service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements
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Ouvrages d’art etDéveloppement durable
Le pont d’IllzachLe projet SBRIIntégration du trafic dans les décisions amont
Service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements
www.setra.developpement-durable.gouv.fr
COTITA Ouest – Rennes, le 12 décembre 2013
Yannick TARDIVEL – Sétra
Ngoc-Binh Ta, André Orcesi - IFSTTAR
2
2
Setra2
Sommaire
Le pont d’Illzach
1. Contexte
2. Les solutions étudiées
3. L’étude ACV
4. Résultats et interprétation
5. Conclusion
Le projet SBRI
1. Objectifs et contexte
2. Les ouvrages étudiés
3. Évaluation économique
4. Évaluation environnementale
5. Les coûts aux usagers
6. Analyse globale des résultats
7. Conclusion
3
3
Setra3
Le pont d’Illzach - Contexte
L’ouvrage : Conseil Général du Haut Rhin, 1967 structure isostatique métallique de 106 m de longueur 2 poutres latérales Warren, dalle orthotrope avec pièces de pont transversales largeur chaussée de 8,20 m et 2 trottoirs de 1,50 m
L’étude : important fissuration à la jonction augets / pièces de pont (2009) réparation de la dalle orthotrope ou remplacement du tablier Proposition Eiffage TP dans le cadre d’un projet à l’innovation routière : réparation basée sur le procédé ORTHODALLE
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4
Setra4
Le pont d’Illzach - Contexte
5
5
Setra5
Le pont d’Illzach - Contexte
6
6
Setra6
Le pont d’Illzach - Contexte
7
7
Setra7
Le pont d’Illzach - Contexte
8
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Setra8
Le pont d’Illzach – Les solutions étudiées
Réparation par procédé Orthodalle : travaux initiaux mise à nu de la tôle du tablier et sablage du platelage inspection tôle et réparation soudures longitudinales soudures goujons et armatures apparentes injection mortier à l’interface dalles BFUP préfabriquées / tôle mise en œuvre et pose des dalles BFUP préfabriquées Clavage connecteurs (coulage BFUP sur site) Mise en œuvre couche époxy gravillonnée (9 mm)
Réparation par procédé Orthodalle : travaux d’entretien changement de la couche époxy gravillonnée tous les 10 ans sablage et réfection protection anticorrosion structure métallique tous les 25 ans
9
9
Setra9
Le pont d’Illzach – Les solutions étudiées
10
10
Setra10
Le pont d’Illzach – Les solutions étudiées
Remplacement de la travée à l’identique : travaux initiaux
démontage, dépose et évacuation de la travée existante (barge)
mise en œuvre de la nouvelle travée fabriquée à l’usine Eiffel de Lauterbourg (67) – Transport fluvial et grutage
mise en œuvre couche de roulement béton bitumineux, anti-corrosion et étanchéité
Remplacement de la travée à l’identique : travaux d’entretien
sablage et réfection protection anticorrosion structure métallique tous les 25 ans
changement des couches de roulement, étanchéité et protection anti-corrosion tous les 15 ans
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Setra11
Le pont d’Illzach – L’étude ACV
Étude réalisée par le bureau d’études ARCADIS (Paris)
Unité fonctionnelle étudiée :
Pont routier qui assure le franchissement du canal de la Huningue, pendant une durée d’utilisation de 100 ans.
Pont est dimensionné pour un trafic de Poids Lourds de 14 000 PL/jour et un trafic véhicules légers de 9600 VL/jour (RD 201)
Frontières du système :
Pas de prise en compte du trafic passant sur l’ouvrage dans les 2 scénarios
Intègre les impacts liés à la déviation du trafic pendant les phases de travaux (durée spécifique à chaque scénario)
Pas de prise en compte de la fin de vie, identique pour les 2 cas.
12
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Setra12
Le pont d’Illzach – L’étude ACV
Trafic dévié : Longueur itinéraire déviation : 3,5 km Durée déviation scénario A (réparation Orthodalle) : 57 jours Durée déviation scénario B (changement tablier) : 10 jours Trafic VL : 9 600 véhicules/jour Trafic PL : 14 000 véhicules/jour
Durée de référence prise en compte pour l’étude :
Scénario A : 56 ans (cette durée conduit l’ouvrage à 100 ans)
Scénario B : 100 ans
Outils utilisés : Logiciel Simapro version 7.3 Base de données Ecoinvent
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Setra13
Le pont d’Illzach – Résultats et interprétation
Comparaison scénario B (remplacement) / scénario A (réparation) avec prise en compte trafic sur déviation
14
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Setra14
Le pont d’Illzach – Résultats et interprétation
Comparaison scénario B (remplacement) / scénario A (réparation) sans prise en compte trafic sur déviation
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Setra15
Le pont d’Illzach – Résultats et interprétation
Étude de sensibilité :
Étude menée sur le paramètre « durée des travaux » auquel est associé le trafic sur la déviation
Durée des travaux de remplacement revue et fixée à 15 jours de déviation
Durée des travaux de réparation Orthodalle varie de 57 jours à 30 jours.
Durée minimale au-delà de laquelle tous les indicateurs d’impact s’égalisent pour les 2 scénarios est de 43 jours de déviation.
Ce minimum est obtenu pour l’impact « réchauffement climatique ».
Cette durée maximale de 43 jours de déviation peut donc être considérée comme un objectif de performance environnementale pour la solution ORTHODALLE.
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Setra16
Le pont d’Illzach – Conclusion
L’analyse technique et économique a conduit le CG 68 à retenir la solution de réparation par le procédé Orthodalle d’Eiffage TP
L’étude environnementale complète l’analyse sous l’angle environnemental
L’évaluation ACV est réalisée selon 2 périmètres : avec ou sans prise en compte du trafic sur la déviation pendant la durée des travaux
Deux paramètres essentiels déterminent les résultats de l’étude : le trafic et la durée de vie de la réparation (entre 20 ans garantie et 56 ans)
Des incertitudes importantes sont liées à ces 2 paramètres
17
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Setra17
Le pont d’Illzach – Conclusion
Sans prise en compte du trafic de déviation, la solution réparation est très favorable d’un point de vue environnemental
Avec prise en compte du trafic déviation, l’équilibre est plus subtil. Il faut alors que la durée de la réparation soit maximale (56 ans).
Par ailleurs, une hypothèse favorise la solution remplacement dans l’évaluation : il a été considéré que les appuis existants pouvaient être réutilisés.
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Setra18
Sommaire
Le pont d’Illzach
1. Contexte
2. Les solutions étudiées
3. L’étude ACV
4. Résultats et interprétation
5. Conclusion
Le projet SBRI
1. Objectifs et contexte
2. Les ouvrages étudiés
3. Évaluation économique
4. Évaluation environnementale
5. Les coûts aux usagers
6. Analyse globale des résultats
7. Conclusion
19
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Setra19
Le projet SBRI – Objectifs et contexte
Economie
Société (congestion du trafic)
Environnement
Comment analyser l’ouvrage dans le cycle de vie selon les axes économique, environnemental et sociétal?
Cycle de vie Cycle de vie
Construction
Conception
Fin de vieVie en service
Sustainable steel-composite BRIdges in built environment
20
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Setra20
Le projet SBRI – Objectifs et contexte
WP1 : Coordination
WP2 : Base de données
WP5 : Analyse performantielle du
cycle de vie
WP3 : Analyse du cycle de vie
WP3 : Analyse des coûts du cycle de vie
WP6 : Ouvrages considérés
WP7 : Recommandations
Univ. Stuttgart
BRISA
RAMBOLL
FCTUC Coimbra
IFSTTAR
SETRA
BAST
ARCELOR
MITTAL
21
21
Setra21
Le projet SBRI – Les ouvrages étudiés
Famille A Famille B Famille C
Pont autoroutier PS autoroutier Pont autoroutier
Moyennes
PortéesPetite(s) portée(s) Grandes portées
22
22
Setra22
Le projet SBRI – Les ouvrages étudiés
3 types de structures étudiées :
Travées : 90-120-120-120-90
C0 : Mono-caisson
C1 : Bi-caisson
C2 : Mono-caisson HLE (S460 + S690)
23
23
Setra23
Le projet SBRI – Évaluation économique : construction
C0 C1 C20
0.5
1
1.5
2
2.5x 10
7
Coû
t (eu
ros)
Eléments Unité C0
Appareils d’appuis € 70 000
Charpente métallique € 16 685 000
Dalle du béton € 2 562 000
Equipements € 1 117 000
A0A1A2A3A40
1
2
3x 10
6
Cos
t (€)
Appareils d'appuiCharpente métalliqueDalle du bétonEquipements
2 12 22 32
Ca.appuis
(%)
2
12
22
32
Ccharpente
(%)
212
2232
Cdalle-béton
(%)
212
2232C
équipements
(%)
2
12
22
32 Ctotal
(%)
C0
C1C2
C0 C1 C2
Référence Variantes
- 2 tabliers Acier HLE
24
24
Setra24
Le projet SBRI – Évaluation économique : globale
C0 C1 C20
1
2
3
4x 10
7
Coû
t (eu
ros)
Unité C0
Construction € 20 434 000
Vie en service € 4 797 000
Fin de vie € 108 000
0 20 40 60 80 100
I-1
I-2
I-3
I-4
I-5
I-6
I-7
I-8
I-9
I-10
I-11
I-12
Construction
Vie en serviceFin de vie
C0 C1 C2
Référence Variantes
- 2 tabliers Acier HLE
-10 0 10 20
Cconstruction
(%)
-10
0
10
20
Cvie en service
(%)
-1001020Cf in de vie
(%)
-10
0
10
20 Ccycle de vie
(%)
C0
C1C2
25
25
Setra25
Le projet SBRI – Évaluation environnementale
I1 Consommation des ressources énergétiquesI2 Potentiel d’épuisement des ressources abiotiquesI3 Déchets non radioactifsI4 Déchets radioactifsI5 Consommation d’eau totaleI6 Potentiel de changement climatiqueI7 Potentiel d’acidification atmosphériqueI8 Destruction de la couche d’ozone stratosphériqueI9 Potentiel de formation de l’ozone troposphériqueI10 Potentiel d’eutrophisationI11 Potentiel de toxicité humaineI12 Potentiel d’écotoxicité
Unité
I1 MJ
I2 kg Sb. eq
I3 kg
I4 kg
I5 l
I6 kg CO2 eq.
I7 kg SO2 eq.
I8 kg CFC-11 eq.
I9 kg C2H4 eq.
I10 kg PO43-
I11 kg 1,4-DB eq.
I12 kg 1,4-DB eq.
26
26
Setra26
Le projet SBRI – Évaluation environnementale : construction
-10 0 10 20
I1(%)
-100
1020
I2(%)
-10
0
10
20
I3(%)
-10
0
10
20
I4(%)
-10
0
10
20I5
(%)
-100
1020I6
(%)
-1001020I7(%) -10
010
20I8
(%)
-10
0
10
20I9
(%)
-10
0
10
20 I10(%)
-10
0
10
20 I11(%)
-100
1020
I12(%)
C0
C1C2
C0 C1 C2
Référence Variantes
- 2 tabliers Acier HLE
0 20 40 60 80 100
I1I1*----
I1°I2
I2*----I2°I3
I3*----I3°I4
I4*----I4°I5
I5*----I5°I6
I6*----I6°I7
I7*----I7°I8
I8*----I8°I9
I9*----I9°I10
I10*----I10°I11
I11*----I11°I12
I12*----I12°
(%)
020406080100
I1I1*----I2I2*----I3I3*----I4I4*----I5I5*----I6I6*----I7I7*----I8I8*----I9I9*----I10I10*----I11I11*----I12I12*----
(%)
Appareils d'appuiCharpente métalliqueDalle du bétonEquipementsTransport des matériaux
I : C0
I*: C1
I°: C2
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27
Setra27
Le projet SBRI – Évaluation environnementale : globale
0 20 40 60 80 100
I1I1*-----
I1°I2
I2*-----I2°I3
I3*-----I3°I4
I4*-----I4°I5
I5*-----I5°I6
I6*-----I6°I7
I7*-----I7°I8
I8*-----I8°I9
I9*-----I9°I10
I10*-----I10°I11
I11*-----I11°I12
I12*-----I12°
(%)
0 20 40 60 80 100
I-1
I-2
I-3
I-4
I-5
I-6
I-7
I-8
I-9
I-10
I-11
I-12
ConstructionVie en serviceFin de vie(hors recyclage)
-10 0 10 20
I1(%)
-100
1020
I2(%)
-10
0
10
20
I3(%)
-10
0
10
20
I4(%)
-10
0
10
20I5
(%)
-100
1020I6
(%)
-1001020I7
(%) -10
010
20
I8(%)
-10
0
10
20I9
(%)
-10
0
10
20 I10(%)
-10
0
10
20 I11(%)
-100
1020
I12(%)
C0
C1C2
C0 C1 C2
Référence Variantes
- 2 tabliers Acier HLE
I : C0
I*: C1
I°: C2
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Setra28
Le projet SBRI – Les coûts et impacts aux usagers
0 20 40 60 80 1000
2
4
6
8x 10
7
Coû
t aux
usa
gers
(eu
ros)
Temsp (années)
Scénario "jour"C0, C2
C1
0 20 40 60 80 1000
2
4
6
8x 10
7
Coû
t aux
usa
gers
(eu
ros)
Temsp (années)
Scénario "nuit"
C0, C2
C1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223240
1000
2000
3000
4000N
ombr
e de
véh
icul
es
C0 C1 C2
Référence Variantes
- 2 tabliers Acier HLE
29
29
Setra29
Le projet SBRI – Les coûts et impacts aux usagers
C0 C1 C2
Référence Variantes
- 2 tabliers Acier HLE
-71 -48 -24 0
Cusagers
(%) -71
-48-24
0
Iu1(%)
-71
-48
-24
0
Iu2(%)
-71
-48
-24
0
Iu3(%)
-71
-48
-24
0
Iu4(%)
-71
-48
-24
0Iu5
(%)
-71-48-240Iu6
(%)
-71-48-240Iu7
(%)
-71
-48
-24
0Iu8
(%)
-71
-48
-24
0Iu9
(%)
-71
-48
-24
0Iu10(%)
-71
-48
-24
0Iu11(%)
-71-48
-240
Iu12(%)
C0, C2
C1
-75 -50 -25 0
Cusagers
(%) -75
-50-25
0
Iu1(%)
-75
-50
-25
0
Iu2(%)
-75
-50
-25
0
Iu3(%)
-75
-50
-25
0
Iu4(%)
-75
-50
-25
0Iu5
(%)
-75-50-250Iu6
(%)
-75-50-250Iu7
(%)
-75
-50
-25
0Iu8
(%)
-75
-50
-25
0Iu9
(%)
-75
-50
-25
0 Iu10(%)
-75
-50
-25
0Iu11(%)
-75-50
-250
Iu12(%)
C0, C2
C1
Scénario «jour» Scénario «nuit»
30
30
Setra30
Le projet SBRI – Analyse globale des résultats
C0 C1 C2
Référence Variantes
- 2 tabliers Acier HLE
-70 -40 -10 20
Cconstruction
-70-40
-1020
Cvie en service
-70
-40
-10
20
Cf in de vie
-70
-40
-10
20
I1
-70
-40
-10
20
I2
-70
-40
-10
20
I3
-70
-40
-10
20
I4
-70
-40
-10
20
I5
-70
-40
-10
20
I6
-70
-40
-10
20
I7
-70
-40
-10
20I8
-70
-40
-10
20I9
-70
-40
-10
20I10
-70-40
-1020I11
-70-40-1020I12
-70-40
-1020
Cusagers
-70
-40
-10
20Iu1
-70
-40
-10
20Iu2
-70
-40
-10
20Iu3
-70
-40
-10
20Iu4
-70
-40
-10
20Iu5
-70
-40
-10
20 Iu6
-70
-40
-10
20 Iu7
-70
-40
-10
20 Iu8
-70
-40
-10
20Iu9
-70
-40
-10
20Iu10
-70
-40
-10
20
Iu11
-70-40
-1020
Iu12
C0C1
C2
31
31
Setra31
Le projet SBRI – Conclusion
La prise en compte des impacts économiques et environnementaux des perturbations de trafics sont déterminants
Un surcoût et des valeurs d’impacts plus élevées à la construction peuvent être largement compensés pendant la vie en service de l’ouvrage
Cas d’application privilégiés :
infrastructures stratégiques
niveau de trafic élevé
faible maillage du réseau routier
32
32
Setra32
Merci de votre attention
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