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Innovation Bienvenue dans les TP du futur

Mots clés : Innovations - Travaux publics

Les travaux publics de demain s’inventent aujourd’hui. Puisant leur inspiration du terrain et des nouvelles technologies, les innovations sont nombreuses. Plus ou moins ambitieuses et abouties, elles ont un point commun : faire rêver.

Les pieds sur terre, oui ! Mais la tête dans les étoiles… Loin de l’image terne qu’ils peuvent renvoyer, les travaux publics ne cessent d’innover. Ils peuvent même, grâce aux progrès technologiques, faire rêver. Ainsi, dans le futur, les drones spécialisés survoleront le chantier en permanence, les uns transportant des sacs de ciment grâce à leurs organes préhenseurs, d’autres récoltant des informations sur l’avancement des opérations. Dans ce même futur, les compagnons seront soulagés dans leurs efforts par des exosquelettes, limitant drastiquement les risques de développer des troubles musculo-squelettiques. Et finies les tâches les plus fatigantes et répétitives ! Des robots se chargeront des percements à la chaîne ou du lavage des banches. Autre évolution en vue : la généralisation des tablettes tactiles qui permettront de gagner du temps dans le déroulé du chantier. Repousser les limites techniques, améliorer la productivité, renforcer la sécurité… aucun doute que certains de ces procédés novateurs trouvent leur place sur le terrain.

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Engins

La réalité virtuelle au service des engins. Chez Caterpillar, à Peoria (États-Unis), toutes les cabines des engins sont maintenant testées virtuellement. Elles sont dessinées sur ordinateur, puis projetées en trois dimensions à l’intérieur d’un cube. Muni de lunettes spéciales, le testeur s’installe dans un – vrai – fauteuil pour vérifier que la cabine est bien conçue. Il peut ainsi faire déplacer une manette ou modifier le tableau de bord d’un simple clic de souris. Objectif : limiter le nombre de prototypes à construire – étape la plus coûteuse du processus de mise au point.

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Drones

Porter des charges en toute autonomie.Les drones pourront-ils un jour transporter des matériaux d’un point à un autre d’un chantier en toute autonomie et à toute vitesse ? Un premier élément de réponse a été apporté par le biais… d’une performance artistique ! Associés à l’ETH de Zurich, les architectes Gramazio et Kohler et l’ingénieur Raffaello D’Andrea ont fait monter au Frac d’Orléans une tour de 6 m de hauteur constituée de parpaings de mousse. Grâce à des pinces reliées à leurs servomoteurs, l’équipe de quatre drones s’est relayée pour poser les 1 500 briques à la cadence moyenne de 100 éléments par heure ! Reste maintenant à remplacer la mousse par du béton…

Visualiser l’état d’avancement des chantiers.Et si les drones pouvaient ouvrir de nouvelles voies dans la gestion et le pilotage des chantiers ? Bouygues vient de passer un accord de collaboration avec la société américaine Skycatch, qui commercialise des drones autonomes équipés de caméras. L’entreprise va expérimenter, en Floride (Etats-Unis), l’usage de ces appareils sur le chantier d’un projet conçu avec le BIM (Building Information Modeling). Chaque jour, à la même heure, un drone survolera le chantier afin de voir son état d’avancement. Les images seront ensuite utilisées pour comparer la 4D – trois dimensions spatiales et la dimension temporelle – théorique et la 4D réelle du chantier. A partir de ces informations, les problèmes pourront être repérés et les travaux à venir réorganisés.

Inspecter des ouvrages de génie civil.Les drones sont utilisés depuis plusieurLes drones sont utilisés depuis plusieurs années dans le génie civil routier et nucléaire pour l’inspection structurelle des ouvrages. Ils ont fait une apparition notable dans le ferroviaire où les méthodes de surveillance impliquent traditionnellement l’intervention de personnel sur la voie (ci-contre, un drone Redbird inspecte le viaduc de Roquemaure, sur la LGV Méditerranée). Convaincue de la pertinence des drones dans le domaine de la surveillance, la SNCF veut étendre leur action à la voie elle-même et aux équipements associés. Cependant, ce développement nécessite une modification des textes réglementant les vols de drones sur longue distance, modification qui doit être effectuée au second semestre 2015.

Des exosquelettes pour réduire la pénibilité… Pour le chantier de l’hôtel The Peninsula, à ParPour le chantier de l’hôtel The Peninsula, à Paris, la société SOE Stuc & Staff a mis au point un exosquelette à l’allure futuriste. Constitué d’un harnais et de bras métalliques, celui-ci soulage le compagnon du poids de la ponceuse lors des opérations de grésage, tout en lui laissant la maîtrise des interventions. Initialement destiné aux métiers du bâtiment (peinture, ponçage, pose de plafonds…), cet assistant mécanique, commercialisé sous le nom d’Exhauss, pourrait trouver sa place dans le génie civil.

… ou porter de lourdes charges.Le Japon, haut lieu de l’innovatLe Japon, haut lieu de l’innovation technologique, imagine des exosquelettes robotisés. Celui de l’université de Tokyo (ci-dessous) permet de porter jusqu’à 50 kg à bout de bras… mécaniques ! L’entreprise Cyberdyne, quant à elle, propose la cinquième version d’un exosquelette « intégral » baptisé HAL, qu’elle développe depuis 1992. Il soulage la marche et autorise la manipulation de charges jusqu’à 70 kg.

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Robots

Exécuter les tâches répétitives.Depuis plusieurs années, Bouygues Construction développe, en partenariat avec différents organismes et laboratoires de recherche, des robots de chantier d’assistance à l’exécution de tâches répétitives. Ces robots, qui permettent de réduire la pénibilité tout en conservant la mêmeproductivité, sont de quatre types : laveur de banches, multiperforateur, perceur et ponceur. Ils ont été utilisés sur des chantiers prestigieux comme celui de la réhabilitation de la tour First, à la Défense (Hauts-de-Seine), ou sur celui de l’EPR de Flamanville dans la Manche (notre photo).

Intervenir en cas d’accident nucléaire. Conçus pour résister à un niveau de radioactivité élevé, les robots développés par le groupe Intra – un GIE créé par EDF, le CEA et Areva – ont pour mission de s’introduire dans les centrales nucléaires accidentées et d’intervenir en se substituant aux êtres humains. La dizaine de modèles de robots se répartit en deux groupes : les robots d’intérieur (ci-dessus) dont l’extrémité du bras manipulateur est dotée d’une pince leur permettant de transporter des objets, et les robots d’extérieur, plus grands, chargés notamment de récupérer des débris. L’Intra possède aussi des engins de TP téléguidés (bulldozers, pelleteuses, bennes…) capables de réaliser des opérations de terrassement en milieu hostile.

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BIM

Le boom du BIM pour les travaux publics.Actuellement, la maquette numérique (ou Building Information Modeling, BIM) fait sa révolution dans le bâtiment. Mais, hormis quelques exemples prestigieux dans le génie civil, elle ne s’est pas encore imposée dans les travaux publics (ci-contre, illustration de la modélisation BIM du chantier de construction du barrage de Chatou sur la Seine, dans les Yvelines). C’est pour impulser une dynamique qu’a été créé le projet national MINnD, projet porté par l’Irex, piloté par Bouygues Construction et Egis et rassemblant près de 40 partenaires. Considéré comme un projet phare par la FNTP, MINnD vise à développer une méthodologie et des spécifications pour modéliser les ouvrages de travaux publics via, notamment, la définition d’un format neutre d’échange de données « infrastructures » comme il en existe pour le bâtiment (format IFC). Son lancement officiel a été donné à la fin mars 2014 pour une durée de quatre ans. Le projet dispose d’un budget de 4 millions d’euros HT.

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Routes

La route de 5e génération.La route du futur sera-t-elle capable d’autodiagnostiquer ses points de faiblesse,de s’autoréparer, de dialoguer avec les véhicules pour informer les usagers de son état de service, du trafic ou des risques encourus (gel, humidité, accident, adhérence…), de stocker de l’énergie, ou encore de recharger et d’alimenter les véhicules qui l’empruntent ? C’est en tout cas ainsi que l’imagine le projet de route de 5e génération, qui associe l’Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (Ifsttar) aux entreprises de travaux publics et aux industriels, et dont les premiers démonstrateurs ont déjà été testés.

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Gestion de chantier ?

Les technologies numériques au service du chantier. Du démarrage des travaux à leur réception, en passant par les différentes phases de mise en œuvre, la FNTP et Accenture ont, en 2012, réalisé une étude identifiant la façon dont les technologies numériques pouvaient transformer la vie d’un chantier à un horizon de dix ans. A chaque étape, plusieurs évolutions notables pourraient ainsi permettre aux entreprises de gagner en efficacité et en compétitivité. La tablette tactile, par exemple, pourrait devenir un élément incontournable des chantiers de demain : dans la gestion des réserves, en facilitant leur identification (appareil photo intégré), leur suivi et leur partage avec le client, ou dans l’analyse en temps réel des conditions météorologiques et de trafic pour permettre au chef de chantier de déclencher, ou non, une phase de travaux, comme la mise en œuvre d’enrobés.

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Et après ?

Faire voler des ballons dirigeables pour transporter de lourdes charges.Et si les poutres de ponts, les gazoducs ou les pales d’éoliennes n’étaienEt si les poutres de ponts, les gazoducs ou les pales d’éoliennes n’étaient plus livrés par voies terrestres ou maritimes mais… par la voie des airs ? La société américaine Aeros affirme avoir mis au point un zeppelin capable de transporter des charges de 66 à 250 t sur plus de 5 000 km ! Décollant et atterrissant verticalement, ces ballons dirigeables nouvelle génération – l’ancienne n’avait plus la cote depuis l’incendie du « Hindenburg » en 1937 – pourraient trouver leur utilité sur certains chantiers difficiles d’accès. Le premier vol commercial est programmé pour 2016.

Imprimer des ouvrages de travaux publics.Elles seraient à la source de la « troisièmElles seraient à la source de la « troisième révolution industrielle ». Les imprimantes 3D, qui investissent le monde professionnel et trouvent déjà des applications dans celui de la construction (« Le Moniteur » du 25 avril 2014, p. 32), pourraient un jour permettre de réaliser des ouvrages de génie civil. C’est l’objectif poursuivi par certains au moyen de machines comme les grues-portiques robotisées de « Contour Crafting » (ci-contre), imaginées par le professeur Khoshnevis de l’USC (University of Southern California). Déjà, des prototypes de bâtiment ont été « imprimés » en taille réelle. A quand le premier pont ?

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