service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements

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

4

4

Setra4


5

5

Setra5


6

6

Setra6


7

7

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8

8

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


10

10

Setra10


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

11

11

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

12

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

13

13

Setra13

Le pont d’Illzach – Résultats et interprétation

Comparaison scénario B (remplacement) / scénario A (réparation) avec prise en compte trafic sur déviation

14

14

Setra14


Comparaison scénario B (remplacement) / scénario A (réparation) sans prise en compte trafic sur déviation

15

15

Setra15


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.

16

16

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

17

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.

18

18

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

19

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

20

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



-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



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

27

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



I : C0

I*: C1

I°: C2

28

28

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



29

29

Setra29

Le projet SBRI – Les coûts et impacts aux usagers

C0 C1 C2



-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



-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

service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements

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