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REALISATION D’UN MEMOIRE TECHNIQUE ET FINANCIER SUR LA CHARPENTE METALLIQUE Pro

REALISATION D’UN MEMOIRE TECHNIQUE ET FINANCIER SUR LA CHARPENTE METALLIQUE Projet de Fin d’Etudes Etudiant M. CABOCEL Tristan – Elève ingénieur en 5ème année Tuteur entreprise M. MACE Mikael – Cadre principale en Etude de Prix Gros œuvre Tuteur INSA M. HOTTIER Jean-Michel 2 REMERCIEMENTS Je tiens tout d’abord à remercier M. Thiébault CLEMENT, directeur technique et Caroline DELRIEU, des Ressources Humaines de l’entreprise Bouygues Bâtiment Ouvrages Publics pour m’avoir permis d’effectuer mon stage de fin d’études au sein de leur société. Mes remerciements, vont ensuite à M. Jean-Yves CARRA, chef de service Etude de Prix Gros Œuvre de m’avoir accueilli au sein de son service. Je remercie aussi Mikael MACE, mon tuteur au sein de l’entreprise, de m’avoir encadré et guidé tout au long de mon stage, sur mon projet d’étude comme sur les missions transverses qui m’ont été confiées. Je tiens à remercier M. Jean-Michel HOTTIER, mon tuteur enseignant, pour sa disponibilité et les critiques qu’il a pu faire sur mon travail tout au long de mon stage. Enfin, je remercie toute l’équipe du service Etude de Prix Gros Œuvre, et plus généralement tous les collaborateurs de la Direction Technique pour l’accueil qu’ils m’ont réservés et pour tous les moment passés ensemble. 3 RESUME L’objectif de ce Projet de Fin d’Etudes, réalisé au sein du service Etude de Prix Gros Œuvre de Bouygues Bâtiment IdF – Ouvrages Publics, a été de réaliser un guide technique et financier sur la charpente métallique dans les bâtiments publics. L’entreprise, qui possède traditionnellement une culture béton, a pour objectif d’accroître sa maitrise de la construction métallique. En effet, plus d’un tiers des projets étudiés aujourd’hui ont une partie Charpente Métallique. Le rendu doit donc être structuré en deux parties. Une partie sera consacrée aux spécificités techniques de la charpente métallique, avec notamment les problématiques de conception/étude, de fabrication, de transport et de montage. La deuxième partie concerne le développement d’un outil de calcul de coût de charpente métallique pour le service Etude de Prix Gros Œuvre. ABSTRACT The main goal of this Final Year Project, made within the Price Study Of Shell of building department of Bouygues Bâtiment IdF – Ouvrages Publics, was to make a technical and financial guide of steel structures for public buildings. The company, which traditionally has a “concrete” approach of project, wants to improve its knowledge on the subject. Indeed, more than a third of the recent projects have a steel structure part. The guide has to be structured in two parts. One is about technical specificities of steel structures, especially about the problematic of conception/sizing, manufacturing, transportation and mounting. The second part is the development of a cost calculation software for steel structures for the department. 4 Sommaire REMERCIEMENTS .................................................................................................................................... 2 RESUME ................................................................................................................................................... 3 ABSTRACT ................................................................................................................................................ 3 INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 7 I. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE .................................................................................................... 8 1.1. Le groupe Bouygues ................................................................................................................ 8 1.2. Bouygues Construction............................................................................................................ 8 1.3. Bouygues Bâtiment Ile-de-France ........................................................................................... 9 1.4. Bouygues Ouvrages Publics ................................................................................................... 10 1.5. Le service Etude de Prix Gros Œuvre ..................................................................................... 13 II. PRESENTATION DU PFE ................................................................................................................. 14 2.1. Le besoin de l’entreprise ....................................................................................................... 14 2.1.1. L’approche du lot Charpente Métallique ...................................................................... 14 2.1.2. Besoin d’une nouvelle approche ................................................................................... 14 2.2. Définition du sujet ................................................................................................................. 15 2.3. Rendu attendu ....................................................................................................................... 15 2.4. Le mémoire technique .......................................................................................................... 15 2.4.1. Cahier des charges ......................................................................................................... 15 2.4.2. Organisation du mémoire ............................................................................................. 16 2.5. Le fichier de calcul de coût .................................................................................................... 18 2.5.1. Cahier des charges ......................................................................................................... 18 2.5.2. Trame du logiciel ........................................................................................................... 18 2.6. Organisation du travail .......................................................................................................... 19 III. GUIDE TECHNIQUE SUR LA CM DANS LES BATIMENTS PUBLICS ............................................... 21 3.1. Le matériau acier et les structures métalliques .................................................................... 21 3.1.1. Etendue du lot charpente métallique ........................................................................... 21 3.1.2. Avantages et inconvénients de l’utilisation de l’acier ................................................... 21 3.1.3. Les grand types de structure en CM .............................................................................. 22 3.1.4. Planification d’un projet de CM..................................................................................... 26 3.2. Conception de la CM ............................................................................................................. 28 3.2.1. Les différentes phases d’études .................................................................................... 28 5 3.2.2. Principe de conception de charpente métallique ......................................................... 28 3.2.3. Les assemblages ............................................................................................................ 29 3.2.4. Liaisons et structures ..................................................................................................... 29 3.2.5. Ordre de prix des principaux types de structures métalliques ..................................... 31 3.3. Consultation d’entreprise ...................................................................................................... 31 3.4. Fourniture et fabrication de l’acier ....................................................................................... 32 3.4.1. Déroulement des opérations de fabrication ................................................................. 32 3.4.2. Fourniture de l’acier ...................................................................................................... 33 3.4.3. Fabrication et assemblage en atelier ............................................................................ 34 3.4.4. Montage en atelier ........................................................................................................ 35 3.5. Protection contre la corrosion .............................................................................................. 36 3.5.1. Généralités .................................................................................................................... 36 3.5.2. Préparation des surfaces ............................................................................................... 36 3.5.3. Galvanisation à chaud ................................................................................................... 37 3.5.4. Peinture anticorrosion ................................................................................................... 37 3.5.5. Métallisation par projection .......................................................................................... 38 3.5.6. Pas de protection anticorrosion .................................................................................... 39 3.6. Protection contre le feu ........................................................................................................ 39 3.6.1. Généralités .................................................................................................................... 39 3.6.2. Protection au feu de l’acier ........................................................................................... 41 3.6.3. Protection par flocage ................................................................................................... 41 3.6.4. Peinture intumescente .................................................................................................. 42 3.6.5. Constructions mixtes ..................................................................................................... 42 3.6.6. Protection par écrans .................................................................................................... 43 RESUME DES SYSTEMES DE PROTECTIONS ........................................................................................... 44 3.7. Transport de la CM ................................................................................................................ 45 3.7.1. Corrélation entre planning de montage / de livraison .................................................. 45 3.7.2. Dimension et chargement limite du moyen de transport ............................................. 45 3.7.3. Coût du transport .......................................................................................................... 45 3.8. Montage de la CM ..................................................................................................................... 46 3.8.1. Programme de montage et méthodologie .................................................................... 46 3.8.2. Temps unitaire de montage .......................................................................................... 46 3.8.3. Moyen de levage ........................................................................................................... 49 3.8.4. Montage et stabilité provisoire ..................................................................................... 50 6 3.9. Les interfaces avec les autres lots ......................................................................................... 52 3.10. La réhabilitation en CM ..................................................................................................... 54 3.10.1. Généralités .................................................................................................................... 54 3.10.2. Les avantages de l’acier en réhabilitation ..................................................................... 54 3.10.3. Particularité des travaux de réhabilitations .................................................................. 55 3.10.4. Chiffrage en réhabilitation ............................................................................................ 55 IV. Chiffrage d’un lot CM ................................................................................................................ 56 4.1. Décomposition d’un prix global ............................................................................................ 56 4.1.1. Méthodologie de chiffrage ............................................................................................ 56 4.1.2. Décomposition d’un prix ............................................................................................... 57 4.1.3. Estimation rapide .......................................................................................................... 59 4.2. Outil de chiffrage CM ............................................................................................................ 60 4.2.1. L’onglet Chiffrage .......................................................................................................... 60 4.2.2. Exemple d’utilisation du logiciel .................................................................................... 61 4.3. Onglet Métré ......................................................................................................................... 64 CONCLUSION ......................................................................................................................................... 65 TABLE DES ILLUSTRATIONS .................................................................................................................... 66 TABLE DES ILLUSTRATIONS .................................................................................................................... 66 BIBLOGRAPHIE ....................................................................................................................................... 68 LISTE DES ANNEXES ............................................................................................................................... 69 7 INTRODUCTION BOUYGUES Bâtiment Ile-de-France Ouvrages Publics, filiale francilienne de Bouygues Construction, souhaite développer son pôle « Construction Métallique ». En effet, de nos jours, de plus en plus de chantiers traités possèdent un lot Charpente Métallique, c’est donc une nécessité, pour répondre avec qualité aux affaires étudiées, d’avoir de vraies connaissances sur les structures métalliques. C’est de par cette volonté que le Service Etude de Prix Gros Œuvre de l’entreprise m’a engagé en tant qu’assistant cadre en Etude de Prix. Ma mission principale pendant cette période a été de développer un guide technique et financier sur la Charpente Métallique dans les bâtiments publics pour le service Etude de Prix. Le but principal de ce mémoire est de pouvoir aider et guider les collaborateurs du service pendant l’étude d’un lot Charpente Métallique, en repérant les spécificités et les problématiques techniques, mais aussi en aidant pour le chiffrage de la structure. L’approche de l’acier est souvent perturbée par une culture « béton » présente au sein de l’entreprise. Les réflexes structurels et techniques doivent être différents. L’étude doit donc mettre la lumière sur les étapes de réalisations de la Charpente Métallique, les points spécifiques à chaque étape, qui peuvent influer sur le dimensionnement comme sur le prix, ainsi que les différentes fondamentales avec les constructions classiques. La réalisation du mémoire s’est faite par une analyse en 4 phases. La première phase a été la recherche bibliographique et documentaire sur le sujet, afin d’avoir une base conséquente de connaissances sur le sujet. Ont été consultées les textes normatifs, DTU et CCTG, ainsi que des guides techniques existants sur le sujet. La deuxième phase a été l’analyse des retours de consultations des chantiers, qui permettent de voir la réalité des charpentes traitées, aussi bien en termes de coût que de type de charpente. J’ai aussi visité plusieurs chantiers de charpente métallique. Le but de ces visites a été de pouvoir s’entretenir avec les conducteurs de travaux sur les problématiques de montage de charpente. Enfin, Bouygues Construction possède un bureau d’étude spécialisé dans le domaine. J’ai pu plusieurs fois rencontrer des personnes y travaillant. Ils m’ont alors expliqué leur philosophie d’étude, les points spécifiques et les problématiques de ce lot. 8 I. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE 1.1. Le groupe Bouygues Le groupe Bouygues a été créé en 1952 par Francis Bouygues. A l’origine exclusivement spécialisée dans le bâtiment et les travaux industriels en Ile-de- France, l’entreprise a diversifié au fil du temps ses activités en direction d’autres secteurs, comme les travaux routiers, l’immobilier, les médias, les télécommunications, les transports et l’énergie. FIGURE 1 : ORGANIGRAMME DE BOUYGUES Aujourd’hui, Bouygues est présent dans 80 pays et a réalisé plus de 30 % de son chiffre d’affaire à l’international. Avec 134 000 collaborateurs, Bouygues a réalisé en 2009 un chiffre d’affaire de 31,4 milliards d’euros. 1.2. Bouygues Construction Filiale historique du groupe, Bouygues Construction est l’un des leaders mondiaux dans le domaine du génie civil. Présent sur uploads/Ingenierie_Lourd/ pfe-cabocel.pdf