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Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




                          Le projet européen SBRI
                 (Sustainable Steel-Composite Bridges in Built Environment)


                                                          Sourdun
                                                        Jeudi 10 mai



          Sétra                  IFSTTAR                CETE de l’Est

Yannick TARDIVEL             Ngoc-Binh TA           Damien CHAMPENOY
  Noël ROBERT                André ORCESI
  Nicolas HENRY
Christian CREMONA
10 mai 2012


Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
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     Présentation : Contexte
• Objet : les ponts mixtes acier-béton autoroutiers




• Problématiques :
   – Croissance du trafic



       – Difficultés de réalisation des
         opérations de maintenance
         et de rénovation
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     Présentation : Contexte
• Études précédentes :
   – Exigences (normes) :
      • Résistance, Aptitude au service, Durabilité
   – Objectifs :
      • Minimiser le Coût de construction
• Projet SBRI :
   – Exigences (normes) :
      • Résistance, Aptitude au service, Durabilité
   – Objectifs :
      • Minimiser les Coûts sur l’ensemble du Cycle de vie
      • Minimiser les Impacts environnementaux
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     Présentation : Objectifs et Méthode
• Objectifs :
  – Rassembler des données et des méthodes d’évaluation
    sur le cycle de vie
  – Développer un modèle complet d’étude du cycle de vie
  – Identifier des concepts innovants permettant
    d’optimiser le bilan du cycle de vie
• Méthode :
  – Recensement exhaustif des Coûts et des Impacts
  – Application à des ouvrages réalistes regroupés en
    3 familles : A (Moyennes portées), B (PS, Petites
    portées) et C (Grandes portées)

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                                                        Fondations, appuis


                                                        Structure


                              Pont mixte                Eléments de protection


                                                        Equipements




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                                                    Fouilles et remblais




                                                                                 Coulé en place
    Fondations, appuis
                                                                 Béton
                                                                                 Préfabriqué
                                                                 Coffrage

                                   Culées, piles                 Échafaudage

                                                                Aciers de renforcement

                                                                 Terre armée

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                                                        Fondations, appuis


                                                        Structure


                              Pont mixte                Eléments de protection


                                                        Equipements




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                                               Béton                   Coulé en place
                                               Coffrage soigné         Préfabriqué
                                                                                                 Achat
       Dalle de béton                          Équipage mobile                                   Débit
                                              Aciers de renforcement              Soudure bout à bout
     Structure                                 Réglage & finition                       Reconsititution
                                                                                             Habillage
                                                              Acier structurant
                           Ossature métallique
                                                                                            Expédition
                                                             Goujons de connexion
   Appareils d'appui
                                                                                             Transport
                                                                 Montage


         A pot          En élastomère fretté

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                                                        Fondations, appuis


                                                        Structure


                              Pont mixte                Eléments de protection


                                                        Equipements




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                                                        Étanchéité




   Éléments de protection




                                                        Protection anticorrosion




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT                                                      10
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                                                        Fondations, appuis


                                                        Structure


                              Pont mixte                Eléments de protection


                                                        Equipements




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                                                        Couche de roulement


                                                        Joints de chaussées


   Équipements                                      Barrières de sécurité


                                                        Garde-corps


                                                        Corniche canniveau




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     Construction
                                                                                                           Unité
                                                                                  Appareils   Elastomère   dm3
                                                                                   d’appui    A pot         u


                                                        Appels d’offre - France

                                                                     Informations fournies par Berthold




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     Inspection

     • Inspection annuelle
     • Inspection principale : tous les 6 ans.
     • Inspection exceptionnelle : limitée à 2 fois pendant la vie
       en service.




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     Maintenance
                             Fréquence         Durée de vie   Trafic sous          Trafic sur
                             de                en service     l’ouvrage            l’ouvrage
                             maintenance       (années)
                             (années)
     Protection              20                35             1 voie fermée        pas de restriction
     anticorrosion
     Dalle de béton          25                100            1 voie fermée        pas de restriction


     Joints de               10                40             pas de restriction   1 voie fermée
     chaussées
     Appareil d’appui        20                35             pas de restriction   vitesse limitée
     Couche de               10                20             pas de restriction   1 voie fermée
     roulement
     Etanchéité              0                 20             pas de restriction   1 voie fermée
     Garde-corps             25                40             pas de restriction   1 voie fermée
     Caniveau                0                 35             pas de restriction   pas de restriction
     Barrières de            25                40             pas de restriction   1 voie fermée
     sécurité




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     Présentation de la famille A




                                 Ouvrage de référence A0




                                                        Variante A1
                                                        Poutres hybrides HLE S355 / S460




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     Présentation de la famille A

                 Variante A2
                 Acier auto-patinable




                                                        Variante A3
                                                        Sur-dimensionnement en
                                                        prévision d’un
                                                        accroissement de trafic


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     Coûts de construction

                                                 2
                                                                          Béton
                                                1.8                       S355
          Coût total de construction ( 10 €)




                                                1.6                       S460
         6




                                                                          Goujons
                                                1.4                       Montage
                                                1.2                       Préparation de la surface
                                                                          pour l'acier autopatinable
                                                 1                        Protection anticorrosion
                                                                           C4 ANV
                                                0.8                       Appareils d'appui
                                                0.6                       Equipements

                                                0.4

                                                0.2

                                                 0
                                                      A0   A1   A2   A3



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     Coûts de cycle de vie

                                                     2.5
                                                     2.4
                    Coûts de cycle de vie ( 10 €)

                                                            A0
                   6




                                                     2.3    A1
                                                     2.2    A2
                                                            A3
                                                     2.1
                                                      2

                                                     1.9

                                                     1.8

                                                     1.7
                                                        0   20    40        60    80   100
                                                                 Temps (années)




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Coûts de cycle de vie

                                3
                                                                  Coûts de construction
                                                                  Coûts de vie en service
                               2.5                                Coûts de démolition


                                2
               Coût ( 10 €)
              6




                               1.5


                                1


                               0.5


                                0
                                     A0   A1            A2   A3




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




                   Coûts de cycle de vie

                              25
                                                                    Pas de distinction entre les variantes
  Coût aux usagers ( 10 €)




                                                                    A0, A1, A2, et A3 pour les coûts aux
                              20                                    usagers
  6




                              15


                              10

                              5


                              0
                               0   20     40      60     80   100
                                        Temps (années)




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Présentation de la famille B

                                                                   Ouvrage de référence B0-1




                                                        Variante B0-2
                                                        Ouvrage en béton armé coulé en place
                                                        (BRISA).




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Présentation de la famille B

     Variante B0-3
     Ouvrage en béton avec poutres
     préfabriquées (BRISA).




                                                        Variante B0-4
                                                        Poutres de type
                                                        profilés HEA900
                                                        (Arcelor Mittal)



Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Présentation de la famille B


                                                        Variante B2 (BRISA)
                                                        Structure continue
                                                        avec travées de rive




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Coûts de construction

                                           0.45
                                                                                   Fondations & appuis
                                            0.4                                    Dalle de béton
                                                                                   Charpente métallique
     Coût total de construction ( 10 €)




                                           0.35                                    Appareils d'appui
     6




                                                                                   Equipements
                                            0.3

                                           0.25

                                            0.2

                                           0.15

                                            0.1

                                           0.05

                                             0
                                                  B0-1   B0-2   B0-3   B0-4   B2




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Coûts de cycle de vie

                                                    0.8
                                                           B0-1
                    Coût de cycle de vie ( 10 €)


                                                    0.7    B0-2
                   6




                                                           B0-3
                                                    0.6    B0-4
                                                           B2
                                                    0.5

                                                    0.4

                                                    0.3

                                                    0.2
                                                       0    20     40        60    80   100
                                                                  Temps (années)




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Coûts de cycle de vie

                             1
                                                                     Coût de construction
                                                                     Coût de vie en service
                            0.8                                      Coût de démolition
            Coût ( 10 €)




                            0.6
           6




                            0.4


                            0.2


                             0
                                  B0-1   B0-2     B0-3   B0-4   B2




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




                Coûts de cycle de vie

                                1
                                     B0-1/B0-4
   Coût aux usagers ( 10 €)




                               0.8   B0-2
  6




                                     B0-3
                               0.6   B2


                               0.4


                               0.2


                                0
                                     20       40       60     80   100
                                             Temps (années)




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Présentation de la famille C

     Ouvrage de référence C0
     Mono caisson




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Présentation de la famille C


                                                        Variante C1-1
                                                        Bi-caissons




                                                          Variante C1-2
                                                          Mono caisson, aciers HLE




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Coûts de construction

                                                     20
                                                                             Béton
                                                     18                      S355
                                                                             S460
                                                     16                      S690
               Coût total de construction ( 10 €)




                                                                             Goujons
              6




                                                     14                      Montage
                                                                             Protection anticorrosion
                                                     12                      C3 ANI
                                                                             Protection anticorrosion
                                                     10                      C4 ANV
                                                                             Appareils d'appui
                                                     8                       Equipements

                                                     6

                                                     4

                                                     2

                                                     0
                                                          C0   C1-1   C1-2




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Coûts de cycle de vie


                                               23

                                               22    C0
              Coûts de cycle de vie ( 10 €)




                                                     C1-1
              6




                                               21    C1-2
                                               20

                                               19

                                               18

                                               17

                                               16

                                               15
                                                 0   20      40        60    80   100
                                                            Temps (années)




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Coûts de cycle de vie

                               25
                                                               Coûts de construction
                                                               Coûts de vie en service
                               20                              Coûts de démolition
               Cost ( 10 €)




                               15
              6




                               10


                               5


                               0
                                    C0           C1-1   C1-2




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




                            Coûts de cycle de vie
                            120
Coût aux usagers ( 10 €)




                            100
                                                                   Pas de distinction entre les variantes
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                                                                   C0, C1-1, et C1-2 pour les coûts aux
                            80                                     usagers


                            60

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                              0   20     40      60     80   100
                                       Temps (années)




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Conclusions/perspectives
    •    Approche intégrant les différentes étapes du cycle de vie
                            Conception               Production          Fabrication
                                                    des matériaux




                             Démolition                   Utilisation
                             Fin de vie                  Exploitation    Construction
                                                        Maintenance
                                                        Réhabilitation



    •    Impact du dimensionnement initial sur toutes les étaptes de la vie de l’ouvrage
    •    Challenges:
          – Couplage avec l’analyse environnementale
          – Recueil de données concernant les chantiers de construction/maintenance
          – Connaissance et appréciation des opérations de maintenance sur la durée
            de vie des ouvrages

Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012




     Merci pour votre attention




Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT

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Le projet Européen SBRI

  • 1. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Le projet européen SBRI (Sustainable Steel-Composite Bridges in Built Environment) Sourdun Jeudi 10 mai Sétra IFSTTAR CETE de l’Est Yannick TARDIVEL Ngoc-Binh TA Damien CHAMPENOY Noël ROBERT André ORCESI Nicolas HENRY Christian CREMONA 10 mai 2012 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 2. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation : Contexte • Objet : les ponts mixtes acier-béton autoroutiers • Problématiques : – Croissance du trafic – Difficultés de réalisation des opérations de maintenance et de rénovation Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 3. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation : Contexte • Études précédentes : – Exigences (normes) : • Résistance, Aptitude au service, Durabilité – Objectifs : • Minimiser le Coût de construction • Projet SBRI : – Exigences (normes) : • Résistance, Aptitude au service, Durabilité – Objectifs : • Minimiser les Coûts sur l’ensemble du Cycle de vie • Minimiser les Impacts environnementaux Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 4. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation : Objectifs et Méthode • Objectifs : – Rassembler des données et des méthodes d’évaluation sur le cycle de vie – Développer un modèle complet d’étude du cycle de vie – Identifier des concepts innovants permettant d’optimiser le bilan du cycle de vie • Méthode : – Recensement exhaustif des Coûts et des Impacts – Application à des ouvrages réalistes regroupés en 3 familles : A (Moyennes portées), B (PS, Petites portées) et C (Grandes portées) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 5. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Fondations, appuis Structure Pont mixte Eléments de protection Equipements Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 6. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Fouilles et remblais Coulé en place Fondations, appuis Béton Préfabriqué Coffrage Culées, piles Échafaudage Aciers de renforcement Terre armée Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 7. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Fondations, appuis Structure Pont mixte Eléments de protection Equipements Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 8. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Béton Coulé en place Coffrage soigné Préfabriqué Achat Dalle de béton Équipage mobile Débit Aciers de renforcement Soudure bout à bout Structure Réglage & finition Reconsititution Habillage Acier structurant Ossature métallique Expédition Goujons de connexion Appareils d'appui Transport Montage A pot En élastomère fretté Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 9. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Fondations, appuis Structure Pont mixte Eléments de protection Equipements Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 10. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Étanchéité Éléments de protection Protection anticorrosion Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT 10
  • 11. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Fondations, appuis Structure Pont mixte Eléments de protection Equipements Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 12. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Couche de roulement Joints de chaussées Équipements Barrières de sécurité Garde-corps Corniche canniveau Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 13. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Construction Unité Appareils Elastomère dm3 d’appui A pot u Appels d’offre - France Informations fournies par Berthold Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 14. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Inspection • Inspection annuelle • Inspection principale : tous les 6 ans. • Inspection exceptionnelle : limitée à 2 fois pendant la vie en service. Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 15. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Maintenance Fréquence Durée de vie Trafic sous Trafic sur de en service l’ouvrage l’ouvrage maintenance (années) (années) Protection 20 35 1 voie fermée pas de restriction anticorrosion Dalle de béton 25 100 1 voie fermée pas de restriction Joints de 10 40 pas de restriction 1 voie fermée chaussées Appareil d’appui 20 35 pas de restriction vitesse limitée Couche de 10 20 pas de restriction 1 voie fermée roulement Etanchéité 0 20 pas de restriction 1 voie fermée Garde-corps 25 40 pas de restriction 1 voie fermée Caniveau 0 35 pas de restriction pas de restriction Barrières de 25 40 pas de restriction 1 voie fermée sécurité Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 16. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation de la famille A Ouvrage de référence A0 Variante A1 Poutres hybrides HLE S355 / S460 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 17. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation de la famille A Variante A2 Acier auto-patinable Variante A3 Sur-dimensionnement en prévision d’un accroissement de trafic Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 18. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de construction 2 Béton 1.8 S355 Coût total de construction ( 10 €) 1.6 S460 6 Goujons 1.4 Montage 1.2 Préparation de la surface pour l'acier autopatinable 1 Protection anticorrosion C4 ANV 0.8 Appareils d'appui 0.6 Equipements 0.4 0.2 0 A0 A1 A2 A3 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 19. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 2.5 2.4 Coûts de cycle de vie ( 10 €) A0 6 2.3 A1 2.2 A2 A3 2.1 2 1.9 1.8 1.7 0 20 40 60 80 100 Temps (années) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 20. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 3 Coûts de construction Coûts de vie en service 2.5 Coûts de démolition 2 Coût ( 10 €) 6 1.5 1 0.5 0 A0 A1 A2 A3 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 21. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 25 Pas de distinction entre les variantes Coût aux usagers ( 10 €) A0, A1, A2, et A3 pour les coûts aux 20 usagers 6 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 Temps (années) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 22. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation de la famille B Ouvrage de référence B0-1 Variante B0-2 Ouvrage en béton armé coulé en place (BRISA). Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 23. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation de la famille B Variante B0-3 Ouvrage en béton avec poutres préfabriquées (BRISA). Variante B0-4 Poutres de type profilés HEA900 (Arcelor Mittal) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 24. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation de la famille B Variante B2 (BRISA) Structure continue avec travées de rive Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 25. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de construction 0.45 Fondations & appuis 0.4 Dalle de béton Charpente métallique Coût total de construction ( 10 €) 0.35 Appareils d'appui 6 Equipements 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 B0-1 B0-2 B0-3 B0-4 B2 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 26. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 0.8 B0-1 Coût de cycle de vie ( 10 €) 0.7 B0-2 6 B0-3 0.6 B0-4 B2 0.5 0.4 0.3 0.2 0 20 40 60 80 100 Temps (années) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 27. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 1 Coût de construction Coût de vie en service 0.8 Coût de démolition Coût ( 10 €) 0.6 6 0.4 0.2 0 B0-1 B0-2 B0-3 B0-4 B2 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 28. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 1 B0-1/B0-4 Coût aux usagers ( 10 €) 0.8 B0-2 6 B0-3 0.6 B2 0.4 0.2 0 20 40 60 80 100 Temps (années) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 29. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation de la famille C Ouvrage de référence C0 Mono caisson Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 30. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation de la famille C Variante C1-1 Bi-caissons Variante C1-2 Mono caisson, aciers HLE Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 31. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de construction 20 Béton 18 S355 S460 16 S690 Coût total de construction ( 10 €) Goujons 6 14 Montage Protection anticorrosion 12 C3 ANI Protection anticorrosion 10 C4 ANV Appareils d'appui 8 Equipements 6 4 2 0 C0 C1-1 C1-2 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 32. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 23 22 C0 Coûts de cycle de vie ( 10 €) C1-1 6 21 C1-2 20 19 18 17 16 15 0 20 40 60 80 100 Temps (années) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 33. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 25 Coûts de construction Coûts de vie en service 20 Coûts de démolition Cost ( 10 €) 15 6 10 5 0 C0 C1-1 C1-2 Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 34. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Coûts de cycle de vie 120 Coût aux usagers ( 10 €) 100 Pas de distinction entre les variantes 6 C0, C1-1, et C1-2 pour les coûts aux 80 usagers 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 Temps (années) Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 35. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Conclusions/perspectives • Approche intégrant les différentes étapes du cycle de vie Conception Production Fabrication des matériaux Démolition Utilisation Fin de vie Exploitation Construction Maintenance Réhabilitation • Impact du dimensionnement initial sur toutes les étaptes de la vie de l’ouvrage • Challenges: – Couplage avec l’analyse environnementale – Recueil de données concernant les chantiers de construction/maintenance – Connaissance et appréciation des opérations de maintenance sur la durée de vie des ouvrages Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT
  • 36. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Merci pour votre attention Ngoc-Binh TA, Noël ROBERT