Comment les innovations en matière de pilotis et l'ingénierie personnalisée façonnent la construction

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Le secteur de la construction accorde une grande importance aux équipements spécialement conçus pour être efficaces et fiables. Après la crise du Covid, les fabricants et les opérateurs d'équipements sont devenus plus conscients de l'importance de la durabilité à l'échelle mondiale et de la nécessité d'une chaîne d'approvisionnement industrielle résiliente.

Les appareils de battage vibratoire utilisent des vibrations verticales pour enfoncer les pieux dans le sol, réduisant ainsi la perturbation du sol et la génération de déblais pour améliorer l'efficacité du site et les objectifs de productivité.

La demande croissante en matière de pieux et d'amélioration des sols découle de l'expansion des infrastructures et de la construction, tant au niveau mondial que local. L'urbanisation, les activités industrielles et le besoin de fondations stables dans toutes les conditions de sol stimulent ce marché.

Le lien entre durabilité des machines de battage, réduction des temps d'arrêt et respect de l'environnement devient de plus en plus évident. Dans les installations de palans, les exigences en termes de puissance, de vitesse, de précision et de fiabilité se croisent.

Pour les OEM, l’approvisionnement en composants durables est essentiel, non seulement pour les performances opérationnelles, mais également pour répondre aux normes environnementales, sociales et de gouvernance d’entreprise (ESG).

Selon Grandview Research, le marché mondial des machines de battage de pieux a dépassé les 5 milliards de dollars américains en 2023, avec un taux de croissance annuel prévu de 4,2 % jusqu'en 2030. Les projets d'énergie renouvelable, tels que l'éolien, le solaire et la géothermie, sont les principaux moteurs de cette croissance, car l'énergie durable a un impact sur la construction commerciale et résidentielle.

Les méthodes de construction inefficaces et polluantes sont de plus en plus délaissées. L'accent est mis sur l'amélioration de l'efficacité des chantiers, la réduction de la consommation d'énergie et la diminution des émissions, en raison de la hausse des coûts, de réglementations plus strictes et de pressions environnementales.

En 2023, la Federation of Piling Specialists (FPS), basée au Royaume-Uni, a lancé une charte de durabilité pour soutenir la réduction des émissions de carbone et des pratiques ESG plus larges. La charte établit des normes minimales pour les membres, couvrant à la fois les opérations sur site et les pratiques de l'entreprise.

Le forum international sur le développement durable Construction21 a récemment établi un lien entre l’impact environnemental et les temps d’arrêt imprévus qui peuvent résulter de problèmes de maintenance des équipements.

Les projets de longue durée peuvent avoir des répercussions sur la pollution de surface et atmosphérique, car ils ouvrent une plus grande fenêtre de ruissellement ou de dégradation des habitats. Pour rester compétitif, il faut éviter les pièges environnementaux et réglementaires, tout en atténuant les dépassements de temps et de coûts.

Pressions exercées sur les entrepreneurs de pieux
Roger Bullivant Limited fabrique des machines telles que la nouvelle plate-forme de battage vibratoire 4500, illustrée, destinée aux applications de battage et d'amélioration des sols.

Les entrepreneurs de battage de pilotis sont confrontés à une pression croissante pour optimiser l'efficacité du site tout en réduisant les déchets et en maximisant la flexibilité d'installation, en optimisant les méthodes d'amélioration de la stabilisation du sol et en améliorant les propriétés géotechniques des sols fragiles.

Différentes méthodes sont employées pour répondre aux exigences de qualité, de profondeur et de charge du sol avec des techniques telles que les colonnes de pierre vibratoires, le forage rotatif et le déplacement hélicoïdal continu sélectionnés en fonction des conditions spécifiques du site et des exigences du projet.

Les appareils de battage sont des machines complexes qui doivent être conçues pour appliquer une force considérable avec une grande précision. Les opérateurs dépendent d'équipements adaptés aux exigences spécifiques du site, aux réglementations environnementales, aux ordonnances locales et aux besoins de productivité.

L'attrait des colonnes en pierre vibratoires dans des secteurs tels que la construction de bâtiments commerciaux et résidentiels est leur capacité à améliorer la densité et la résistance du sol, à minimiser le risque de propagation de contaminants et à ne produire aucun déchet.

Cela peut être idéal pour les sols fragiles et artificiels nécessitant une capacité de charge accrue du sol, aidant à atténuer les problèmes de tassement et à accélérer la consolidation, particulièrement utile pour les projets impliquant des sols contaminés.

Miser sur la productivité

Roger Bullivant, spécialiste du secteur de la construction, fabrique des machines destinées à ses propres applications de battage et d'amélioration des sols. L'entreprise recherchait une solution technique pour résoudre les problèmes de performance et de fiabilité des composants de levage qui entraînaient des heures perdues et une diminution de la vitesse sur le terrain.

Les problèmes de chaîne d'approvisionnement en main-d'œuvre de fabrication post-pandémie ont été attribués à la disponibilité fluctuante des pièces et aux retards de production. Pour trouver une solution, Roger Bullivant Limited s'est associé à Koppen & Lethem, un développeur d'équipements hydrauliques basé au Royaume-Uni et distributeur de produits Paccar Winch, notamment de treuils et de palans Braden.

Koppen & Lethem a travaillé en étroite collaboration avec le fabricant de machines de battage pour concevoir un système de levage bidirectionnel personnalisé adapté à ses spécifications et exigences, facilitant une évaluation approfondie des besoins et une collaboration entre les équipes d'ingénierie. Ils ont décidé de repenser un palan de battage bidirectionnel avec une conception à boucle fixe où les câbles sont solidement ancrés aux deux extrémités - pour assurer un positionnement précis et un fonctionnement efficace et constant.

Cette approche a été appuyée par des images détaillées de l'équipement Roger Bullivant et de la configuration unique du palan. Les défis de conception et d'exploitation ont été mis en évidence, ainsi que des attentes claires en matière d'assurance qualité et de capacités de pièces et de production qui permettraient de soutenir les performances des machines à cycle de service élevé, l'efficacité du site et la longévité des composants.

Pour répondre à ces exigences, Braden a conçu une variante de son CH210A pour créer un palan « en boucle » bidirectionnel avec une traction de ligne de première couche de 21 000 lb. Une partie de la ligne s'enroule tandis que l'autre se déroule, pour un contrôle avancé et une manipulation de la tête de forage. Le nouveau système a été intégré à la machine de battage vibratoire 4500 de Roger Bullivant Limited, améliorant considérablement la précision, la productivité et la durabilité des composants.

Selon Gavin Davies, directeur général de Koppen & Lethem, l’objectif était de créer une solution fiable capable de résister aux exigences élevées du marché. « L’augmentation de la productivité est primordiale », a-t-il souligné, soulignant l’importance de la précision et des performances dans les opérations de battage.

Câble double activé
Les appareils de battage sont conçus pour appliquer une force considérable avec une grande précision. Lorsque des palans sont utilisés, les exigences en matière de puissance, de vitesse, de précision et de fiabilité se croisent.

Les palans de la série Braden CH sont conçus pour résister aux conditions exigeantes des opérations de construction lourdes avec un embrayage à roue libre et un engrenage de réduction planétaire étanche à haute efficacité pour des performances en service continu.

La nouvelle variante de palan CH210A est dotée d'un système de boucle avec des câbles solidement ancrés aux deux extrémités, garantissant un positionnement précis et un fonctionnement cohérent.

Par rapport à une spécification standard de 200 bars, le palan conçu selon les spécifications de l'équipementier de battage vibro du constructeur peut supporter des pressions de fonctionnement plus élevées, en travaillant en conjonction avec un moteur à piston pouvant fonctionner à 300 bars. Cela permet une plus grande force lors de l'enfoncement ou de l'extraction de pieux dans des conditions de sol denses ou difficiles.

La conception du palan est censée assurer un meilleur contrôle de l'équipement, réduire les temps d'arrêt et améliorer l'efficacité du chantier. Le système peut mieux utiliser des câbles métalliques plus résistants et a été conçu pour une durée de vie améliorée à un régime plus élevé et un couple d'entrée plus élevé.

« Le treuil à boucle CH210 était une spécification difficile », a déclaré Davies. « Une partie du câble passe par-dessus et est montée sur le dessus et une autre est montée par-dessous, elle peut être tirée vers le haut et vers le bas. »

« Le battage est un secteur de marché concurrentiel, le rapport qualité-prix est crucial », a-t-il poursuivi. « Nous avons donc décidé de monter les câbles aux deux extrémités à l'intérieur du tambour de levage. Le tambour a été rainuré car la gestion des câbles était cruciale. »

Le coût réel des temps d’arrêt imprévus

Lorsque des équipements de construction tombent en panne, cela augmente non seulement le coût de possession, mais allonge également les délais des projets. Les projets prolongés peuvent entraîner des conséquences environnementales négatives, telles qu'une augmentation des émissions et du ruissellement, tout en affectant la perception du profil de durabilité de l'entreprise.

Selon Aberdeen Strategy & Research, le coût moyen des temps d’arrêt dans tous les secteurs était estimé à 260 000 dollars par heure en 2016, ce qui équivaut à environ 340 000 dollars par heure aujourd’hui, corrigé de l’inflation. La réduction des temps d’arrêt permet de réduire les coûts de main-d’œuvre, d’améliorer l’efficacité du site et de réduire l’empreinte carbone, conformément aux objectifs ESG.

Des techniques telles que le battage vibratoire, qui ne produit pas de déblais et peut aider à atténuer le ruissellement des polluants sur les chantiers de construction, à améliorer l'efficacité du chantier et à renforcer la conservation écologique, ont connu des développements importants au cours des dernières décennies.

L’optimisation des performances des composants de levage joue un rôle essentiel pour atténuer les arrêts de travail inattendus et prolonger la durée de vie des équipements de battage.

Pour les équipementiers comme Roger Bullivant, dans un secteur où les temps d'arrêt peuvent avoir un impact direct sur les résultats environnementaux et financiers, l'optimisation des relations au sein de la chaîne d'approvisionnement de fabrication, les performances des composants de levage et la fiabilité des machines de battage pourraient être considérées comme essentielles.

« Dans les années 1970 et 1980, dans les industries du Royaume-Uni et, je pense, dans le reste du monde, il y avait des salles remplies d'ingénieurs », a déclaré Davies. « Une personne s'occupait des treuils, il y avait une équipe d'hydraulique, une équipe d'électronique.

Une variante du BRADEN CH 210A, un palan « en boucle » bidirectionnel, a été conçue pour répondre aux exigences d'application de Roger Bullivant Limited.

« Chez les constructeurs de petite et moyenne taille, les grands services d'ingénierie n'existent plus. C'est pourquoi les travaux d'ingénierie spécialisés, comme le treuil, l'hydraulique ou la commande à distance, sont réalisés par Koppen & Lethem pour le compte du constructeur. Tout ce que nous faisons est personnalisé en fonction du client. C'est ce qu'il attend de nous. »

L'avenir du marché des machines à empiler

Le marché des machines de battage continue de croître à mesure que les projets d'infrastructure nécessitant des solutions dynamiques d'amélioration et de stabilisation des sols stimulent la demande d'équipements qui s'alignent sur les objectifs de durabilité et les exigences opérationnelles des entreprises de construction.

Roger Bullivant Limited intègre déjà des palans de battage CH210A supplémentaires à sa flotte d'appareils spécialisés, améliorant ainsi encore ses capacités d'amélioration des sols et son efficacité énergétique.

Andrew Clarke, directeur national des opérations de battage chez Roger Bullivant Limited, a déclaré : « L'introduction de la nouvelle plate-forme de battage vibratoire 4500 est un autre excellent ajout à notre flotte, renforçant les capacités de notre département GI et améliorant l'efficacité énergétique et les émissions. Par conséquent, cela nous aide à atteindre nos objectifs de réduction de notre empreinte carbone d'ici 2030. »

Les solutions d'ingénierie adaptées aux besoins des clients sont un élément essentiel dans un environnement concurrentiel. En gardant les équipements opérationnels et en évitant les retards inutiles, les entreprises de construction peuvent atteindre les objectifs ESG tout en augmentant la productivité du chantier.

Todd Razor est un conteur basé dans le Midwest des États-Unis qui couvre les acteurs et les tendances de l'industrie dans les technologies de la construction, de la fabrication et de la manutention des matériaux dans le monde entier.

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