Parkings souterrains. Partie 1 | Analyse technique et des coûts
Conception détaillée | Pays-Bas
- Parkings souterrains. Partie 1 | Analyse technique et des coûts
Disclaimer
L'analyse économique a été réalisée par les ingénieurs-conseils néerlandais Witteveen + Bos (W+B) pour ArcelorMittal en 2020. Les hypothèses de conception ont été déterminées pour un parking de voitures souterrain dans des conditions de sol rencontrées dans le centre-ville d'Amsterdam, aux Pays-Bas.
ArcelorMittal souligne le fait que W+B a réalisé une étude de cas objective et impartiale. L'analyse est une étude de cas purement hypothétique avec ses limites en termes de fiabilité des coûts et des techniques, puisque ces aspects peuvent être très dynamiques sur les marchés et dans différents sous-sols.
Cette étude de cas n'est pas une conception spécifique à un projet, par conséquent ni ArcelorMittal ni Witteveen + Bos ne peuvent être tenus responsables des choix effectués dans des projets spécifiques sur la base de la conception ou des conclusions du rapport préparé par W+B.
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Dans une deuxième phase, sur la base des résultats de l'étude de cas, une analyse du cycle de vie (ACV) sera réalisée afin d'intégrer l'empreinte carbone dans la sélection de la solution conduisant au coût total du cycle de vie le plus bas, y compris les charges ou les avantages de la fin de vie (démantèlement, recyclage des éléments du bâtiment). L'ACV sera examinée par un expert indépendant. Nous pensons qu'une ACV est une méthode tout à fait équitable et transparente pour comparer différentes solutions et différents fournisseurs, de préférence sur la base de déclaration environnementale de produit (DEP) spécifique des producteurs plutôt que sur des données génériques provenant de bases de données.
Le choix d'une solution doit tenir compte de plusieurs indicateurs clés, le principal étant le coût de la construction (y compris la conception). L'indicateur de coût de l'analyse effectuée par W+B est résumé dans le tableau ci-dessous. L'étude de cas comportait deux niveaux sous le sol, mais les résultats seraient assez similaires pour un PVS à trois niveaux. Il est à noter que les conclusions ne peuvent pas être simplement transposées à d'autres situations, ni à d'autres pays, sans l'application d'un facteur de correction. Le rideau de soutènement en palplanches acier est la solution la plus rentable, la différence étant d'environ 40 % par rapport à la paroi en soil-mix (Cutter Soil Mix, CSM), d'environ 50 % par rapport à la paroi en pieux sécants et de plus de 150 % par rapport à la paroi moulée (rideau D).
Dans cette étude de cas, la solution des palplanches acier est au moins 38 % plus rentable pour le rideau de soutènement du parking de voitures souterrain avec 2 niveaux en dessous du niveau du sol.
Introduction
Une étude de cas simple mais réaliste a été réalisée afin de comparer les palplanches à d'autres solutions. Le cas est basé sur une géométrie standard d'environ 30 m sur 250 m, fournissant approximativement 600 places de parking, une durée de vie supposée de 100 ans, située dans un environnement de centre-ville avec des préoccupations concernant le tassement et les vibrations. Les analyses ont pris en compte les conditions de sous-sol mou (typiques des zones deltaïques) avec un niveau d’eau relativement élevé.
Les méthodes de construction suivantes ont été analysées :
- rideau de palplanches acier (SSP) ;
- paroi de mélange de sol (Cutter Soil Mix, CSM) ;
- paroi moulée (rideau D) ;
- paroi de pieux sécants (Secant).
L'objectif du travail était de concevoir différentes alternatives et de comparer le coût de construction des rideaux, en tenant compte des aspects financiers liés à la rapidité d'exécution.
Le devis quantitatif obtenu dans le cadre de ce projet sert de base à une analyse ultérieure du cycle de vie (faisant partie d'un autre projet).
Conception géotechnique
Données géométriques
Les dimensions extérieures du garage sont de 30 m x 250 m. L'espace libre minimum dans les garages est de 2,3 m. En outre, 0,3 m supplémentaire est nécessaire pour les installations, etc. Le garage est conçu pour avoir 2 niveaux de parking, et le toit doit commencer à 2 m au-dessous de la surface, afin que les services publics (câbles et tuyaux) puissent être placés au-dessus du garage à l'avenir.
En supposant une rangée de colonnes au milieu de la structure, la portée est égale à 15 m. La structure a les dimensions suivantes (hauteur)
- toit : 0,8 m - 1,0 m ;
- dalle : 0,4 m - 0,5 m ;
- dalle de béton immergée : 0,8 m - 1,0 m ;
- 0,2 - 0,3 m de gravier supplémentaire sous la dalle de béton immergée.
Ces grandes dimensions sont choisies pour rendre la construction robuste, ce qui conduit à une profondeur d'excavation de 10,5 m. La géométrie est présentée à la figure 2.1. Une surcharge variable de 20 kPa est introduite à la surface du sol.
Aspects pratiques
La construction est exécutée selon la séquence « de bas en haut », en travaillant (excavation) sous l'eau jusqu'à la mise en place de la dalle de béton immergée. C'est le choix logique lorsque la disponibilité de la surface n'est pas un problème pendant un ou deux ans. Ce n'est qu'en cas de restrictions extrêmes de la disponibilité de la surface que l'on opterait pour la construction « de haut en bas » , car cette méthode implique des limitations de levage, un travail dans un espace confiné, des limites à la qualité de l'air, etc. Les coffres des gares du centre-ville de la ligne Amsterdam Nord-Sud ont été construits du haut vers le bas, en raison de leur incidence considérable sur le trafic en surface et des problèmes de flottabilité au niveau de l'excavation la plus profonde (excavation sous pression). Cela impliquait une augmentation des coûts et de la durée.
Au moins deux couches de butons sont introduites, l'une au-dessus et l'autre au-dessous du niveau de l'eau. Le chantier étant situé au milieu d'une zone urbaine, le contrôle des déformations est crucial. Les déformations des rideaux de soutènement peuvent endommager les structures environnantes. Il n'existe pas de code aux Pays-Bas prescrivant la déformation maximale autorisée, mais la pratique courante consiste à accepter 1/200 de la hauteur de soutènement pour la déformation maximale autorisée du rideau, avec un maximum de 50 mm .
Pour réduire les déformations, le premier niveau de butons est placé avant le début de l'excavation. L'utilisation de butons (et de poutres) est inévitable en zone urbaine, quel que soit le type de rideau choisi. Le système de buton ne différera pas beaucoup entre les différents types de rideaux, puisque les forces dans les butons seront similaires.
Il est moins favorable d'introduire des ancrages au lieu des butons, étant donné que la construction a lieu au milieu d'une zone urbaine (fondée sur des pieux). La probabilité que des objets souterrains, tels que des fondations, des câbles, des tuyaux, etc. fassent obstacle est élevée. En outre, l'utilisation d'ancrages peut entraîner des problèmes juridiques, car il n'est généralement pas permis de laisser des objets dans le sol en dehors des limites de la propriété. Toutefois, les ancrages ne doivent pas influencer le choix du type de rideau. Les ancrages peuvent entraîner une charge verticale supplémentaire sur le rideau, mais cette charge est supposée pouvoir être supportée par tous les types de rideaux considérés. Il est possible que ce choix entraîne une longueur supplémentaire des rideaux de palplanches (un mètre supplémentaire de longueur de palplanches dans les couches de sable génère une capacité portante d'environ 100 kN, étant donné que l'équilibre horizontal nécessite également une bonne couche de sable). Les palplanches peuvent également être soudées entre elles, ce qui permet de générer une capacité portante à partir des palplanches intercalaires.
Philosophie de sécurité
Le rideau de soutènement est conçu conformément au code de conception européen Eurocode 7, Approche de conception 1 (DA 1, combinaison 1 et 2), qui est l'approche de conception imposée aux Pays-Bas. Les conditions gouvernantes considérées sont les déplacements et les moments de flexion (et la largeur des fissures le cas échéant).
Les coefficients de pression passive et active des terres sont calculés en supposant des surfaces de glissement incurvées (Kötter). Une surcharge de 20 kPa est prise en compte du côté actif.
Logiciel de conception
Le rideau de soutènement est conçu à l'aide du logiciel D-Sheet Piling (version 18.1) de Deltares. Il s'agit du logiciel le plus utilisé pour la conception des rideaux de soutènement aux Pays-Bas.
Dalle de béton immergée
Le béton est modélisé comme une couche de sol supplémentaire. Le module d'Young du béton est E = 20 GPa et la largeur de l'excavation de la fosse est b = 30 m. Le module de réaction de la couche de béton de K = E / (b/2), qui est d'environ 106 kN/m3, est pris en compte dans la conception.
Le poids unitaire du béton n'est pas nul, mais il est modélisé comme étant presque nul car il est supposé que le poids du plancher est transmis aux pieux de support (la dalle est supportée par des pieux de tension pendant la phase de construction afin d'éviter la flottabilité et peut localement être transférée dans des pieux verticaux chargés au niveau des colonnes, attirant toutes les charges) et n'agit donc pas sur le sol directement sous le plancher. Phi et delta sont modélisés à zéro pour mieux représenter la nature homogène, et non granulaire, du béton par rapport au sol. La valeur de la cohésion est égale à la moitié de la résistance à la compression du béton (c = 15 MPa), de sorte que, avec Kp = 1, la contrainte passive est égale à la contrainte de compression du béton.
Rideaux de soutènement
Mur de palplanches acier
La conception initiale prévoyait une palplanche AZ 20-700 parce que la méthode d'installation préférée dans les zones urbaines densément peuplées est le pressage, et que l'équipement de pressage n'était pas disponible pour la gamme AZ-800. Entre-temps, plusieurs presses ont été développées pour les palplanches de 800 mm de large. C'est la raison pour laquelle la conception prendrait aujourd'hui en compte une AZ 20-800 dont les propriétés de profil sont équivalentes à celles de l'AZ 20-700, mais qui est à peine 8% plus légère.
D'une manière générale, une palplanche de 10 mm d'épaisseur est perçue comme la limite inférieure pratique en termes de rigidité et de résistance pour enfoncer des palplanches dans le sol, mais cela dépend de la nature du sol et de la longueur de la palplanche.
Par souci de cohérence, la comparaison avec les solutions alternatives se fait néanmoins avec le profil initial de la palplanche.
La corrosion est prise en compte dans la couche de tourbe. Selon le code néerlandais CUR 166, la perte d'épaisseur d'acier attendue est de 0,012 mm / an par côté.
La nuance d'acier choisie est S 355 GP selon la norme EN 10248. Une nuance d'acier supérieure se traduit par une plus grande capacité de moment de flexion, mais pas nécessairement par une meilleure pressabilité.
Pour éviter les tassements dus au compactage des couches granulaires lors de l'utilisation d'un marteau vibrofonceur, l'installation est prévue au moyen d'un système de presse hydraulique qui poussera les palplanches simples dans le sol jusqu'à la profondeur requise. Cela implique une baisse de la productivité, actuellement fixée à 10 m de rideau par jour de travail.
La palplanche pressée offre la meilleure qualité en matière de prévention des tassements dus à l'installation, puisqu'il n'y a pas de soulagement des contraintes, sauf dans les cas où le processus de pressage nécessite un mouvement excessif vers le haut et vers le bas (juddering). Notez que le pré-perçage pourrait provoquer un certain tassement dû à la réduction des contraintes.
Des mesures spéciales telles que le jet d'eau ou le préforage soutenu par un coulis n'ont pas été prévues mais pourraient être nécessaires dans des cas spécifiques si un refus se produit pendant le fonçage des palplanches.
Après l'excavation et le rabattement, les serrures des palplanches seront soudées pour obtenir la meilleure qualité d'étanchéité possible.
La connexion avec la couche de béton sous-marine sera réalisée en soudant des morceaux de barres d'armature sur la palplanche au niveau supérieur du béton sous-marin avant l'installation de la palplanche, ce qui permettra d'économiser le soudage sous l'eau. La flexion de la palplanche crée une force de réaction concentrée dans la partie supérieure de la dalle de béton. Dans cette zone, la barre d'armature offrira une résistance optimale au cisaillement et disposera d'une cale de béton suffisante pour empêcher un plan de cisaillement dans le béton tout en résistant à une pression hydrostatique ascendante.
Paroi moulée
La paroi moulée (rideau D) a une épaisseur de 800 mm, la qualité de l'acier est B 500 S et la qualité du béton est C35/45. La capacité de moment de flexion minimale requise tient compte du critère de largeur de fissure de l'aptitude au service (SLS), ainsi que du critère de limite ultime (ULS). La quantité d'armatures est de 61,3 kg/m3 (kg d'acier/m3 béton) en relation avec la conservation des armatures, le critère de largeur de fissure SLS est de 0,3 mm.
Le moment de flexion dans le SLS est le facteur déterminant (mode de défaillance) pour l'armature en acier du rideau. Une quantité insuffisante de BMC dans le SLS entraînerait des fissures dans le rideau, provoquant la corrosion des barres d'armature, ce qui compromettrait l'intégrité du rideau.
Amélioration de la qualité de la paroi moulée
La qualité de la paroi moulée est un sujet de préoccupation majeur depuis quelques années. Lorsque la procédure d'installation des rideaux D est parfaitement maîtrisée, il est possible d'obtenir un produit durable et de haute qualité. Cependant, certains projets récents ont connu des problèmes d'étanchéité au niveau des joints. Cela a déclenché un programme de recherche axé sur l'écoulement du béton et la détection des défauts avant l'excavation. L'un des résultats de cette recherche est l'application de la diagraphie sonique en trou transversal. La méthode consiste en un essai acoustique appliqué après le durcissement du béton et avant l'excavation afin de détecter la présence continue de béton entre les tubes d'enregistrement sur toute la longueur. Les endroits suspects peuvent être traités par des contre-mesures telles que des injections derrière les joints.
Les effets de l'installation sont principalement des tassements induits. Il est possible que 1 % du matériau excédentaire soit excavé, ce qui entraîne un tassement en forme de coin dans les environs de l'excavation. Une solution possible pour contrôler les tassements est de réduire la largeur des panneaux à une benne unique minimale de 2,8 m, optimisant ainsi l'effet de voûte dans le sous-sol. L'inconvénient de cette mesure est l'augmentation du nombre de joints et la diminution de la production qui en découle. Un panneau pratique a une largeur d'environ 5 m, à condition que la distance par rapport aux structures adjacentes soit supérieure à 5 m. La largeur maximale de 7,8 m n'est pas recommandée pour les projets dans les centres-villes. La production journalière attendue est de 5 m par jour (un panneau double, produit par une seule grue compte tenu des limitations du site).
Mur SoilMix
La paroi en soil-mix a une épaisseur de 550 mm et comporte des profils HEA 320 en nuance d'acier S 355 à l'intérieur, avec une distance centre à centre de 1 100 mm.
Les profils IPE peuvent remplacer les profils HEA à condition que l'effet de voûte soit respecté (voir figure 3.9.).
Mur de pieux sécants
Le rideau de pieux sécants est constitué de pieux forés en béton d'un diamètre de 630 mm. Des profils HEA 320 en nuance d'acier S 355 sont insérés dans le rideau, avec une distance centre à centre de 1 000 mm. Le chevauchement des pieux est de 130 mm.
Les profils IPE pourraient remplacer les profils HEA à condition que l'effet de voûte soit respecté.
Les cages d'armature ne sont pas envisagées, car leur installation pourrait poser un problème.
Le rideau de pieux sécants présente dans une certaine mesure les mêmes considérations que le rideau en soil-mix. L'étanchéité est une préoccupation extrêmement sérieuse dans le cas d'une excavation sous le niveau des eaux souterraines, étant donné le nombre considérable de joints. Le concept ne mélange pas le sol mais le remplace par du béton au moyen d'une vis sans fin.
Étant donné que chaque pieu n'est pas équipé d'un profil en acier, l'arceau est extrêmement important, sinon la colonne intermédiaire perd sa connexion, ce qui crée une fuite importante. La distance maximale autorisée entre les poutres est donc cruciale.
Les effets de l'installation sont principalement des tassements induits. Il est possible que 1 % du matériau excédentaire soit excavé, ce qui entraîne un tassement en forme de coin dans les environs de l'excavation. Le concept ne génère pas de vibrations significatives. Le concept repose sur une surcoupe dans le pieu précédent, récemment installé (pas complètement durci), créant ainsi une section transversale plus ou moins continue au niveau du chevauchement des pieux, sans application de profils étanches.
Les supports et les dalles sont reliés au rideau de pieux sécants en connectant les poutres en acier à l'élément horizontal.
La paroi de pieux sécants génère moins de déblais que la paroi moulée.
Le taux de production attendu est typiquement de 8 m par jour, ce qui correspond à 16 pieux forés par jour.
Aperçu des caractéristiques des rideaux de soutènement
Sécurité incendie
Introduction
La sécurité incendie est l'un des aspects essentiels de la conception d'un parking de voitures souterrain. L'entreposage de véhicules dans un espace confiné sous le niveau du sol impose plusieurs exigences quant aux mesures de sécurité à prendre en cas d'incendie, par rapport à un bâtiment. Ces mesures dépendent de la taille du parking (compartimentage, nombre de places de stationnement,...) et comprennent par exemple des systèmes de détection et d'alerte d'incendie, la nécessité éventuelle d'une ventilation, d'un désenfumage et/ou d'arroseurs, ainsi que la fourniture d'extincteurs et de moyens d'évacuation suffisants. En tant que telles, ces mesures sont indépendantes de la méthode de construction, à condition que la résistance structurelle soit maintenue pendant une durée d'incendie prescrite. La résistance au feu (structurelle) est déterminée par la méthode de construction (par exemple, le système porteur, l'utilisation des matériaux).
Scénario d'incendie et charges de température
Pour illustrer les exigences de conception en cas d'incendie, deux projets récents construits avec des palplanches acier aux Pays-Bas ont été évalués : Car Park Apeldoorn et Car Park Utrecht. Les calculs ont été basés sur l'Eurocode 3, en supposant un scénario d'incendie dans lequel la voiture 1 prend feu au moment t = 0, la voiture 2 au moment t = 12 minutes et la voiture 3 au moment t = 24 minutes (voir la figure ci-dessous).
La structure environnante est exposée à cette charge d'incendie. Dans la figure ci-dessous, l'effet de la température sur la poutre (comparable au rideau de palplanches) est présenté pour la voiture 1.
Rideau de palplanches
Sur la base des calculs par éléments finis effectués dans le cadre de ces deux projets, l'entrepreneur a calculé que la température à l'avant des palplanches ne dépasserait pas 400 ºC. En outre, la zone dans laquelle ces températures se développeraient est limitée.
Il convient de noter que ces projets étaient caractérisés par un sol sablonneux, un niveau des eaux souterraines élevé et des profils de palplanches relativement épais (plus de 14 mm). Dans le cas décrit dans ce document, la couche de sol n'est pas constituée de sable, mais présente une nappe phréatique élevée. D'après les calculs, la strate du sol a une incidence moindre, la nappe phréatique et l'épaisseur de l'acier ont en revanche un impact important. Dans le cadre de ce projet, aucun calcul FEM avancé n'a été effectué pour l'analyse de la sécurité incendie. Pour cette raison, nous supposons que les palplanches seront protégées pour éviter une exposition thermique excessive.
Les rideaux de palplanches subiront une augmentation de température uniforme localisée dans l'épaisseur de la section transversale qui, selon les directives néerlandaises pour les structures du Rijkswaterstaat (ROK), nécessitera l'utilisation de mesures de protection contre l'incendie, sauf démonstration/calcul du contraire. Ces mesures comprennent principalement l'application de revêtements dont l'épaisseur et le type dépendent de la résistance au feu requise.
Mur en soil-mix
Lors de l'exposition au feu d'un rideau constitué de terre mélangée à du ciment durci, la résistance au feu est déterminée par tous les composants du matériau. L'étendue de l'influence dépend de la zone chauffée par le feu et de la conductivité du soil-mix. L'influence de la température dépend des différents composants du soil-mix. Le matériau du sol lui-même s'assèche d'abord à des températures croissantes par évaporation de l'humidité. Selon le type de sol, certains processus (chimiques) peuvent se développer à des températures élevées. Dans le cas du sable siliceux, par exemple, la structure interne se modifie à haute température, ce qui entraîne une expansion soudaine du matériau. À haute température, l'argile entre dans un processus de frittage, qui fait fondre et fusionner les particules d'argile. La tourbe se compose entre autres de produits de décomposition à base de carbone qui peuvent se désintégrer lors d'un incendie. Ces processus modifient tous la structure du sol et peuvent affecter le compactage et la décomposition, assurant la stabilité globale du soil-mix. Pour le ciment durci, divers processus de déshydratation se développent avec l'augmentation des températures, en commençant par l'évaporation de l'humidité. À des températures plus élevées, l'eau chimiquement liée utilisée pour former le ciment durci est libérée et s'évapore par la suite.
Ces processus entraînent une dégradation du ciment, qui se traduit par une diminution de la résistance et de la rigidité. En fonction des températures et de la vitesse de chauffage atteintes, la dégradation du ciment peut entraîner une plus grande déstabilisation du mélange de sol, ce qui peut avoir pour conséquence l'exposition au feu des profils en acier encastrés. L'exposition prolongée du soil-mix à des températures élevées doit être évitée. L'exposition des profils d'acier au feu affectera la capacité structurelle avec des possibilités limitées de transférer la charge, en particulier par rapport à une paroi moulée. Des mesures de protection telles que des panneaux ou des planches résistant à la chaleur doivent être placées devant le rideau en soil-mix. Ces mesures de protection nécessiteront très probablement un cadre de soutien, car la fixation directe sur le rideau en soil-mix semble difficile et dépend de la résistance à l'arrachement du matériau par rapport aux fixations ancrées. Des mesures de protection contre l'incendie sont très probablement nécessaires pour éviter la perte de compactage et la décomposition du soil-mix en cas d'exposition au feu. L'application de panneaux ou de plaques résistants à la chaleur sur le soil-mix dépend principalement de la résistance à l'arrachement du matériau et peut nécessiter l'utilisation d'un cadre de support.
Mur de pieux sécants
Ce type de rideau présente les mêmes caractéristiques de résistance au feu que la paroi moulée. Il faut tenir compte à la fois de l'évolution de la température et de l'apparition de l'écaillage. Les différences dans l'impact de l'exposition au feu sont dues à la configuration de la section transversale dans laquelle le chevauchement partiel des pieux en béton sans armature est important. À ces intersections, la section transversale du rideau de pieux sécants est la plus petite et les dommages dus à la pénétration de la chaleur et à l'écaillage auraient un effet plus important que pour le reste du rideau. À cet égard, la capacité structurelle du rideau de pieux sécants est également plus affectée par l'exposition au feu qu'une paroi moulée. Les profils en acier encastrés permettent uniquement le transfert de charge dans la direction longitudinale, la redistribution de la force dans la direction transversale étant limitée par la configuration de la section transversale.
Des mesures de protection contre l'incendie, telles que des panneaux ou des planches, peuvent être installées sur le rideau de pieux sécants. En raison de la surface profilée, seules les parties les plus extérieures des pieux peuvent être utilisées comme base. À cet égard, l'utilisation d'un bardage pulvérisé pourrait également être envisagée. En fonction de la distance centre à centre, un cadre supplémentaire peut être nécessaire pour soutenir les éléments de protection. Un rideau de pieux sécants exposé au feu sera localement endommagé. La capacité à transférer des charges dans le sens longitudinal et, dans une moindre mesure, dans le sens transversal est limitée. Les mesures de protection contre l'incendie peuvent comprendre des panneaux ou des planches résistants à la chaleur, ainsi que des revêtements pulvérisés.
Indicateur clé - Coût
La comparaison des coûts par type de paroi pour l'ensemble du parking, basée sur l'estimation du coût global, se fonde sur la géométrie décrite. Il convient de noter qu'il s'agit d'une estimation à des fins de comparaison1). Les implications financières par type de rideau ont été rendues transparentes avec ces estimations. Dans l'estimation des coûts, les éléments suivants sont définis :
- indemnisations : couvre les éléments connus mais non détaillés de la conception ou de son exécution ;
- coûts non récurrents : coûts indirects liés à des tâches ponctuelles, telles que la mobilisation / démobilisation (personnel, matériel, équipement), l'établissement du site, la remise en état du site, la route d'accès au site ;
- installations du site : chaque site est unique en termes de géométrie, de conditions du site, d'accès, d'installations et de structures adjacentes, etc. Comme cette analyse est une approche générale, ces coûts sont couverts par un pourcentage au lieu d'un calcul détaillé ;
- organisation du chantier : coûts liés au temps consacré aux bureaux de chantier et à la main-d'œuvre générale (chefs de chantier, personnel d'enquête, etc.) ;
- frais généraux : coûts répartis (conseil, siège social, etc.) dans le cadre des coûts de construction indirects ;
- bureaux d'études : coûts liés à l'environnement, aux procédures juridiques, aux aspects économiques, aux aspects organisationnels. Ces coûts peuvent être liés à l'organisation du client ainsi qu'à l'embauche de personnel ou de consultants. Les dépenses ne se limitent pas à la conception et/ou au contrôle de la qualité, mais aussi à la gestion du projet et à diverses recherches ;
- coûts prévus : pourraient être considérés comme des offres de contractants.
Incidence du type de rideau sur la planification et la trésorerie
Bien que, dans le cadre d'une production normale, plusieurs étapes de construction soient alignées et combinées, le rideau de soutènement ne permet pas beaucoup de combinaisons et restera toujours sur le chemin critique en tant qu'étape de construction séquentielle distincte. La vitesse de production a donc une corrélation directe avec la durée totale de la construction et le cash flow.
C'est pourquoi les vitesses de production et les préparations correspondantes ont été comparées, sur la base d'une largeur de 30 m sur une longueur de 250 m, soit une circonférence totale de 560 m. En outre, l'analyse suppose 5 jours de travail par semaine.
Palplanches : installation avec la méthode d'enfoncement à raison de 10 m de rideau par jour, et trois jours supplémentaires pour l'équipement et les matériaux de base. Cela implique 56 jours de production et trois jours de préparation. Durée totale 59 jours, presque 12 semaines. Le soudage des serrures des palplanches se fera parallèlement à la construction et n'a donc pas d'incidence sur le chemin critique. En outre, le soudage des barres d'armature peut être préparé plus rapidement que l'installation des palplanches.
Paroi moulée : production d'un panneau par jour, avec une grue sur le site, et une largeur de 5 m. Cela représente 112 jours de production. La mobilisation de la grue et de l'installation de bentonite nécessitera 2 semaines, les rideaux de soutènement nécessiteront 4 semaines avant la production, soit un total de 6 semaines (30 jours ouvrables) avant la production. Le temps total passé est de 142 jours, bien au-delà des 28 semaines.
Soil-mix : production de 4 panneaux par jour, avec une largeur effective de 2,5 m par panneau, soit 10 m par jour. La vitesse d'exécution est identique à celle des palplanches acier, la préparation du site est identique à celle des parois moulées. Cela implique 56 jours de production et 30 jours de préparation. Le temps total passé est de 86 jours de travail, soit environ 17 semaines.
Pieux sécants : 16 pieux forés par jour conduisent à une production de 8 m par jour, soit au total 70 jours d'installation. La préparation du site est comparable à l'installation de palplanches, soit environ 3 jours. Temps total passé 73 jours, soit environ 15 semaines.
L'incidence du temps d'exécution sur le chemin critique peut être transférée en trésorerie. Deux aspects financiers seront affectés par l'allongement de la durée de la construction. L'investissement lui-même nécessitera une durée plus longue, ce qui implique que les paiements d'intérêts devront être effectués sur une période plus longue ou sur une somme légèrement plus importante compte tenu de la durée de vie égale et du début de paiement plus tardif. Les recettes seront également retardées.
Résumé
L'objectif de l'analyse était d'établir une comparaison solide de plusieurs solutions alternatives pour construire un rideau de soutènement pour un parking de voitures souterrain dans une zone urbaine. W+B a réalisé une étude de cas simple mais réaliste, en supposant une géométrie standard d'environ 30 m sur 250 m, offrant environ 600 places de parking, située dans un environnement urbain avec des préoccupations concernant le tassement et les vibrations. Le sous-sol est typique des zones deltaïques et présente une nappe phréatique relativement peu profonde.
En termes de risques, il convient de noter que l'étanchéité est une préoccupation importante dans les conditions de sol deltaïque pour les rideaux de pieux sécants ainsi que pour les types de rideaux en soil-mix.
Les types de rideaux palplanches acier et soil-mix doivent être équipés de mesures de protection contre l'incendie afin de se conformer aux réglementations en matière de sécurité incendie. On considère que la palplanche est recouverte d'une protection pulvérisée et que le rideau en soil-mix est recouvert d'une version plaquée, les deux ayant une épaisseur typique de 30 mm. Les estimations de coût et d'installation permettent de comparer la rentabilité globale de chaque solution, y compris l'incidence sur les coûts et les flux de trésorerie.
Conclusion
L'incidence du type de rideau sur les coûts globaux est significative, mais dans une fourchette de moins de 10 %. Les rideaux eux-mêmes représentent une bande passante beaucoup plus importante, mais ils entraînent également des coûts supplémentaires à un stade ultérieur du processus de construction, tels que la protection contre les incendies et la durée de la construction. L'installation du rideau étant une condition essentielle à la poursuite de la construction, l'installation/le durcissement du rideau se trouve toujours sur le chemin critique. Cela implique que tout temps gagné sur la construction du rideau a une incidence immédiate sur la durée totale de la construction et sur l'investissement, la trésorerie et la durée de l'entrave.
Résumé
Cette analyse permet de conclure que le rideau de soutènement en palplanches pressées est la solution la plus rentable : coût le plus bas, exécution la plus rapide et haute qualité en termes d'étanchéité et d'impact sur les structures environnantes. La paroi moulée offre une solution robuste mais semble trop chère et trop lourde pour une solution de parking à deux niveaux. Dans les sols sableux avec des eaux souterraines peu profondes, les pieux sécants et les rideaux de soutènement en soil-mix ne doivent pas être utilisés en raison du risque de manque d'étanchéité. Ils pourraient être envisagés dans d'autres situations.
Clause de non-responsabilité
Les données et commentaires contenus dans ce document sur les palplanches acier sont fournis à titre d'information générale uniquement. Il est fourni sans garantie d'aucune sorte. ArcelorMittal Commercial RPS S.à r.l. ne saurait être tenu pour responsable des erreurs, omissions ou mauvais usages des informations, quelles qu’elles soient, qu’il contient, et décline toute responsabilité résultant du caractère utilisable ou non de ces informations. Leur usage se fait aux risques de celui qui les utilise. En aucun cas ArcelorMittal Commercial RPS S.à r.l. ne saurait être tenu pour responsable des dommages, y compris des pertes de bénéfices, des pertes d’économies ou des dommages accessoires ou indirects, issus de l’utilisation ou de l’impossibilité d’utiliser les informations fournies. Nos gammes de palplanches sont susceptibles de modifications sans préavis.
Références
Rapports non publiés préparés pour ArcelorMittal
- Steel Sheet Piles for Underground Car Parks (PVS), Royal Haskoning DHV NL, Pays-Bas, 2018 ;
- Underground Car Parks Design, Witteveen + Bos, Pays-Bas, 2020.
Normes, recommandations et lignes directrices néerlandaises utilisées dans l'analyse de la conception par Witteveen + Bos
- Bouwbesluit 2012, besluit van 29 augustus 2011 houdende vaststelling van voorschriften met betrekking tot het bouwen, gebruiken en slopen van bouwwerken, Staatsblad van het Koninkrijk der Nederlanden 416, jaargang 2011 ;
- NEN 6098, rookbeheersingssystemen voor mechanisch geventileerde parkeergarages, Nederlands Normalisatie Instituut, février 2012 ;
- NEN-EN 1990+A1+A1/C2, Eurocode : Grondslagen van het constructief ontwerp, Nederlands Normalisatie Instituut, décembre 2011 ;
- NEN-EN 1991-1-2+C1, Eurocode 1 : Belastingen op constructies - Deel 1-2 : Algemene belastingen - Belasting bij brand, Nederlands Normalisatie Instituut, décembre 2011 ;
- NEN-EN 1992-1-2+C1, Eurocode 2 : Ontwerp en berekening van betonconstructies - Deel 1-2 : Algemene regels - Ontwerp en berekening van constructies bij brand, Nederlands Normalisatie Instituut, novembre 2011 ;
- NEN-EN 1993-1-2+C2, Eurocode 3 : Ontwerp en berekening van staalconstructies - Deel 1-2 : Algemene regels - Ontwerp en berekening van constructies bij brand, Nederlands Normalisatie Instituut, décembre 2011 ;
- ROK, Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken, versie 1.4, Rijkswaterstaat, avril 2017 ;
- Demonstration of real fire tests in car parks and high buildings, rapport EUR 20466 EN, Contract No. 7215-PP/025, Commission européenne, recherche technique acier, structures en acier, 2002 ;
- Onderzoek brand parkeergarage Lloydstraat, Rotterdam, Efectis Nederland rapport 2007-Efectis- R0894, opdrachtgever : Veiligheidsregio Rotterdam-Rijnmond, Efectis, décembre 2007 ;
- NEN-EN 1993-5:2008 en, Eurocode 3 : Ontwerp en berekening van staalconstructies - Deel 5 : Palen en damwanden, Nederlands Normalisatie Instituut, février 2008 ;
- NEN-EN 1993-5:2008/NB:2012 en, Nationale bijlage bij Eurocode 3 : Ontwerp en berekening van staalconstructies - Deel 5 : Palen en damwanden, Nederlands Normalisatie Instituut, mai 2012 ;
- NEN-EN 1997-1+C1+A1:2016/NB:2019 nl, Nationale bijlage bij NEN-EN 1997-1 Eurocode 7 : Geotechnisch ontwerp - Deel 1 : Algemene regels, Nederlands Normalisatie Instituut, juillet 2019.
