solutions beton cm OA 2011-2 by infociments fr

béton L’ACV, une analyse multicritère et multiétape pour évaluer les impacts environnementaux d’un ouvrage

P. 2

Les impacts environnementaux

P. 3

Le Cycle de Vie de l’ouvrage

P. 4

Présentation des solutions comparées

P. 5

Schémas des ouvrages étudiés

R. 2

Analyse et synthèse de l’ACV comparative

P. 8

Analyse du Cycle de Vie comparative de ponts L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) est une méthode normalisée, quantitative, multiétape et multicritère qui permet de quantifier les impacts environnementaux et d’apprécier la qualité environnementale d’un ouvrage sur la totalité de son Cycle de Vie. La démarche a été appliquée au cas concret d’un pont courant en béton (Passage Supérieur en Dalle Précontrainte) représentatif du patrimoine des ouvrages d’art routiers et autoroutiers français puis à trois solutions alternatives : ouvrage PRAD, structure mixte Acier/Béton et structure mixte Bois/Béton. L’ACV se révèle être un nouvel outil pertinent au service des maîtres d’ouvrage, maîtres d’œuvre, ingénieurs et architectes pour concevoir, sélectionner et optimiser des solutions constructives respectueuses du principe du développement durable.

S B-OA 2011-2

Texte : Patrick Guiraud

Solutions béton - Hors série - 1

L’ACV, une analyse multicritère et multiétape pour évaluer les impacts environnementaux d’un ouvrage L’Analyse du Cycle de Vie (ACV)

■

premières, à la fabrication et aux

■

est la méthodologie de référence la

L’ACV est multiétape (elle inclut toutes

transports des produits et matériaux,

modélisation du système doit inté-

plus complète pour réaliser l’inven-

les étapes du Cycle de Vie, de l’ex-

à la réalisation de l’ouvrage, son utili-

grer l’ensemble des phases du Cycle

l’interprétation des résultats.

le système associé à l’ouvrage : la

taire des flux, quantifier et évaluer

traction des matières premières

sation et sa fin de vie.

de Vie de l’ouvrage ;

les impacts environnementaux d’une

jusqu’à la valorisation des compo-

Les résultats de l’ACV sont agrégés,

■

structure, d’un ouvrage, d’un produit,

sants de l’ouvrage en fin de vie) et

traduits et restitués sous forme d’une

sous-systèmes ;

d’un service ou d’un procédé durant

multicritère. Elle intègre les flux qui

série d’Indicateurs d’impacts envi-

■

la décomposition de l’ouvrage en les limites du système étudié.

l’ensemble de son Cycle de Vie. Elle

sont répartis dans les diverses caté-

ronnementaux associés à une durée

Dans cette analyse, l’unité fonction-

fait l’objet d’une méthode normali-

gories suivantes :

d’utilisation donnée de l’ouvrage.

nelle de référence est un pont en

Nota : le format utilisé pour l’ICV, les flux qui contribuent aux indicateurs ainsi que les cœfficients de conversion qui leur sont associés et le calcul des Indicateurs Environnementaux respectent dans cette étude les recommandations de la norme NF P 01-010.

béton de type Passage Supérieur en

sée qui s’appuie en particulier sur la

■

série des normes de management

naturelles et énergétiques, natu-

environnemental ISO 14040 et 14044.

relles non énergétiques, eau, éner-

Elle distingue 4 étapes principales :

gie et matières récupérées ;

■

la définition des frontières du sys-

tème étudié, de l’unité fonctionnelle

■

consommation de ressources

émissions dans l’air, dans l’eau et

dans le sol ;

qui définit l’objet de l’étude et du

■

périmètre précis des informations et

et de déchets éliminés.

données entrant dans le champ de

L’analyse du Cycle de Vie d’un

l’étude ;

ouvrage consiste à collecter, compi-

■

la réalisation de l’Inventaire du Cycle

production de déchets valorisés,

ler, évaluer et quantifier :

Champ de l’étude, unité fonctionnelle et frontière du système

de Vie (ICV) qui consiste à collecter et

■

compiler les entrants (matières ou

consommés à chacune des étapes

L’ACV appliquée à un ouvrage

énergies consommées) et les sor-

du Cycle de Vie de l’ouvrage ;

nécessite la définition précise de :

les entrants, matières ou énergies

Dalle Précontrainte (unité de produit) qui assure le franchissement d’une autoroute par des véhicules (unité de fonction), pendant une durée d’utilisation de 100 ans (unité de temps).

Nota : le PSDP est un pont courant particulièrement représentatif du patrimoine des ouvrages d’art routiers et autoroutiers français. L’analyse ne prend pas en compte les impacts du trafic circulant sur l’ouvrage pendant sa phase de service.

tants (émissions dans l’eau, dans l’air

■

les sortants, émissions dans l’eau,

■

et dans le sol et les déchets pro-

dans l’air et dans le sol et les déchets

■

duits) à chaque étape du Cycle de

produits à chaque étape, puis à déter-

référence pour les flux entrants et

Règles de coupure et amortissement

Vie de l’ouvrage et donc de recueillir

miner les impacts environnemen-

les flux sortants ;

Il est possible d’appliquer une règle

toutes les données utiles à l’analyse ;

taux générés par cet ouvrage au

■

la durée de vie typique de l’ou-

de coupure sur les flux afin de ne

la transformation de cet inventaire

cours de son Cycle de Vie en inté-

vrage (en général identique à la

pas prendre en compte les flux peu

sous forme d’indicateurs traduisant les

grant l’ensemble des processus

durée d’utilisation du projet et prise

significatifs. La norme NF P 01-010

impacts environnementaux potentiels ;

associés à l’extraction des matières

égale à 100 ans pour les ponts) ;

propose une règle de coupure mas-

■

la fonction de l’ouvrage ; l’unité fonctionnelle qui sert de

Synoptique de l’évaluation de la qualité environnementale d’un ouvrage selon une analyse du Cycle de Vie

sique dont le seuil est fixé à 98 %). Un calcul de l’amortissement permet d’imputer ou non l’impact de la production des engins de chantier.

Consommation de ressources naturelles

Émission dans l’air Entrants

OUVRAGE

Consommation d’eau

Sortants

Émission dans l’eau Émission dans le sol Déchets

Indicateurs environnementaux

lisation et d’utilisation de l’engin pendant toutes les phases du chantier et sa durée de vie estimée. Si

Inventaire du Cycle de Vie Consommation d’énergie

L’amortissement correspond en % au rapport entre la durée d’immobi-

l’amortissement est inférieur à 5 %, l’impact est négligé, s’il est supérieur à 5 %, les impacts liés à la fabrication des engins sont affectés

Évaluation environnementale

au prorata de cette valeur d’amortissement. ■

2 - Solutions béton

Les impacts environnementaux La norme NF P 01-010 considère

vitesse supérieure à la vitesse d’épui-

(chlorofluorocarbure) réagissent à

■

10 impacts environnementaux qui

sement de cette ressource.

haute altitude avec l’ozone. L’indica-

La méthode du volume critique est

formation d’ozone photochimique ;

permettent d’évaluer la contribution

■

L’épuisement des ressources intè-

teur « destruction de la couche

utilisée pour les indicateurs :

environnementale des produits de

gre les consommations de ressources

d’ozone stratosphérique » est cal-

■

pollution de l’air et pollution de l’eau.

construction tout au long de leur

naturelles (sauf l’eau). À chaque res-

culé en agrégeant les émissions

Le principe de la méthode des équi-

Cycle de Vie.

source est affecté un cœfficient de

dans l’air des composés suscepti-

valences consiste à convertir les flux

Ces impacts environnementaux ont

pondération qui est fonction de sa

bles de réagir avec l’ozone, il permet

des substances susceptibles de

été choisis pour traduire la qualité

rareté. L’antimoine a par convention

de quantifier la contribution du pro-

contribuer aux impacts en un flux d’une substance de référence spé-

environnementale du pont car ils

un cœfficient de rareté égal à 1. Une

duit à cette destruction.

font l’objet d’un large consensus

ressource qui a une valeur supé-

■

parmi les experts en environnement

rieure à 1 est une ressource plus rare

photochimique » permet de quanti-

Par exemple pour le changement

(à l’exclusion de l’impact « destruc-

que l’antimoine. Une ressource dont

fier la contribution des émissions

climatique, les émissions dans l’air

L’indicateur « formation d’ozone

cifique à chaque catégorie d’impact.

tion de la couche d’ozone strato-

le cœfficient de pondération est très

dans l’air de composés susceptibles

sont converties en kg puis multi-

sphérique » dont la détermination

faible est considérée comme non

de former de l’ozone et donc de pol-

pliées par un cœfficient de conver-

est délicate et la représentativité

épuisable à l’échelle humaine.

luer la qualité de l’air. La molécule de

sion (kg équivalent CO2) spécifique

non validée).

■

référence pour ce phénomène est

à chaque gaz à effet de serre. L’indi-

Nota : ces impacts ne peuvent pas être comparés car il n’existe pas de méthode permettant de les hiérarchiser. Il n’est pas non plus possible de leur attribuer une pondération dans l’estimation d’une évaluation globale environnementale d’un ouvrage.

DÉFINITION DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

L’indicateur « consommation d’eau

totale » correspond aux prélève-

l’éthylène (C2H2).

cateur de changement climatique correspond à la somme des résul-

ments d’eau (toutes sources confon-

tats convertis.

est regroupée en : déchets valorisés

MÉTHODES DE CALCUL DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

et en 4 types de déchets éliminés.

Différents types de méthodes sont

en calculant le volume d’air ou d’eau

dues) dans le milieu naturel. ■

La production de déchets solides

Pour la méthode du volume critique, les émissions sont prises en compte

Le changement climatique traduit

utilisées (dans le cadre de la norme

fictif nécessaire pour diluer chaque

la conséquence climatique des émis-

NF P 01-010) pour le calcul des

flux (hydrocarbures, oxyde d’azote,

■

sions humaines atmosphériques des

impacts environnementaux, notam-

composés chlorés organiques…)

Gaz dits à Effet de Serre (tels que le

ment la méthode des équivalences

pour le rendre conforme à un seuil

L’indicateur « consommation de res-

CO2 et le méthane). Cet indicateur

et celle du volume critique.

(défini par l’arrêté 27 du 2/2/98

sources énergétiques» représente la

permet de quantifier la contribution

La méthode des équivalences s’ap-

relatif aux installations classées pour

somme de toutes les sources d’éner-

de l’ouvrage à l’augmentation de la

plique aux indicateurs suivants :

la protection de l’environnement).

gies qui sont directement puisées

teneur en GES dans l’atmosphère.

■

changement climatique ;

Chaque émission est divisée par un

dans les ressources naturelles.

■

épuisement des ressources natu-

cœfficient de conversion. L’indica-

L’énergie primaire totale représente

soufre (SO2), les oxydes d’azotes

relles ; ■

■

Des gaz tels que le dioxyde de

teur correspond à la somme des volumes d’air ou d’eau fictifs. ■

la somme des sources d’énergie

(NOx) peuvent s’oxyder et se trans-

telles que le gaz naturel, le pétrole, le

former en acides (acide sulfurique,

charbon, le minerai d’uranium, la bio-

acide nitrique). Ils se transforment

masse et l’énergie hydraulique. Elle

en pluies acides, puis se retrouvent

IMPACT ENVIRONNEMENTAL

se décompose en énergie renouve-

dans les eaux de ruissellement ou

lable et en énergie non renouvelable

les eaux de surface. Ils ont un impact

ou en énergie combustible et éner-

important sur la faune et la flore. Cet

gie matière.

effet se traduit par l’indicateur « aci-

L’énergie non renouvelable inclut

dification atmosphérique ».

Consommation de ressources énergétiques – Énergie primaire totale – Énergie renouvelable – Énergie non renouvelable Épuisement de ressources Consommation d’eau totale

toutes les sources d’énergies pri-

■

maires fossiles et minérales (pétrole,

et pollution de l’eau » permettent

gaz naturel, charbon...). Ressources

de quantifier les impacts (toxiques et

Les indicateurs « pollution de l’air

limitées ne pouvant être renouve-

écotoxiques) de l’ouvrage respecti-

lées à l’échelle de temps humaine.

vement sur la qualité de l’air et la

L’énergie renouvelable comprend

qualité de l’eau.

toutes les autres sources d’énergies

■

primaires (énergie hydraulique et

(10 à 15 km d’altitude) une couche

L’ozone forme dans la stratosphère

biomasse). Ressources renouvelées

de filtrage des rayons ultraviolets

ou régénérées naturellement à une

dangereux. Les gaz de type CFC

acidification atmosphérique ;

Impacts environnementaux et unités associées UNITÉ

MJ kg équivalent antimoine Litre

Déchets solides Déchets valorisés total, Déchets éliminés : • Déchets dangereux, • Déchets inertes, kg • Déchets non dangereux, • Déchets radioactifs Changement climatique kg équivalent CO2 Acidification atmosphérique kg équivalent SO2 Pollution de l’air m3 Pollution de l’eau m3 Destruction de la couche d’ozone stratosphérique kg CFC équivalent Formation d’ozone photochimique kg équivalent éthylène

Solutions béton - Hors série - 3

Le Cycle de Vie de l’ouvrage La démarche globale de l’Analyse du Cycle de Vie intègre la durée de vie complète de l’ouvrage en décomposant son cycle de vie en 5 grandes étapes (voir schéma ci-dessous). ÉTAPE 1 – FABRICATION DES MATÉRIAUX, MATÉRIELS ET ENGINS DE CHANTIER

joints de chaussé, appareils d’ap-

spécifiques nécessaires à leur trans-

Elle intègre également :

puis, dispositifs de retenue... ;

port (camion toupie, camion benne,

■

semi-remorque, camion pour trans-

spécifiques au chantier (installations

■

les matériaux nécessaires à la réali-

l’ensemble des moyens généraux

sation de l’ouvrage : coffrages, étaie-

port de palettes) et les natures de

de chantier, consommation d’eau,

Cette étape comprend l’extraction

ments, huiles de décoffrage... ;

livraison (livraison complète, livrai-

éclairage et chauffage des installa-

des matières premières (tel que le

■

son partielle...).

tions de chantier…) ;

calcaire et l’argile pour la fabrication

tier utilisés pour la réalisation de

Elle prend en compte en particulier

■

du ciment), la fabrication, la transfor-

l’ouvrage.

la production et la combustion du

déplacements effectués par tous les

gazole consommé par les transports

intervenants sur le chantier, pendant

les matériels et engins de chan-

mation, le montage ou l’assemblage

livrer les divers constituants ou com-

ÉTAPE 2 – TRANSPORT DES MATÉRIAUX, MATÉRIELS ET ENGINS DE CHANTIER

posants des matériaux, matériels et

Cette étape inclut tous les transports

des matériaux. Elles incluent tous les transports nécessaires en amont pour

les impacts des véhicules lors des

et les distances parcourues (en charge

toutes les étapes de la construction :

et à vide).

déplacements du personnel de chantier et de l’encadrement (entreprise

engins de leurs sites initiaux jusqu’à

nécessaires pour assurer toutes les

ÉTAPE 3 – RÉALISATION DE L’OUVRAGE

leur site de production final. Elle s’ar-

livraisons de la sortie de chaque site

La réalisation de l’ouvrage regroupe

sonnel ou du siège de leur entreprise ;

rête à la sortie du produit, du maté-

de fabrication jusqu’au chantier pour

toutes les phases nécessaires à sa

■

riel ou de l’engin de son site de pro-

les divers matériaux structurants, les

construction sur le site et les moyens

et énergie de l’ensemble des maté-

duction.

équipements et les matériaux néces-

généraux et humains déployés pen-

riels et engins utilisés sur le chantier

On distingue :

saires à la construction de l’ouvrage

dant toute la période d’exécution.

(groupe électrogène, pompe à béton,

les matériaux structurants : bétons,

ainsi que les livraisons des matériels et

Elle est décomposée en différentes

grue mobile…).

armatures de précontrainte, arma-

engins de chantier à partir du dépôt

phases afin de distinguer les travaux

tures passives, poutres en acier ou

des entreprises jusqu’au chantier.

réalisés par l’entreprise générale

ÉTAPE 4 – VIE DE L’OUVRAGE

en bois... ;

La collecte des données différencie

présente sur le site pendant toute la

L’ouvrage va faire l’objet, au cours de

les équipements de l’ouvrage :

pour chaque type de matériaux,

durée du chantier et les travaux réa-

l’ensemble de sa durée d’utilisation,

étanchéité, couche de roulement,

matériels et engins, les véhicules

lisés, par les divers sous traitants.

d’un ensemble d’interventions réali-

■

générale et entreprises sous traitantes) à partir de leur domicile perles consommations en carburant

sées régulièrement qui sont regroupées en trois catégories : la surveil-

Les 5 étapes du Cycle de Vie d’un ouvrage

lance, l’entretien courant et l’entretien spécialisé incluant les petites réparations. 1 • Fabrication des matériaux, matériels et engins de chantier

2 • Transport des matériaux, matériels et engins de chantier

Les impacts pris en compte dans l’analyse sont relatifs : ■

aux consommations en gazole uti-

lisé par les divers intervenants pour se rendre sur le chantier ; ■

CYCLE DE VIE DE L’OUVRAGE 5 • Fin de vie

aux consommations en fioul des

divers matériels lors des interventions ; ■

à la fabrication des diverses fourni-

tures, produits et matériaux et à leur 3 • Réalisation de l’ouvrage

livraison sur le site.

ÉTAPE 5 – FIN DE VIE Cette étape couvre la déconstruction de l’ouvrage en fin de vie (durée d’utilisation de l’ouvrage prise égale à 100 ans), le transport des maté4 • Vie de l’ouvrage

riaux dans un centre de valorisation, et leur stockage. ■

4 - Solutions béton

Présentation des solutions comparées L’ouvrage de référence étudié est le passage supérieur de Cocloye en Saône-et-Loire (71), ouvrage réalisé en 2006 dans le cadre des travaux de mise à 2 x 2 voies de la RN80 – Route Centre Europe Atlantique (RCEA). CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE L’OUVRAGE DE RÉFÉRENCE

CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DES TROIS SOLUTIONS ALTERNATIVES

classe 1860) de section en I (50 x 95)

Les poutres ont une semelle supé-

à blochet. Les poutres sont fabriquées

rieure et inférieure de largeur respec-

dans l’usine de préfabrication la plus

tive 700 et 900 mm. Leur épaisseur

L’ouvrage de référence (Passage

Les trois variantes ont été dimension-

proche du chantier et livrées par

est variable avec un minimum de

Supérieur en Dalle Précontrainte :

nées en conservant les exigences

camion.

20 mm et un maximum de 50 mm

PSDP), qui comporte un unique tablier,

géométriques (longueur, largeur, gaba-

Sur chantier, les poutres sont posées

sur la pile. L’âme a une épaisseur de

possède deux travées de 25 m de

rit…) et fonctionnelles (profil en tra-

à l’aide d’une grue mobile, sur appuis

15 mm.

portée, pour une longueur totale de

vers, équipements, trafic…) de l’ou-

provisoires.

La dalle est coulée suivant un pha-

51,53 m.

vrage de référence.

Les poutres sont ensuite solidarisées

sage classique de pianotage en

Les culées en béton armé sont

Chaque tablier a fait l’objet d’un

par un hourdis en béton coulé en

5 plots en commençant par les

fondées par l’intermédiaire de deux

dimensionnement précis. Les appuis

place (sur des coffrages perdus non

culées et se terminant par le dernier

files de trois pieux forés de diamètre

(piles et culées) tout en conservant

participants) et reliées entre elles par

plot sur pile à l’aide d’un outil coffrant.

800 mm et de 5,75 m de profondeur,

des dimensions et formes analogues

des entretoises au niveau des appuis.

coiffées par une semelle de 4 m de

ont été adaptés aux efforts spéci-

largeur et de 0,90 m d’épaisseur.

fiques générés par chaque solution.

Solution mixte Acier/Béton

Le tablier du pont mixte Bois/Béton est

La pile intermédiaire est constituée

Les adaptations se traduisent par des

La solution mixte Acier/Béton est un

constitué de poutres en bois lamellé

d’un voile unique en béton armé de

variations des volumes et des quanti-

bipoutre Acier/Béton, dont le tablier

collé sur lesquelles est connectée une

Solution mixte Bois/Béton

forme trapézoïdale (largeur d’envi-

tés d’armatures. Les équipements

est constitué de deux poutres acier

dalle en béton armé grâce à des

ron 4,50 m en pied et 6 m en tête).

sont conservés en totalité pour toutes

(PRS) associées à des entretoises et

connecteurs métalliques. Le tablier

Elle est fondée par l’intermédiaire de

les solutions.

connectées à une dalle en béton

est composé de deux travées isosta-

trois barrettes de section 5 m x 0,80 m

Les moyens humains, les matériels et

armé. La connexion est assurée par

tiques de 25 m de longueur.

et de 2,10 m de profondeur, surmon-

engins et les délais nécessaires à la

des goujons soudés sur la semelle

La dalle en béton armé d’épaisseur

tées d’une semelle de 4 m de largeur

réalisation de chaque solution ont été

supérieure des poutres.

moyenne 16 cm est constituée de

pour 6,40 m de longueur et 0,80 m

déterminés en adaptant ceux de la

Les poutres sont en acier de nuance

prédalles de 8 cm préfabriquées,

d’épaisseur.

solution de référence. La réalisation

S 355 et S 355 N, les entretoises sont

reposant sur la charpente en bois

Le tablier repose sur ses appuis par

de chaque tablier nécessite un per-

des profilés laminés. Les poutres sont

et faisant office de coffrage perdu,

l’intermédiaire de lignes de deux

sonnel spécifique pris en compte en

fabriquées dans l’usine la plus proche

associées à un béton de seconde

appareils d’appui en caoutchouc fretté.

substitution du personnel prévu dans

du chantier par tronçon de 18 m et

phase, coulé en place et enrobant les

Il est équipé à ses extrémités de

la solution de référence.

livrées sur chantier par camion.

connections métalliques

joints de chaussée à hiatus de souffle

Des scénarios d’entretien et de main-

Sur le site, la charpente entièrement

Les sept poutres en bois lamellé collé

50 mm.

tenance des 3 solutions alternatives

assemblée au sol (poutres et entre-

de classe GL 28 et de classe d’em-

Le profil en travers de l’ouvrage est

ont été mis au point à partir d’une

toises) est mise en place au moyen

ploi 3, espacées de 1,3 m sont dispo-

constitué d’une chaussée de 6,60 m

logique et d’une politique de surveil-

de grues automotrices.

sées symétriquement par rapport à

de largeur, avec un profil en toit

lance et d’intervention analogue à la

La dalle béton est réalisée par béton-

l’axe longitudinal du tablier. La poutre

déversé à 2,5 %, bordée de deux

solution de référence.

nage en place et armée à un taux

de rive est positionnée à 0,9 m de la

trottoirs de 1 m de largeur, soit une

Les scénarios de fin de vie sont iden-

d’armatures de 230 kg/m2.

rive de manière à lui assurer un envi-

largeur utile de 8,60 m, pour une lar-

tiques pour toutes les solutions mais

Elle a une largeur totale de 9,60 m

ronnement hydrique sain avec une

geur totale du tablier de 9,60 m.

intègrent des quantités différentes de

et une épaisseur de 25 cm au milieu

protection des pluies les plus fré-

Le tablier coulé sur cintre est consti-

matériaux à transporter dans un site

et 30 cm sur les poutres. Pour les

quentes. Une protection par lasure

tué d’une dalle nervurée de hauteur

de valorisation.

constante en béton précontraint :

encorbellements l’épaisseur est

est appliquée sur le bois. Les poutres

variable de 30 à 25 cm en rive. Les

ont une hauteur constante de 1,70 m

nervure de 5,30 m de largeur et

Solution à poutres PRAD

poutres ont un écartement transver-

et une largeur de 0,42 m (2 x 0,21).

d’épaisseur maximale à l’axe de 1,01 m

Le tablier PRAD (Poutres Précon-

salement de 6 m avec des encorbel-

Les poutres en bois sont préalable-

et encorbellements de 2,15 m de

traintes par Adhérence) est constitué

lements de 1,80 m. Elles ont une

ment fabriquées en usine. Elles sont

largeur.

de deux travées de 25 m de portée

hauteur constante de 1,15 m. Elles

transportées par camion jusqu’au

Le tablier est précontraint au moyen

entraxe d’appui. Chaque travée est

sont reliées transversalement par des

chantier. Leur mise en place est effec-

de 19 câbles de type 12 T 15,7 (Super),

constituée de 11 poutres précontraintes

entretoises (IPE 600) sur les culées et

tuée, travée par travée, au moyen

torons TBR de classe 1860 MPa.

par fils adhérents (torons 15T15.7

la pile et tous les 6,50 m en travée.

d’une grue équipée d’un palonnier. ■

Solutions béton - Hors série - 5

PRINCIPALES QUANTITÉS ÉTAPE

Étape 1 MATÉRIAUX STRUCTURANTS

UNITÉS

PSDP

PRAD

Béton Fondation semelles et culées

DÉSIGNATION

258

248

180

Béton Piles

Béton Tablier

365

115

145

Armatures passives

60 209

63 002

57 950

40 060

Armatures de précontrainte

14 165

9 404

Béton poutres PRAD

167

Acier pour poutres

Bois pour poutres

250

TOTAL BÉTON

686

603

453

333

Corniches préfabriquées

dm3

109

110

109

170

BN 4

136

Joints de chaussées

Chape d’étanchéité

487

Asphalte gravillonné

Couche de roulement BBSG

Appareil d’appui en élastomère fretté

Étape 1 ÉQUIPEMENTS

Asphalte sur trottoirs

Étape 1 MATÉRIAUX DIVERS

Étape 2 TRANSPORT

Étape 3 RÉALISATION DE L’OUVRAGE

Bordures béton T1

103

Dalles béton pour perrés

144

Primaire d’étanchéité

Tube d’auscultation

260

Peinture acier – Peinture bois

666

170

Coffrage bois

12,8

Remblais d’apport

530

780

630

720

Transport béton BPE

l de gazole

3 196

2 244

2 320

1 845

Transport poutres/PRAD/Acier/Bois

l de gazole

2 770

570

250

Transport autres matériaux structurants

l de gazole

1 621

380

280

Transport équipements

l de gazole

1 532

Transport matériaux nécessaires à la construction de l’ouvrage

l de gazole

945

1 325

1 095

1 215

Transport matériel et engins de chantier

l de gazole

1 855

TOTAL TRANSPORT

l de gazole

9 149

9 161

7 832

6 223

Consommation d’eau

26,5

26,5 8 846

Consommation d’électricité

10 000

8 846

l de gazole

200

177

Moyens humains

l de gazole

7 384

6 834

l de fioul

23 000

21 070

Moyens humains

l de gazole

1 065

1 200

1 320

1 200

l de fioul

32 850

29 460

Couche de roulement BBSG

490

Asphalte

Mortier de réparation

BN4

104

Poutre PRAD

Poutre acier

4,4

Poutre bois

Peinture et lasure

900

250 3 500

Matériels et engins de chantiers

Étape 5 FIN DE VIE

R1 - Solutions béton

Consommation de gazole Matériels et engins de chantiers

Étape 4 ENTRETIEN ET MAINTENANCE

MIXTE ACIER/BÉTON MIXTE BOIS/BÉTON

Déconstruction de l’ouvrage Transport des matériaux de démolition Concassage du béton

l de fioul

4 000

4 500

l de gazole

2 200

1 900

3160

1 790

l de fioul

3 000

2 600

2 260

2 250

Schémas des ouvrages étudiés 51,53 m Sud

Nord 25 m

25 m

Culée C0

Culée C2 Talus

Barrettes

Pile 1

Pieux

a Coupe longitudinale de l’ouvrage de référence (PSDP).

Asphalte gravillonné

Couche de roulement

Bordure T1 Caniveau asphalte Étanchéité

0,18 m 0,250 0,887 m 0,157 0,480

0,95 m

1,75

0,40

0,50 m

2,65

0,88 m

4,80 m

a Demi-coupe transversale solution PRAD.

a Demi-coupe transversale du PSDP.

Hourdis béton

Connexion poutre/hourdis

Hourdis béton

0,25 m

0,16 m Asphalte gravillonné

Couche de roulement

Bordure T1 Caniveau asphalte

1,15 m

1,70 m Entretoises sur pile et culées tous les 6,50 m en travée 3,00 m

a Demi-coupe transversale structure mixte Acier/Béton.

Étanchéité Poutre bois

Prédalle

0,250 0,887 m 0,157 0,480

1,30 m1,75

0,40

2,65 0,42

4,80 m

a Demi-coupe transversale structure mixte Bois/Béton.

Solutions béton - Hors série - R2

IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX : VALEURS POUR CHAQUE ÉTAPE DU CYCLE DE VIE ET SYNTHÈSE GÉNÉRALE CONSOMMATION DE RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES

1 000 MJ

ÉPUISEMENT CONSOMMATION DES RESSOURCES D’EAU

kg équivalent antimoine

1 000 litres

DÉCHETS SOLIDES

1 000 kg

CHANGEMENT ACIDIFICATION POLLUTION CLIMATIQUE ATMOSPHÉRIQUE DE L’AIR

1 000 kg kg équivalent CO2 équivalent SO2

POLLUTION DE L’EAU

FORMATION D’OZONE PHOTOCHIMIQUE

1 000 m3

kg équivalent éthylène

ÉTAPE 1 – Fabrication des matériaux, matériels, et engins de chantier PSDP BPE

3 306

1 542

2 220

105

381

1 317

27 000

PRAD

3 595

1 536

Acier/Béton

4 103

3 656

2 235

364

1 282

28 335

112

3 429

207

468

2 370

48 100

917

250

Bois/Béton

6 825

1 412

1 718

305

228

1 422

28 150

158

120

230

2 856

ÉTAPE 2 – Transport des matériaux, matériels, et engins de chantier Béton BPS

354

168

PRAD

391

Acier/Béton

301

185

254

3 155

142

195

2 420

Bois/Béton

267

128

175

2 178

ÉTAPE 3 – Réalisation de l’ouvrage PSDP BPE

1 346

592

165

326

3 103

127

PRAD

1 232

544

125

300

2 861

117

Acier/Béton

1 232

544

150

300

2 861

117

Bois/Béton

1 232

544

150

300

2 861

117

ÉTAPE 4 – Vie de l’ouvrage PSDP BPE

3 534

1625

540

156

558

8 365

187

PRAD

3 417

1 565

542

147

548

8 413

174

Acier/Béton

3 547

1 627

577

154

572

9 463

184

Bois/Béton

3 709

1 590

553

145

582

7 724

262

ÉTAPE 5 – Fin de vie PSDP BPE

372

176

896

PRAD

344

163

791

Acier/Béton

398

189

118

1 189

Bois/Béton

305

144

731

8 913

4 103

2 999

151

689

2 527

42 223

486

167

PRAD

8 979

3 992

2 971

145

657

2 469

43 555

478

166

Acier/Béton

9 581

6 157

4 221

275

764

3 555

64 039

1 288

339

Bois/Béton

12 338

3 818

2 474

361

505

2 557

41 644

596

200

SYNTHÈSE GÉNÉRALE PSDP BPE

Sources de données

Partenaires et experts associés à l’étude

Les données environnementales utilisées dans cette ACV comparative sont issues en particulier de : ■ la base de données DIOGEN de l’Association Française de Génie Civil : AFGC ; ■ bases de données publiques (FDES répertoriées dans la base INIES) ; ■ bases de données internationales accessibles via Internet. Certaines données ont été aussi collectées auprès des organismes tels que, l’ATILH pour le ciment, le SNBPE pour le béton, l’UNPG pour les granulats.

Cette analyse du cycle comparative a été réalisée dans le cadre d’un partenariat associant Cimbéton et Egis Structures & Environnement.

6 - Solutions béton

Les différentes solutions étudiées ont été dimensionnées par des spécialistes pour chaque type de structure (PRAD, mixte Acier/ Béton, mixte Bois/Béton). L’étude a été supervisée par des experts du réseau de l’Équipement.

IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX : DÉCOMPOSITION DES ÉTAPES EN POURCENTAGE CONSOMMATION DE RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES

ÉPUISEMENT CONSOMMATION DES RESSOURCES D’EAU

DÉCHETS SOLIDES

CHANGEMENT ACIDIFICATION POLLUTION CLIMATIQUE ATMOSPHÉRIQUE DE L’AIR

1 000 kg kg équivalent CO2 équivalent SO2

POLLUTION DE L’EAU

FORMATION D’OZONE PHOTOCHIMIQUE

1 000 m3

kg équivalent éthylène

1 000 MJ

kg équivalent antimoine

1 000 litres

1 000 kg

8 913

4 103

2 999

151

689

2 527

42 220

486

167

PSDP BPE Total Étape 1 Étape 2

Étape 3

Étape 4

Étape 5

8 979

3 992

2 971

145

657

2 469

43 560

478

166

Étape 1

Étape 2

PRAD Total

Étape 3

Étape 4

Étape 5

9 581

6 157

4 221

275

764

3 555

64 040

1 288

339

Étape 1

Étape 2

MIXTE ACIER/BÉTON Total

Étape 3

Étape 4

Étape 5

12 338

3 818

2 474

360

505

2 557

41 640

596

200

MIXTE BOIS/BÉTON Total Étape 1 Étape 2

Étape 3

Étape 4

Étape 5

ANALYSE DE SENSIBILITÉ : résultats (en pourcentage ) induits par la variation du paramètre par rapport à la valeur totale PSDP BPE

PRAD

ACIER/BÉTON

BOIS/BÉTON

IMPACT ENVIRONNEMENTAL

Consommation de ressources énergétiques

-5

- 20

-4

-1

- 19

-2

-1

- 19

-2

- 15

Épuisement des ressources

-5

- 20

-4

-1

- 20

-3

-6

- 13

-3

- 21

Consommation d’eau

-5

-1

-9

-1

-9

-1

-5

-7

-1

- 11

Déchets solides

-5

-1

- 15

-1

- 16

-1

-6

- 12

-8

Changement climatique

-1

- 14

- 11

- 10

-1

- 11

- 10

-4

-1

- 10

- 14

Acidification atmosphérique

-1

- 11

-8

-2

- 11

-6

-1

-8

-6

- 11

Pollution de l’air

-1

-9

- 10

-7

-1

- 10

-6

-1

-7

-5

-9

Pollution de l’eau

-1

- 19

-1

-2

- 18

-9

-7

-1

- 22

Formation d’ozone photochimique

-4

-7

-4

-8

-4

-3

-8

-2

-3

-4

Solutions béton - Hors série - 7

Analyse et synthèse de l’ACV comparative RÉPARTITION DES IMPACTS PAR ÉTAPE

■

Une analyse intégrant la globalité

■

des résultats aboutit au classement

PSDP PBE : béton du tablier BHP

■

80 MPa au lieu de 40 MPa (résultats

mixte Acier/Béton : tous les ciments

des bétons BPE remplacés par du

Le tableau « Impacts Environnemen-

suivant des 4 solutions alternatives :

en % induits par la variation du para-

CEM III A (9) – Poutres en acier à

taux : décomposition des étapes

– PSDP BPE ;

mètre par rapport à la valeur totale ;

haute limite élastique (10) – Distance

en pourcentage » donne pour chaque

– PRAD ; – Mixte Bois/Béton ;

la répartition en pourcentage des dif-

– Mixte Acier/Béton.

colonne 1) – Tous les ciments remplacés par du CEM III A (2) – Distance de transport du béton BPE 50 km au lieu de 29 km (3) – Scénario d’entretien divisé par 2 (4) ; ■ PRAD : tous les ciments des bétons BPE remplacés par du CEM III A (5) – Distance de transport des poutres 800 km au lieu de 400 km (6) et 200 km au lieu de 400 km (7) – Scénario d’entretien divisé par 2 (8) ;

de transport des poutres 200 km au

impact, pour les 4 solutions étudiées, férentes étapes du Cycle de Vie par rapport à la valeur globale de l’impact.

ANALYSE DE SENSIBILITÉ

L’analyse des résultats permet de

Une analyse de sensibilité a été

mettre en évidence la part détermi-

effectuée afin d’évaluer l’incidence

nante de 2 étapes du Cycle de Vie

de paramètres clefs sur les valeurs

quel que soit le type d’ouvrage et

des impacts pour les 4 solutions étu-

pour tous les impacts.

diées et pour les diverses étapes du Cycle de Vie.

lieu de 800 km (11) et 1600 km au lieu de 800 km (12) – Scénario d’entretien divisé par 2 (13) ; ■

mixte Bois/Béton : tous les ciments

des bétons BPE remplacés par du CEM III A (14) – Distance de transport des poutres 500 km au lieu de 100 km (15) et 1 000 km au lieu de 100 km (16) – Scénario d’entretien divisé par 2 (17). ■

Étape 1 – Fabrication des matériaux, matériels et engins de chantier : pour cette étape, la production des matières premières (ciments, acier…) est la plus impactante.

PSDP BPE PRAD Acier/Béton Bois/Béton

Consommation de ressources énergétiques Formation d’ozone photochimique

Étape 4 – Vie de l’ouvrage : les

12 500

0 40

10 000

0 30

enrobés bitumineux constituant

7 500

la couche de roulement ont une 520

780

4 500

2 700

1 040

90 0

60 0

1 800

Pollution de l’eau

bilan global, compte tenu des scé-

5 000

20 0

3 600

contribution significative dans le

1 300

0 20

Épuisement des ressources

50 0

Consommation d’eau

narios d’entretien retenus.

20 0

0 00 26

0 00 39

2 00 0

400

40 0

Pollution de l’air

Étape 1 – Fabrication ;

30 0

0 00 65

pour les 4 ouvrages est le suivant :

0 00 52

Le classement global des étapes

Déchets solides

3 00 0

Étape 4 – Vie de l’ouvrage ;

600

Étape 3 – Réalisation de l’ouvrage ;

4 00 0

Étape 2 – Transport ;

800

Acidification atmosphérique

Étape 5 – Fin de vie.

Changement climatique

a Schéma comparatif des 4 solutions. COMPARAISON DES 4 OUVRAGES ÉTUDIÉS Les valeurs des impacts environne-

RATIO CLÉ

mentaux pour les 5 étapes du Cycle

Le tableau ci-dessous donne la valeur de chaque impact pour les 4 ouvrages étudiés en fonction du mètre carré de surface totale du tablier (500 m2).

de Vie et le total du Cycle de Vie pour les 4 ouvrages étudiés sont synthéti-

IMPACT ENVIRONNEMENTAL

UNITÉS

PSDP BPE

PRAD

ACIER/BÉTON BOIS/BÉTON

sées dans le tableau intitulé « Impacts environnementaux : valeurs pour chaque étape et synthèse générale ». ■

Aucun type d’ouvrage se distingue

Consommation de ressources énergétiques Épuisement des ressources Consommation d’eau

par des valeurs d’impacts toutes

Déchets solides

plus faibles ou toutes plus élevées

Changement climatique

que les autres solutions.

Acidification atmosphérique

■

Chaque solution obtient pour

quelques impacts des valeurs plus faibles que les autres solutions.

8 - Solutions béton

1 000 MJ

17,8

18,0

19,2

24,7

kg équivalent antimoine

8,2

8,0

12,3

7,6

1 000 litres

6,0

5,9

8,4

5,0

1 000 kg

0,3

0,6

0,7

1 000 kg équivalent CO2

1,4

1,3

1,5

1,0

kg équivalent SO2

5,1

4,9

7,1

5,1

Pollution de l’air

1 000 m

128

Pollution de l’eau

1 000 m3

1,0

2,5

1,2

kg équivalent éthylène

0,3

0,7

0,4

Formation d’ozone photochimique