure et les techniques à mettre en œuvre ; Cependant la procédure de conception-réalisation reste très controversée pour des motifs très variés : • le prestataire retenu pour le marché de conception-réalisation peut être soupçonné de faire passer ses intérêts avant la qualité de l'ouvrage, ce qui peut entraîner des entorses aux engagements du permis de construire,
  23. 23. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 23 - une propension à favoriser les choix qui ménagent à l'entreprise des marges plus confortables plutôt que le choix de techniques plus économes, plus innovantes ou encore plus esthétiques. • la conception-réalisation exige la rédaction de contrats complexes qui nécessite des services très expérimentés chez le maître d'ouvrage. Par ailleurs, la conception réalisation paraît devoir être réservée aux maîtres d'ouvrage ayant une forte compétence en interne. En effet, dans cette procédure, le maître d'ouvrage ne peut plus compter sur l'assistance générale du maître d'œuvre tout au long du chantier. • le maître d'ouvrage se retrouve seul face à son cocontractant. Dès lors, la moindre erreur du maître de l'ouvrage notamment dans le cadre de l'établissement du programme ou bien les modifications éventuelles du programme peuvent être utilisées par l'entreprise pour obtenir des prix supérieurs à ceux déterminés par le contrat initial. • compte tenu des notions en définitive assez vagues mentionnées dans les textes définissant les conditions dérogatoires du recours à cette procédure, il reste difficile pour un maître d'ouvrage de justifier le choix l'ayant conduit à adopter la conception-réalisation par rapport à l'ouvrage envisagé. 3.2.3. Avantages – Inconvénients pour Pertuy Construction Ce type de marché comporte des avantages pour l’entreprise : • le choix des partenaires ; • les choix architecturaux et techniques peuvent être ajustés en fonction du savoir faire de l’entreprise ; • une optimisation est possible lors de l’étude afin de réduire les délais et les coûts. Il y a cependant aussi des contraintes : • études importantes lors du concours ; • responsabilité plus grande du fait de la gestion totale du projet. 3.2.4. Justification de ce type de marché Pour la construction de son nouvel hôpital à Metz, le CHR Metz-Thionville a opté pour la procédure novatrice « conception-réalisation ». Ce choix fait suite à une étude comparative tant sur le plan juridique que sur le plan financier de 3 formules : - la procédure classique issue de la loi sur la maîtrise d'ouvrage publique ; - la procédure de « conception-réalisation » - le bail emphytéotique avec un « preneur » qui peut être un opérateur privé ou une société d'économie mixte locale (SEML) (ordonnance de septembre 2003). Les conclusions de cette étude ont conduit le CHR Metz-Thionville à s'orienter vers la procédure « conception-réalisation » car elle permet à l'établissement de
  24. 24. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 24 - santé de rester maître d'ouvrage et de contrôler directement la construction. Les délais de procédure sont plus courts puisqu'il n'y a pas de dissociation maîtrise d'œuvre - construction. Les coûts sont en principe mieux maîtrisés puisqu'une offre globale, qui engage le candidat est déposée. Il en est de même des délais qui font l'objet d'un engagement contractuel global. Ceci peut constituer un garde fou par rapport aux dérives habituelles sur les projets classiques. L'offre contient à la fois le projet, son organisation et son prix. 3.2.5. Organisation du Maître d’Ouvrage La principale contrainte étant la nécessité d'élaborer un programme technique très précis, incluant des notions de performances, différentes sociétés de conseil sont intervenues lors de l'étude de faisabilité du projet, de l'élaboration du programme technique détaillé, des études d'implantation et de patrimoine. De plus, le CHR bénéficiera de l'assistance juridique d'un cabinet d'avocats pour la passation et l'exécution du marché de conception-réalisation. Les services techniques du CHR ont piloté toute la phase de programmation, le lancement de la procédure. Ils ont également animé le comité de suivi et traduit les aménagements souhaités. Ils suivront ensuite la phase réalisation, suivi du chantier avec à leurs côtés un conducteur d'opération (cabinet privé habilité à suivre de grandes opérations publiques) mandaté pour le suivi quotidien, administratif, technique et financier. Pour mener à bien ce projet d'envergure, un comité de suivi pluridisciplinaire a été mis en place. Ce comité de suivi est composé de 20 membres, parmi eux des représentants des activités de soins (7 médecins et 5 soignants), des élus médicaux de l'établissement (président et vice président de la Commission Médicale d'Etablissement et de l'Assemblée Médicale Locale de Metz), des représentants de la direction (5 directeurs du CHR). Les membres du comité de suivi animent des groupes thématiques et transversaux qui auront pour mission de suivre l'évolution du projet. 3.2.6. Organisation interne du mandataire en phase de conception Durant toute la phase de conception, l’équipe est organisée suivant les cellules suivantes : o Direction du Projet o Le responsable de la Conception. Il dirige et coordonne les équipes de Pertuy et de Quille, en relation et adéquation avec les partenaires du groupement de Maîtrise d’œuvre. Il est le garant des opérations de conception dans le strict respect du programme technique décidé par le Maître d’ouvrage et des budgets définis lors de l’Etude. Sa mission se terminera lors du passage à la Phase Construction. Sous sa responsabilité nous trouvons :
  25. 25. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 25 - la Conception Architecturale qui est le lien direct entre l’Architecte et le reste du groupement pour traiter l’optimisation architecturale du projet. la Synthèse – Structure qui gère l’adéquation entre les différents intervenant afin de vérifier la compatibilité. les Corps d’Etat Techniques (CET) développent et optimisent les installations électriques et sanitaires. les Corps d’Etat Architecturaux (CEA) assurent une définition optimisée des matériaux et des prestations pour respecter les contraintes règlementaires. le Planning. Ce responsable assure le développement des plannings conception et construction en prenant en compte les contraintes des différents intervenants. o La cellule Gros Œuvre, dont fait partie le service Méthodes réfléchit sur l’installation de chantier, l’exécution des travaux tout en étudiant des possibilités d’optimisation du projet. 3.3. La structure 3.3.1. Principes structurels Le client souhaite une évolutivité possible du bâtiment. Afin de laisser la possibilité de réaménager l’espace, l’utilisation de voiles comme élément structurel a été évité. Un système de poteaux - poutres a donc été adopté. L’aménagement intérieur sera réalisé par des cloisons, modifiables par la suite. Dès le début du projet, des hypothèses ont été posées concernant la trame générale du bâtiment. La longueur classique de travées en milieu hospitalier de 7,20m a été adoptée. En effet, il est possible d’agencer dans cette distance deux chambres de 3,60 m ou un bloc opératoire. De plus, cette portée permet l’utilisation de deux solutions techniques pour la fabrication des poutres : le béton armé et le béton précontraint. Les premières études devançant de plusieurs années l’exécution, le choix entre les deux techniques pourra être fait en fonction des contraintes économiques au moment des travaux. Dans tous les cas, il faut réussir à superposer la majorité des poteaux sur l’ensemble des niveaux. Si une contrainte spécifique nécessite le changement de la trame à un étage, il faut privilégier les niveaux réguliers et réaliser un transfert de charge à l’aide de poutres. Par exemple, le parking du Rez-de-chaussée Bas a une trame de 7,50 m pour pouvoir placer trois véhicules entre deux poteaux. La zone de réanimation a elle, une trame de 4 m. Dans ces deux cas, un transfert de charges sera réalisé, permettant ainsi aux autres niveaux d’être « standard ». Dans les locaux d’hébergement, la trame a été revue dans une des directions pour permettre l’implantation d’un couloir entre les chambres. Les deux travées de 7,20 m ont ainsi été découpées en 3 pour mettre le couloir en partie central sans qu’il soit traversé par un poteau.
  26. 26. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 26 - Figure 3.16 : Trame des hébergements Figure 3.17 : Hébergement : plan architecte Cette diminution de portée (par rapport à une portée de 7.20m) permet de réduire la masse d’un hébergement de 10%, ce qui représente 3% sur l’ensemble du projet. Un compromis est donc à trouver entre l’économie (ici en ajoutant une file de poteaux) et l’évolution future de l’aménagement intérieur des locaux. Les poteaux sont dimensionnés en respectant un même équarrissage pour les trois premiers niveaux et un autre pour les trois derniers. Ceci permettra d’uniformiser le matériel. Un changement à mi-hauteur permet une économie sur le béton. En partie inférieure, les locaux techniques recevront des poteaux 50 x 50 cm et les hébergements des poteaux 30 x 60cm. Pour réaliser la façade, il y a deux possibilités : soit la façade est porteuse, soit on met en place un système de poteaux - poutres qui est ensuite habillé d’une peau non porteuse. La première solution est possible quand les panneaux se superposent et quand il n’y a pas de grandes ouvertures. Ce choix a été retenu.
  27. 27. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 27 - Une fois que ces hypothèses sont posées, il faut placer des joints de dilatation en respectant les limites du règlement Béton Armé aux Etats Limites. Une coupure est ainsi réalisée tous les 30 à 35 m. Ensuite, le sens de portée des poutres est déterminé en raisonnant de manière globale : les petites portées de dalle sont privilégiées et les poutres sont placées pour être parallèle aux façades en périphérie du bâtiment. Il faut cependant vérifier que les poutres ne passent pas dans un bloc opératoire afin de ne pas gêner le passage des fluides médicaux. De la même manière, dans l’ensemble du bâtiment, les poutres seront dimensionnées de manière à réduire leur hauteur ; elles seront ainsi plus larges. Ce choix ne parait pas économique à première vue car il nécessite plus de matière pour créer une inertie identique à celle d’une poutre plus haute et moins large, mais il permet de faire passer les lots techniques sans créer de réservation dans la structure et de ne pas augmenter la hauteur des étages et donc de l’ensemble du bâtiment. Cela permet aussi de créer de larges appuis aux prédalles, facilitant ainsi leur pose. Les dalles sont ensuite dimensionnées : le critère principal étant la déformée. Les poutres peuvent par la suite être calculées, tout en minimisant leur hauteur. On obtient par exemple une retombée maximale de 30 cm dans les hébergements. Les fondations sont dimensionnées à la fin, avec l’ensemble des descentes de charge. Le maximum transmis à l’ELS à une fondation est 3,5 MN soit 350 tonnes. Le sol est constitué d’argile molle jusqu’à 50 cm, puis d’argile raide jusqu’à 1 m et enfin des marnes. Aucun horizon dur n’a été révélé par la campagne d’essai. Cette dernière indique une résistance moyenne du sol de 0,35 MPa. A la vue de ces résultats, des fondations superficielles seront utilisées sous l’ensemble du bâtiment à l’exception de la zone sous le bunker où des pieux seront mis en place. Le bunker est un espace dédié à la radiologie dont les parois sont fortement épaissies pour stopper les rayonnements. De nouveaux essais géotechniques permettront d’affiner les capacités portantes du sol en relevant des valeurs pour chaque zone délimitée par des joints de dilatation. Ainsi les fondations pourront être ajustées et optimisées. 3.3.2. Dispositions règlementaires Du point de vue sismique, l’hôpital est en classe D. La zone de sismicité est la 0 avec une accélération nominale (notée aN) nulle. La nouvelle carte des aléas sismiques en France, publiée par le ministère de l’écologie et du développement durable en décembre 2005, confirme la faiblesse du risque. Les ouvrages en béton devront présenter une résistance au feu d’une heure trente (2h pour les locaux à risques). Cette condition se traduit par le respect de sections minimales de béton et d’enrobage à mettre en œuvre. Ainsi l’épaisseur des
  28. 28. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 28 - prédalles devra être compris entre 6 et 7 cm pour que les aciers inférieurs soient protégés par un enrobage suffisant. Le projet a été étudié d’un point de vue thermique suivant la RT2000. Les incidences de la RT2005 seront chiffrées par la suite. 3.4. Contraintes 3.4.1. Environnementales Le projet dispose d’une enceinte close de 13 ha. Il n’y a donc pas de contraintes directes liées à des bâtiments existants ou à des proches voisins. Des travaux d’élargissement de la route départementale qui passe à l’Ouest de la parcelle du chantier vont couper la voie d’accès principale. Il est donc nécessaire de prévoir d’autres moyens d’accès. Actuellement de nombreux arbres sont présents sur le site. Dans un soucis de respect de l’environnement et pour garder un cadre agréable, tous les arbres qui peuvent être protégés et conservés doivent l’être. 3.4.2. De planning Un calendrier, mis au point par le responsable du planning du projet, détermine les délais accordés aux autorisations administratives, au développement, à la phase travaux et aux opérations préalables à la réception de l’ouvrage. Compte tenu de ce planning, le délai alloué au gros œuvre, hors fondations, est de 295 jours, soit 16 mois. Cette durée est très courte par rapport à l’ouvrage à construire. Afin de libérer une zone aux Corps d’Etat Techniques et Architecturaux avant la fin du gros œuvre, le chantier doit être décomposé en deux phases. Les CET et CEA pourront ainsi travailler sur la première phase pendant que la seconde partie du gros œuvre sera réalisée. Ces deux périodes sont prévues d’une durée respective de 185 et de 110 jours. Au total, en comptant les fondations, le délai alloué au gros œuvre est de 316 jours travaillés.
  29. 29. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 29 - Figure 3.18 : Localisation phase 1 et phase 2 Le découpage en deux zones est explicité sur cette figure. La première phase est hachurée en vert et la seconde en rose.
  30. 30. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 30 - Figure 3.19 : Planning général de l'opération
  31. 31. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 31 - 4. PREMIERE SIMULATION 4.1. Hypothèses sur les grues 4.1.1. Type de grues Pour cette première simulation, nous avons fait le choix d’utiliser des grues courantes, présentes sur le parc du GIE Matériel du groupe Bouygues. Dans cette catégorie, nous trouvons, dans la marque Potain, les grues suivantes : Portée maxi Masse en bout de flèche Charge maxi MD 120 55 m 1.40 t 6.00 t MD 175 60 m 1.25 t 8.00 t MD 192 60 m 2.20 t 12.00 t MD 265 65 m 2.20 t 12.00 t MD 345 75 m 2.30 t 16.00 t Tableau 4.1 : Grues courantes D’autres grues plus puissantes pourraient être utilisées, mais doivent être louées auprès de prestataires spécialisées. Elles ne sont pas aussi bien connues par les grutiers du groupe et sont plus coûteuses. 4.1.2. Charges retenues Le choix du moyen de levage est dimensionné en fonction des éléments qui devront être soulevés durant le chantier. Nous trouvons ainsi : - les éléments préfabriqués : poutres et escaliers ; - les matériels employés : outils spécifiques, banches, consoles pignons et benne à béton. Dans notre première approche nous n’avons pas pris en compte la mise en place des façades préfabriquées. L’architecte les a initialement dessinées en morceaux de 7.20m de long, ce qui représente des masses de l’ordre de 14 tonnes. Dans cette configuration actuelle, de tels blocs seraient posés à la grue mobile. Cependant, les éléments pourraient être posés à la grue à tour s’ils peuvent être allégés. La masse de ces éléments dépend de leur taille. Il faut donc faire des choix de capacité. Il existe par exemple différentes bennes à béton : Capacité Masse à vide Masse total 800 L 340 kg 2260 kg 1000 L 350 kg 2750 kg 1500 L 550 kg 4150 kg 2000 L 630 kg 5430 kg Tableau 4.2 : Masse des bennes à béton Pour cette première étude, la benne à béton envisagée a un volume de 1500 L.
  32. 32. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 32 - Il est possible de dresser un tableau des charges prises en compte. Dimensions Masse Outils Banches 4.8m*4.3m 3.30 t Console pignon 4m 1.00 t Benne à béton 1500L 4.20 t Eléments préfabriqués Retombée de poutre 0.3m*0.5m*7m 2.63 t Escalier 1.4m*3.40m*0.30m 3.57 t Prédalle + Palonnier 2.4*6.8m*7cm 3.86 t Façade 4.00 t Maximum : 4.20 t Tableau 4.3 : Masses retenues 4.1.3. Interférences Lorsque plusieurs grues se chevauchent, il existe un risque de heurt du câble de la grue survolante avec la flèche et / ou contre flèche de la grue survolée. Il est donc préférable de réduire les zones d’interaction. Figure 4.1 : Types d'interférences entre grues Figure 4.2 : Vue en élévation des interférences
  33. 33. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 33 - Il existe trois types d’interférences, représentés sur le dessin ci-dessus : o flèche – flèche (en vert) o flèche – contre flèche (en orange) o flèche – fût (en rouge) se produit si la grue rouge est en dessous de la bleue. Cette situation est interdite. La grue rouge est donc obligatoirement au dessus de la bleue. L’interférence devient donc de la flèche – contre flèche. Sur des chantiers à plusieurs grues, il est souvent impossible d’empêcher les zones d’interférence, c’est pourquoi les constructeurs de grues ont mis en place des systèmes à poursuite. Des capteurs permettent de prendre en compte les positions relatives des différentes grues et d’avertir les grutiers en fonction des situations. Cependant, malgré ces outils, les zones d’interférences doivent être évitées au maximum car ces dernières induisent une perte de productivité. En effet, la grue qui sera gênée par sa voisine ne pourra travailler d’une manière optimum. Sur l’exemple ci-dessus, la grue orange devra, pour contourner les deux autres grues, soit faire un tour complet par l’extérieur, soit ramener à chaque fois son crochet le long du fût. Un temps d’un coup de grue sera donc plus long que si la grue n’avait pas de contraintes. 4.2. Simulation 4.2.1. Présentation Cette simulation est composée de deux phases. Dans cette première période, 5 grues sont utilisées pour réaliser l’ensemble de la zone Sud, à l’exception de l’hébergement central. Figure 4.3 : Première solution, phase 1 La seconde phase permet de réaliser les zones restantes à l’aide de 4 grues, reprises de la phase 1.
  34. 34. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 34 - Figure 4.4 : Première solution, phase 2 Ces deux phases sont consultables en annexe Erreur ! Source du renvoi introuvable.. 4.2.2. Analyse Cette simulation permet de respecter au mieux, à l’exception d’un hébergement, le découpage phase 1, phase 2. Les grues sont courantes et sont réutilisées d’une phase à l’autre. Les interférences se limitent en phase 1 à une flèche – contre flèche qui peut être encore minimisée avec l’utilisation des voies de grue. Durant la seconde partie du chantier, le même type d’interférence est rencontré. Il est là encore limité. Les grues peuvent travailler correctement. La transition entre les deux phases ne pose pas de problème pour le déplacement des différentes grues. Ces dernières ne se gênent pas, elles sont indépendantes. Ceci permettra de déplacer une grue sans attendre que toutes les autres grues aient terminées. 4.3. Planning associé 4.3.1. Hypothèses Pour réaliser ce planning, des hypothèses méthodes ont été posées, à savoir : o les poutres et prédalles sont préfabriquées en dehors des grues pour limiter l’occupation de la grue ; o les dalles de compression sont coulées à la pompe ; o la cadence des dalles est prise à 120 m²/jour/grue ;
  35. 35. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 35 - o le cycle des voiles n’est pas déterminant pour le planning car il y a peu de voiles par rapport aux dalles. Pour valider le dernier point, un comparatif a été réalisé par rapport au dernier chantier similaire réalisé par l’entreprise, l’Hôpital de Vesoul. Les hauteurs d’étages sont identiques et ce sont les planchers qui ont déterminés les cycles à Vesoul. Tableau 4.4 : Comparatif entre Vesoul et Metz pour les voiles Il en résulte une cadence de 17 ml de voiles par jour et par grue, inférieure à celle de Vesoul, donc réalisable avec une vingtaine de compagnons sous chaque grue et une utilisation de grue comprise entre 9 et 10 heures. Une saturation de grue sera réalisée pour valider ces hypothèses. 4.3.2. Planning A partir des cadences adoptées ci-dessus, un planning est réalisé, grue par grue, en tenant compte des quantités de plancher à réaliser. Durée Grue 1 384 j 20.9 m Grue 1A 199 j 10.8 m Grue 1B 185 j 10.1 m Grue 2 422 j 22.9 m Grue 2A 175 j 9.5 m Grue 2B 247 j 13.4 m Grue 3 161 j 8.8 m Grue 4 336 j 18.3 m Grue 4A 150 j 8.2 m Grue 4B 186 j 10.1 m Grue 5 239 j 13.0 m Grue 5A 165 j 9.0 m Grue 5B (Forum) 74 j 4.0 m Tableau 4.5 : Zoom sur le planning – Première simulation La phase 1 a une durée de 199 jours travaillés et la durée totale est de 418 jours, soit 23 mois (hypothèse de 18,4 jours travaillés par mois, hors intempérie. Cette valeur est issue d’une moyenne sur une année des jours travaillés).
  36. 36. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 36 - 4.3.3. Analyse Le planning associé à cette simulation nous donne un délai global de 23 mois, ce qui est supérieur à l’objectif. La première phase (hors hébergement central) se termine au bout de 199 jours au lieu de 185 jours (hors fondations). Ce délai est respecté. Par contre, la durée totale du chantier est de 418 jours, contre un objectif de 295 jours, ce qui représente une différence de plus de 6 mois. La seconde phase est donc bien trop longue pour respecter le planning imposé. Il est ainsi nécessaire d’étudier d’autres solutions pour essayer de réduire la durée du planning.
  37. 37. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 37 - 5. TRAVAIL PAR « BLOCS JD » 5.1. Métrés Le bâtiment est découpé en 20 zones délimitées par les joints de dilatation. Ces blocs ainsi dessinés servent de base aux études d’installations de chantier et de planning. Afin de pouvoir étudier facilement différentes positions de grues, et donc différentes associations de « blocs JD », les dalles de chaque zone sont métrées séparément, niveau par niveau. Ces données serviront ensuite à l’étude du planning. Les métrés sont réalisés sous AutoCAD, étage par étage. Un plan par niveau reprend les différentes surfaces et un synthétise l’ensemble du bâtiment. Figure 5.1 : Métrés de la dalle haute du R+1 Ce document est consultable en annexe 2. Les données sont ensuite inscrites dans un tableau Excel pour pouvoir être réutilisées facilement. 5.2. Planning Un planning a été réalisé pour chaque zone définie ci-dessus. Forfaitairement 10 jours ont été alloués aux fondations et 10 jours aux ouvrages en terrasse, finitions et repli. Nous avons gardé les mêmes cadences que dans le premier planning. Pour que cela puisse être réalisable lors d’un cycle, il faut associer au minimum deux blocs JD
  38. 38. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 38 - afin d’obtenir une surface de travail suffisante pour faire tourner un cycle. Dans le cas contraire, des cadences moins élevées devraient être utilisées. Pour le bloc 15, nous obtenons le planning suivant : Figure 5.2 : Planning du bloc 15 Les résultats pour l’ensemble des blocs sont consignés sur un plan consultable en annexe 2. Figure 5.3 : Plan récapitulatif des plannings par bloc
  39. 39. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 39 - Sur chaque bloc JD, une étiquette comme ci-dessous indique : o le numéro du bloc o le nombre de jours total o le nombre de jours consacrés aux fondations o le nombre de jours consacrés à la structure o le nombre de jours consacrés aux finitions et repli. Figure 5.4 : Récapitulatif planning par bloc Pour calculer le temps nécessaire à la réalisation de deux blocs, il suffit donc d’additionner un temps total (encadré en rouge sur la figure ci-dessus) à un temps hors fondations et finitions – replis (en violet). Sur l’exemple ci-dessous, pour réaliser le coin Nord Ouest, hachuré en rouge, il faut : 77 + 46 + 62 = 185 jours Figure 5.5 : Exemple de travail par bloc
  40. 40. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 40 - 6. AUTRES SIMULATIONS DE POSITION DE GRUE 6.1. Choix et implantation des grues 6.1.1. Implantations possibles La base d’une grue peut prendre trois formes en fonction de l’environnement et de l’utilisation, à savoir : o un fut scellé o un poste fixe o une voie de grue fût scellé poste fixe voie de grue Figure 6.1 : Types de base de grue Le fût scellé permet de diminuer au maximum l’emprise au sol de la grue. Par contre, il est nécessaire de mettre en place un massif de béton important. Le poste fixe demande quatre semelles isolées. Les lests nécessaires pour stabiliser la grue peuvent représenter deux ou trois niveaux du bâtiment. La voie de grue permet d’augmenter la zone couverte par la grue, sans utiliser une flèche plus importante, en translatant tout simplement la grue sur deux rails. Ces rails sont posés sur une semelle filante Afin de lister les positions possibles de grues à l’intérieur du bâtiment, nous avons mis en place des contraintes. En effet, comme tous les patios à l’intérieur du bâtiment ne sont pas toute hauteur, nous avons pris comme hypothèse qu’un patio peut être utilisé s’il ne reste à reboucher, une fois la grue démontée, au plus qu’un dallage et une dalle. De plus, une base de grue pourra être utilisée si la largeur disponible est supérieure à 9,40m (1,20m de chaque côté de la base de 7,00m). Dans le cas contraire, il faudra utiliser un fût scellé.
  41. 41. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 41 - Figure 6.2 : Grue dans un patio Cette configuration ne permet pas d’utiliser des consoles pignons afin de bancher les voiles au niveau des contrepoids. Il faudra donc prévoir à cet endroit la mise en place de prémurs ou de voiles préfabriqués. Les grues peuvent aussi être placées librement à l’extérieur de l’emprise du bâtiment, en tenant compte des distances minimales rappelée dans le paragraphe ci- dessous. Un document a été réalisé pour se rendre compte des possibilités d’implantation à l’intérieur du bâtiment et pour servir de support de travail. Figure 6.3 : Positions possibles de grues Ces données sont insérées sur le plan 400, consultable en annexe Erreur ! Source du renvoi introuvable..
  42. 42. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 42 - 6.1.2. Distances minimales Afin d’éviter tout heurt entre la grue et les existants, la construction et les éléments provisoires, il est prévu une distance minimum de 2 m autour de la flèche et de la contre flèche. Une grue sur voie devra être placée au minimum à 60 cm de tout objet pour éviter tout accrochage durant la translation. Une grue fixe pourra être placée plus près en tenant compte, au minimum, du balan de la grue (en moyenne 1 cm par mètre de fût). Outres ces valeurs règlementaires, il faut tenir compte des modes opératoires qui seront utilisés. En effet, si des banches sont utilisées pour coffrer les voiles, il faut laisser libre une largeur de 1m pour placer la banche et de 60cm pour laisser un passage aux compagnons. Au besoin, l’utilisation de prémurs permet de diminuer ces distances. Figure 6.4 : Distances minimales à respecter 6.1.3. Hauteur sous crochet La hauteur sous crochet permet de déterminer la hauteur nécessaire pour le fût de la grue. Cette dimension est fonction des matériels utilisés, des éléments existants, des ouvrages à construire ainsi que des grues environnantes. Elle peut aussi être déterminée par le besoin de visibilité du grutier depuis sa cabine.
  43. 43. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 43 - Figure 6.5 : Définition de la hauteur sous crochets 6.1.4. Démontage Le montage ne pose généralement pas de problème car le terrain est dégagé et l’accès est facile. Par contre, il ne faut pas oublier de vérifier, une fois qu’une position de grue est déterminée, les possibilités de démontage et les moyens nécessaires. En effet, une grue automotrice doit pouvoir accéder à la grue à tour et être capable de porter les différents éléments de cette dernière (fût, tête, base et lest). Lorsque le démontage ne se fait pas en pied de grue, la plus value est importante. Ainsi pour une MD345, le démontage dans un patio, à 40m, est chiffré 27000 € contre 14000 € pour un démontage en pied de grue. 6.2. Etude de solutions Nous avons vu que la première solution reprend bien le découpage demandé par le responsable du planning, à un hébergement près. Cependant, la seconde phase dépasse le délai qui lui est imparti. Il faut donc essayer de la réduire en l’allégeant, c’est l’objet des deux prochaines simulations BIS et TER. 6.2.1. Simulation BIS Le but étant de diminuer le temps nécessaire à la seconde phase de la simulation initiale, il faut réussir à alléger la grue la plus sollicitée : la grue 2B. Cette dernière réalise l’équivalent de 4 blocs JD.
  44. 44. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 44 - Figure 6.6 : Simulation initiale - Phase 1 - Emprise grue 2B Sur la figure ci-dessus, la grue en bleu correspond à la grue 2A et la zone hachurée en rouge à la zone couverte par la grue 2B dans la simulation initiale. Si on souhaite construire une partie de cette zone lors de la première phase, tout en travaillant normalement avec la grue 2A, il est nécessaire d’ajouter une grue sur voie couvrant la zone supérieure. Cependant, pour ne pas perturber la grue 2A, il faut créer de nouvelles coupures au sein des blocs 18 et 19. Ceci permet de ne pas créer d’interférence entre la flèche et la contre flèche. Figure 6.7 : Simulation Bis - Nouvelle grue Compte tenu des interférences, la grue 2A (bleu clair) doit être au dessus de la grue 6 (bleu foncé). Ainsi les deux grues pourront travailler sans se gêner. Les plans des deux phases sont disponibles en annexe 3.1.
  45. 45. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 45 - D’un point de vue du planning, nous obtenons ainsi une amélioration de la durée totale : Durée Grue 1 384 j 20.9 m Grue 1A 199 j 10.8 m Grue 1B 185 j 10.1 m Grue 2 331 j 18.0 m Grue 2A 175 j 9.5 m Grue 2B 156 j 8.5 m Grue 3 161 j 8.8 m Grue 4 336 j 18.3 m Grue 4A 150 j 8.2 m Grue 4B 186 j 10.1 m Grue 5 239 j 13.0 m Grue 5A 165 j 9.0 m Grue 5B (Forum) 74 j 4.0 m Grue 6 111 j 6.0 m Tableau 6.1 : Planning Simulation Bis La durée totale est maintenant déterminée par la grue 1 et est de 21 mois. Deux mois peuvent ainsi être économisé par rapport à la simulation initiale, mais cette solution nécessite la mise en place d’une grue supplémentaire en forte interférence avec les autres. Les éléments à construire lors de la seconde phase (en rouge sur la figure ci- dessus) devront être réalisé en côtes bloquées car les blocs mitoyens seront déjà construits. De la même manière, les longueurs de pompage seront plus grande pour acheminer le béton car le seul côté accessible est celui vers le Forum. 6.2.2. Simulation TER Actuellement, la phase 1, au sens planning objectif, est complètement terminé à avec la fin de la grue 4B, soit au bout de 336 jours. Si on souhaite livrer les premiers niveaux des blocs 11 et 12 plus tôt, comme demandé dans le planning initial, il est possible de les inclure sous la grue 4 dès le début du chantier (voir annexe 3.2).
  46. 46. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 46 - Figure 6.8 : Simulation TER - Grue 4 Ceci permet de livrer les niveaux inférieurs des blocs 11 et 12 plus tôt mais retarde d’autant les étages supérieurs des blocs 9 et 10. En incluant les 3 premiers niveaux des blocs 11 et 12 aux blocs 9 et 10, on obtient le planning suivant, à partir de la simulation Bis : Durée Grue 1 384 j 20.9 m Grue 1A 199 j 10.8 m Grue 1B 185 j 10.1 m Grue 2 331 j 18.0 m Grue 2A 175 j 9.5 m Grue 2B 156 j 8.5 m Grue 3 161 j 8.8 m Grue 4 335 j 18.2 m Grue 4A 246 j 13.4 m Grue 4B 89 j 4.8 m Grue 5 239 j 13.0 m Grue 5A 165 j 9.0 m Grue 5B (Forum) 74 j 4.0 m Grue 6 111 j 6.0 m Tableau 6.2 : Planning Simulation TER La première phase (en dehors des 3 derniers niveaux des blocs 11 et 12) est maintenant livrée en 246 jours (contre 199 sans les blocs 11 et 12). Ceci permet d’offrir aux corps d’état secondaires les trois premiers niveaux de la phase 1 dans leur totalité en même temps que la fin de la grue 1A. Cela permet aussi de travailler sur 3 grands niveaux (plus de 4000 m²) en partie inférieure, et ainsi pouvoir réaliser facilement des cycles de voiles et de verticaux. Pour conclure, nous avons vu qu’il est possible d’apporter des améliorations à la solution de base. Par contre, le délai est toujours supérieur au planning alloué. D’autres solutions doivent donc être étudiées.
  47. 47. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 47 - Dans les simulations précédentes, nous avons essayé de respecter le phasage demandé par le responsable du planning. Cependant, comme nous ne rentrions pas dans l’enveloppe du planning, nous avons étudié d’autres solutions, en instaurant d’autres découpages phase 1 – phase 2. 6.2.3. Simulation 1 La simulation suivante (annexe 3.3) utilise 5 grues en phase 1 et 6 en phase 2. Le bloc 8 n’est pas couvert entièrement par des grues à tour, mais comme il ne comporte qu’un seul niveau, il peut être réalisé à l’aide d’une petite grue mobile. Figure 6.9 : Simulation 1 - phase 1 Figure 6.10 : Simulation 1 - phase 2 En seconde partie du chantier, la grue 6 sera fortement ralentie du fait des interférences qu’elle connaît avec les autres grues.
  48. 48. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 48 - Par rapport au découpage phase 1 – phase 2 demandé, les blocs 1, 2, 6, 11 et 12 sont réalisés en phase 2 et les blocs 18 et 19 en phase 2. Du point de vue du planning, cette simulation donne : Durée Grue 1 343 j 18.6 m Grue 1A 148 j 8.0 m Grue 1B 195 j 10.6 m Grue 2 331 j 18.0 m Grue 2A 175 j 9.5 m Grue 2B 156 j 8.5 m Grue 3 336 j 18.3 m Grue 3A 150 j 8.2 m Grue 3B 186 j 10.1 m Grue 4 188 j 10.2 m Grue 4A 111 j 6.0 m Grue 4B 77 j 4.2 m Grue 5 239 j 13.0 m Grue 5A 165 j 9.0 m Grue 5B (Forum) 74 j 4.0 m Grue 6 148 j 8.0 m Tableau 6.3 : Planning Simulation 1 La phase 1 est terminée en 175 jours et l’ensemble du gros œuvre, en 343. Par rapport au planning objectif, la phase 1 est livrée plus rapidement mais n’est pas complète. Sur l’ensemble du projet, le délai est cependant dépassé de 27 jours. Cette solution est proche du délai souhaité mais nécessite cependant la mise en œuvre de nombreuses grues qui présentent des interférences non négligeables. De plus, le phasage initial n’est pas respecté. 6.2.4. Simulation 2 Dans cette simulation (annexe 3.4), la volonté est de réaliser le cœur de l’hôpital lors de la première phase, puis tous les extérieurs pendant la seconde partie du chantier. Ceci permet de positionner l’ensemble des grues vers l’extérieur du chantier.
  49. 49. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 49 - Figure 6.11 : Simulation 2 - phase 1 Figure 6.12 : Simulation 2 - phase 2 Quatre grues sont utilisées lors de la première phase, puis 6 lors de la seconde. Le chantier n’est donc pas bien équilibré, ce qui nécessitera l’apport de nouveau matériel en milieu de chantier et provoquera un mauvais amortissement de celui-ci. La grue 2 (en bleu clair) provoque en phase 2 une importante interférence avec les grues 3 et 5. Le travail ne sera pas facile et sera ralenti. L’étude du planning est réalisée ci-dessous, grue par grue.
  50. 50. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 50 - Durée Grue 1 325 j 17.7 m Grue 1A 202 j 11.0 m Grue 1B 123 j 6.7 m Grue 2 403 j 21.9 m Grue 2A 163 j 8.8 m Grue 2B 241 j 13.1 m Grue 3 336 j 18.3 m Grue 3A 150 j 8.2 m Grue 3B 186 j 10.1 m Grue 4 240 j 13.0 m Grue 4A 102 j 5.5 m Grue 4B 138 j 7.5 m Grue 5 165 j 9.0 m Grue 6 111 j 6.0 m Tableau 6.4 : Planning Simulation 2 La première partie du chantier sera livrée au bout de 202 jours et l’ensemble du bâtiment après 403 jours travaillés. La première phase est ainsi livrée dans les temps. Par contre le délai global du gros œuvre est dépassé de 87 jours soit presque 5 mois. 6.2.5. Simulation 3 Dans l’optique de réaliser l’ensemble de la phase 1 en une fois, nous avons besoin de recouper les blocs 9 et 10 à l’aide d’un joint de dilatation. Ceci permet de répartir ces deux éléments sur les grues de part et d’autres. Figure 6.13 : Simulation 3
  51. 51. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 51 - Malheureusement cette nouvelle coupure qui permettrait de réaliser cette simulation passe par les blocs opératoires, où il est impossible de créer des joints de dilatation. Cette possibilité (annexe 3.5) est donc abandonnée. 6.2.6. Simulation 4 Pour réaliser simultanément le projet en deux zones lors de la première partie du chantier, la bande centrale (jaune clair) est passée en phase 2 afin d’y placer des grues sur voie (traits orange). Figure 6.14 : Simulation 4 - phase 1 Un problème d’interférence flèche – fût a lieu entre les deux grues centrales. Cette solution n’est donc pas envisageable (annexe 3.6). 6.2.7. Simulation 5 Un découpage vertical, s’opposant à l’horizontal demandé, est ici étudié (annexe 3.7).
  52. 52. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 52 - Figure 6.15 : Simulation 5 - phase 1 Figure 6.16 : Simulation 5 - phase 2 Cette simulation ne présente pas d’interférences importantes. Elle utilise six grues en début de chantier et quatre par la suite, d’importants moyens sont donc nécessaires pour le démarrage : l’amortissement du matériel n’est pas bon.
  53. 53. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 53 - Durée Grue 1 267 j 14.5 m Grue 1A 156 j 8.5 m Grue 1B 111 j 6.0 m Grue 2 205 j 11.1 m Grue 2A 128 j 7.0 m Grue 2B 77 j 4.2 m Grue 3 361 j 19.6 m Grue 3A 156 j 8.5 m Grue 3B 205 j 11.1 m Grue 4 303 j 16.5 m Grue 4A 138 j 7.5 m Grue 4B 165 j 9.0 m Grue 5 262 j 14.2 m Grue 5A 186 j 10.1 m Grue 5B (Forum) 76 j 4.1 m Grue 6 145 j 7.9 m Tableau 6.5 : Planning Simulation 5 La première partie du chantier est livrée aux lots techniques au bout de 186 jours mais de nombreuses étanchéités provisoires seront nécessaires entre les deux phases pour que le second œuvre puisse travailler dans de bonnes conditions. Ce délai est inférieur à celui indiqué dans le planning de l’opération. Par contre, le phasage est totalement différent. Il faudrait donc rencontrer les lots techniques pour voir si ce découpage peut leur convenir. La totalité du gros œuvre est terminée en 361 jours soit en 45 jours de plus que demandé. 6.2.8. Conclusion Pour conclure, toutes les solutions qui ont été mises au point dépassent le délai imparti par le planning global en respectant ou non le découpage demandé. Par contre, nous avons vu dans les simulations 1, 2 et 5 qu’il est possible de livrer la phase 1 dans les temps. Cependant, ces phases ne sont pas celles souhaitées initialement par le responsable du planning.
  54. 54. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 54 - 7. ETUDE DES FACADES PREFABRIQUEES 7.1. Modélisation Les façades font partie intégrante de la structure porteuse du projet. L’architecte les a imaginées en béton poli de couleur gris perle avec différentes profondeurs afin de créer un effet de relief. Après discussions, ces deux niveaux de façades ont été retenus, à 0 et à -5 cm, créant ainsi des engravures autour des ouvertures. La solution la plus facile pour obtenir un résultat satisfaisant est de préfabriquer les façades par panneaux et de les assembler ensuite directement sur chantier. Pour mieux comprendre les différentes engravures, joints et raccordements avec les dalles, nous avons tout d’abord réalisé une modélisation en 3D de la largeur d’une trame de 7.20 m, respectant ainsi les dessins de l’architecte. Figure 7.1 : Vue 3D d’une façade type En même temps, nous avons étudié le joint horizontal entre panneaux pour réaliser une modélisation conforme au DTU 22.1 qui précise des dimensions minimales à respecter pour garantir l’étanchéité à l’eau. Figure 7.2 : DTU 22.1
  55. 55. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 55 - Figure 7.3 : Joint entre panneaux préfabriqués Ceci nous a permis de déterminer la masse d’un panneau courant, étage par étage. Figure 7.4 : Panneau type du RDH 7.2. Repérage Un premier repérage des façades préfabriquées sur les vues en plan a été réalisé afin de mettre en place un dossier de consultation destiné à être envoyé aux préfabricants. Ce repérage a ensuite été affiné en découpant les façades en panneaux selon la trame du bâtiment. Ces éléments ont ensuite été rangés en une dizaine de familles (panneau type, panneau plein…) et des masses leur ont été associées. Ainsi nous connaissons la masse de chaque tronçon de façade, pour chaque niveau et chaque
  56. 56. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 56 - zone. Un bloc a été réalisé sous AutoCAD avec ces données dans l’objectif de pouvoir les insérer facilement sur n’importe quel plan. 7.3. Mise en œuvre Les panneaux de façade préfabriqués devront être mis en œuvre à l’aide d’un moyen de levage. L’élément le plus lourd pesant plus de 18 tonnes, les grues à tour « classiques » utilisées généralement en bâtiment ne suffisent pas. Il faudra donc utiliser des grues plus puissantes ou faire appel à une grue mobile. 7.4. Autres solutions techniques envisagées Les blocs de 7.20m étant trop lourds pour être manutentionné directement à l’aide de grues à tour « classiques », une des solutions possibles est de les recouper en morceaux de 3.60m. Ainsi les masses de ces derniers seraient comprises entre 6 et 7.2 tonnes. Par contre, cela crée des joints supplémentaires au niveau des façades qu’il faut faire valider par l’architecte. En effet, l’apparence générale s’en trouve modifiée comme on peut le voir sur la figure suivante. Figure 7.5 : Façade originale Figure 7.6 : Façade recoupée
  57. 57. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 57 - Il serait cependant possible de ne pas faire apparaître de joint au niveau des meneaux engravés en recouvrant ces derniers d’une pièce, une fois les demi panneaux posés. D’autres solutions techniques pourraient aussi être utilisées comme le coulage traditionnel des voiles en place et le polissage sur site. Cette technique est cependant difficile à mettre en œuvre et demande un savoir faire particulier. Nous pouvons aussi imaginer l’utilisation de prémurs polis en atelier. Dans ce cas une tranche de béton gris serait alors visible à chaque encadrement de fenêtre, juste derrière la peau polie en béton gris perle.
  58. 58. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 58 - 8. ETUDES DETAILLEES DE SIMULATIONS 8.1. Choix des axes de travail Le projet évoluant sans cesse, il est toujours possible de chercher dans différentes directions, de trouver d’autres phasages et de poser de nouvelles hypothèses. Cependant, il n’est pas possible d’étudier plus en détail toutes ces simulations, c’est pourquoi il a été défini, avec les responsables de planning et du gros œuvre, des axes de travail. Des solutions ont été retenues dans l’optique de pouvoir mettre en place les panneaux de façade à la grue mobile, par demi panneaux ou par panneaux entiers à la grue à tour. Nous trouvons ainsi : o la solution 0 qui est la reprise de la solution de base, déclinée en deux versions : - PPM : façade mise en place avec une grue mobile ; - Grue à tour : demi panneaux portés par les grues à tour ; o la solution A est issue de la simulation BIS. Elle est déclinée en deux versions : - PPM : façade mise en place avec une grue mobile ; - Grue à tour : demi panneaux portés par les grues à tour ; o la solution B qui cherche à améliorer la phase 2 de la simulation de base. Elle est aussi dimensionnée selon deux versions : - PPM : façade mise en place avec une grue mobile ; - Grue à tour : demi panneaux portés par les grues à tour ; o la solution C améliore la livraison de la phase 1 et peut être associé à : - la simulation A ; - la simulation B ; o la solution D capable de porter des panneaux entiers de façade. Ces solutions ont été redessinées (voir annexes 4.1 à 4.5) et toutes les caractéristiques ont été relevées pour pouvoir chiffrer le coût des installations de chantier. Le tableau ci-dessous (annexe 6.1) permet de regrouper en une page l’ensemble des données étudiées et ainsi de comparer facilement les solutions.
  59. 59. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 59 - Tableau 8.1 : Tableau récapitulatif des solutions étudiées
  60. 60. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 60 - 8.2. Chiffrage des installations Le chiffrage des installations de chantier a été réalisé par le responsable gros œuvre à partir des tableaux reprenant les caractéristiques des grues (annexe 4). Figure 8.1 : Détails des installations de chantier par simulation Les tarifs utilisés sont indiqués ci-dessous. Tableau 8.2 : Prix des grues - Barème du GIE Matériel Les résultats sont repris dans le paragraphe suivant.
  61. 61. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 61 - 8.3. Eléments de comparaison 8.3.1. Fiche récapitulative Afin de pouvoir comparer les diverses solutions, un tableau récapitulatif a été rempli pour chacune d’entre elles. On y trouve : o le bilan financier ; o le résumé du planning ; o le nombre et le type de grue avec les caractéristiques de montage et démontage ; o les quantités de dalle réalisées suivant les phases ; o un point sur le matériel ; o un estimatif sur les besoins en main d’œuvre ; o une remarque sur les modifications de joints de dilatation ; o les besoins en grue mobile. Figure 8.2 : Fiche récapitulative des solutions de grue L’ensemble de ces documents est consultable en annexe 4.
  62. 62. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 62 - 8.3.2. Les interférences entre grues En dehors des éléments ci-dessus, nous avons aussi cherché à évaluer les pertes de productivité liées aux interférences et à la longueur des voies de grue. Les valeurs ne se veulent pas exactes mais l’ordre de grandeur est cohérent ; leur but étant simplement de comparer les solutions entre elles. De la même manière, les pertes financières estimées (pourcentage d’improductivité imputé aux 305000 heures de travail prévues pour le gros œuvre) permettent d’obtenir un ordre de grandeur, de comparer les solutions entre elles, mais ne renvoient qu’à un chantier idéal sans perte de productivité. L’ensemble des interférences flèche - flèche ont été mesurées pour les diverses simulations. En consultant des données de Chronoanalyse, l’interférence journalière pour un chantier de deux grues représente 15 min, soit 3% de la journée de travail. Cette valeur a été associée à une lentille moyenne de 2000m². Nous tenons ainsi compte de la taille des interférences et du nombre d’interférences par grue. Une moyenne sur l’ensemble du chantier est réalisée en tenant compte de la durée de chaque grue. Un second ratio mesure le rapport entre les surfaces de lentilles d’interférence par rapport aux surfaces couvertes par les grues. Tableau 8.3 : Pertes de productivité dues aux interférences
  63. 63. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 63 - 8.3.3. La longueur des voies de grue Les grues sur voies baissent en productivité à cause de leur temps de translation. Cette durée étant fonction de la longueur de la voie, nous avons utilisé le barème suivant : Hypothèses VDG 0 à 30 ml 2% 30à50 ml 3% 50à80 ml 5% >80 ml 7% Tableau 8.4 : Hypothèses sur les voies de grue Le calcul tient compte de la durée de chaque grue et réalise une moyenne sur l’ensemble du chantier. Tableau 8.5 : Pertes de productivité dues aux voies de grue Ces chiffres traduisent bien le type d’installation : les solutions qui portent des demi panneaux à la grue à tour utilisant des voies de grue sont pénalisantes. Par contre, la mise en place des panneaux par une grue mobile a aussi une incidence car il y a aura aussi une interférence avec les grues à tour. 8.3.4. Production de dalles Toujours dans un soucis de comparaison des solutions, un graphique (annexe 6.2) montrant la production des surfaces de dalle en fonction du temps a été réalisé pour les trois solutions 0, A et B.
  64. 64. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 64 - Figure 8.3 : Comparaison des productions de dalle
  65. 65. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 65 - Les différents paliers correspondent aux semaines grisées pour cause de congés, jours fériés ou intempéries. Ce graphique permet de retrouver les principaux constats faits précédemment comme la différence de durée des trois simulations. La solution A se termine 2 mois avant la solution B et 4 mois avant la solution 0. De plus, la simulation A demande plus de moyens au commencement : elle démarre plus rapidement grâce à sa sixième grue. Ceci explique qu’elle s’éloigne des deux autres solutions. Au contraire, la simulation 0 ralentit au début de sa seconde phase car une grue est démontée : il n’en reste donc plus que quatre. Les courbes permettent aussi de se rendre compte de la différence d’avancement à une date précise. Ainsi lorsque la solution A se termine, il reste 3000 m² à réaliser dans la solution B et 10000 m² pour la 0. Ces différences, ramenées à l’ampleur du projet, sont assez faibles. Il faut néanmoins vérifier l’avancement des lots techniques pour s’assurer que ces derniers ne soient pas retardés par le gros œuvre.
  66. 66. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 66 - 9. SATURATION DE GRUE 9.1. Principe Des hypothèses de cadence ont été prises pour élaborer les différents plannings. Afin de les valider, il est nécessaire de vérifier que la charge de travail journalière de la grue est réalisable. Pour ce faire, nous utilisons la saturation de grue. Des métrés sont réalisés sur le niveau à étudier et ces données sont divisées par la durée d’un cycle. Les diverses tâches à faire durant une journée sont ainsi quantifiées. En associant des temps unitaires issus de campagnes de Chronoanalyse à ces quantités, on obtient une durée d’occupation de la grue durant la journée. 9.2. Chronoanalyse La Chronoanalyse est issue d’une démarche de productivité développée au départ par BOUYGUES HABITAT, dans le but de mettre au point un outil utilisé par les Méthodes et les Etudes de Prix. Depuis 2003, PERTUY Construction réalise régulièrement des campagnes pour obtenir ses propres temps unitaires. Cette méthode d’observation consiste en un pointage à temps régulier de l’activité de la grue. Traditionnellement un relevé est effectué toutes les minutes ou deux minutes par l’intermédiaire de codes spécifiques aux différentes tâches. A la fin de la journée on relève le nombre de codes notés. Cette valeur est multipliée par l’intervalle entre deux mesures et on obtient ainsi le temps consacré à cette tâche. A ce temps pur on ajoute, au prorata sur la journée, la durée des tâches dites « réparties » qui ne sont pas productives mais nécessaires au bon déroulement de la journée. On trouve dans cette dernière catégorie le temps d’échange au talkie entre la grue et l’échange au sol, de lecture d’un plan ou d’attente de moins de 6 min. En divisant ce temps total par les quantités réalisées, on obtient un temps élémentaire qui peut être utilisé dans la saturation de grue. 9.3. Etude de la grue 4 L’étude de la zone couverte par la grue 4 a été réalisée car elle est représentative de l’ensemble du bâtiment. La grue 4A couvre des locaux techniques sans façade et la grue 4B des locaux d’hébergement avec façades préfabriquées. Des métrés ont été réalisés et divisés par le nombre de jours du cycle, ici 15 jours sous la grue 4A et 20 sous la grue 4B.
  67. 67. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 67 - Un tableur spécifique permet de calculer le temps nécessaire à chaque type d’ouvrage, comme par exemple ci-dessous, les voiles. Sur cet exemple, les cadences suivantes ont été adoptées (les dalles étant coulées à la pompe) : Cadences Voiles 17.3ml/j Poteaux 2u/j Dalle 120m²/j Poutres 3u/j Tableau 9.1 : Cadences adoptées pour la saturation de grue Tableau 9.2 : Saturation de grue – Voiles Les deux saturations complètes sont consultables en annexe 5. Le temps de grue total sur une journée est juste inférieur à 9h00. Ce temps est envisageable sur un tel chantier et peut être mis en place en décalant légèrement les horaires des équipes de verticaux et d’horizontaux. Ce résultat confirme les hypothèses posées pour réaliser le planning gros œuvre. L’augmentation des cadences de plancher ne peut se faire sans un aménagement des horaires. Par exemple, pour réaliser 150m² de dalle par jour, le temps de grue dépasse les 10 heures. Il serait ainsi nécessaire de décaler les horaires des équipes pour augmenter le temps de travail quotidien.
  68. 68. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 68 - 10. PLAN D’INSTALLATION DE CHANTIER 10.1. Introduction L’installation du chantier varie avec l’avancement des travaux, le Plan d’Installation de Chantier doit représenter cette évolution. Le plan d’installation de chantier doit représenter l’ensemble des options prises sur le chantier et doit évoluer en fonction des différentes phases. Il y aura donc plusieurs plans en fonction de l’avancement du projet. 10.2. Plan de plateformes 10.2.1. Hypothèses Compte tenu de l’architecture et de la structure du bâtiment, il y aura au final 4 niveaux de plateformes : o 237,70 pour le vide sanitaire bas (2.30m sous le niveau terminé) ; o 239,85 pour le dallage fini à 240.00 (RdJ); o 241,90 pour le vide sanitaire haut (2.30m sous le niveau terminé) ; o 244,05 pour le dallage fini à 244.20 (RdB). Les semelles filantes et les semelles isolées des poteaux sont ancrées au niveau le plus bas comme indiqué sur les coupes ci-dessous. Lorsqu’une fondation est proche d’un mur de soutènement ancré plus profondément, il faut respecter une pente de 3/2 pour tenir compte de la diffusion des charges. Au besoin, pour satisfaire le critère précédent, du gros béton devra être utilisé comme indiqué sur les coupes ci-dessous.
  69. 69. Projet de fin d’études Méthodes en phase préparatoire sur le chantier du CHR de Metz FAUVEL Bruno Juin 2007 - 69 - Figure 10.1 : Coupes entre les différentes plateformes Le plan de plateformes actuel est consultable en annexe 7.1. 10.2.2. Emprise provisoire Le plan de terrassement a été réalisé en prenant en compte un talus de 1/1. L’emprise totale comprend donc : o l’emprise du bâtiment ; o une bande de travail au minimum de 1.60 m ou de la demi largeur de la semelle ; o le talus avec une pente 1/1 (validée par le BET). Figure 10.2 : Exemple de talus

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