Conception et calcul des ponts en béton en application des Eurocodes François Toutlemonde IFSTTAR département Structures et Ouvrages d’Art Journée technique CETE de Lyon – COTITA Centre-Est « Concevoir, construire et gérer des structures durables en béton », F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 1 Lyon,1515 novembre 2011 novembre 2011 LES EUROCODES Les EUROCODES définissent des exigences fondamentales pour atteindre les « exigences essentielles » que sont : la SECURITE STRUCTURALE pour les personnes, les animaux domestiques… l’APTITUDE AU SERVICE, fonctionnement, confort… la ROBUSTESSE en cas de situations accidentelles la DURABILITE, compte tenu des conditions environnementales l’USAGE RAISONNE des RESSOURCES (développement durable) La référence aux Eurocodes en tant que règles techniques de justification de la fiabilité des ouvrages est obligatoire pour les marchés publics depuis avril 2010. Les EUROCODES sont moins directifs que les règlements antérieurs, ils laissent au concepteur et au calculateur PLUS DE LIBERTE dans le choix des méthodes et un PLUS HAUT NIVEAU DE RESPONSABILITE. F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 2 LES EUROCODES CES NORMES SUPPOSENT QUE : le choix du système structural et le projet de structure sont réalisés par un personnel suffisamment qualifié et expérimenté; l’exécution est confiée à un personnel suffisamment compétent et expérimenté; une surveillance et une maîtrise de la qualité adéquates sont assurées au cours du travail, à savoir dans les bureaux d’études, les usines, les entreprises et sur le chantier; les matériaux utilisés sont conformes aux normes appropriées; la structure bénéficiera de la maintenance adéquate; l’utilisation de la structure sera conforme aux hypothèses admises dans le projet. F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 3 NORMES NATIONALES TRANSPOSANT LES EUROCODES PLAN TYPE D’UN EUROCODE : • PAGE DE TITRE NATIONALE • AVANT-PROPOS NATIONAL • EUROCODE TEXTE PRINCIPAL • ANNEXES NORMATIVES NORME EUROPEENNE NORME FRANÇAISE • ANNEXES INFORMATIVES • ANNEXE NATIONALE NOTA : Pour pouvoir être appliqués en France, les Eurocodes ont dû être complétés par une « annexe nationale ». En effet, puisque le niveau de fiabilité des ouvrages reste une décision propre à chaque pays, certains paramètres (coefficient de sécurité par exemple) sont à fixer au niveau national. Ils seront indiqués dans une annexe qui fournit également des éléments complémentaires permettant l’application de l’Eurocode en France. F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 4 LA COLLECTION DES EUROCODES EN 1990 Eurocode 0 : Bases de calcul des structures Nb Normes 2 EN 1991 Eurocode 1 : Actions sur les structures 10 EN 1992 Eurocode 2 : Calcul des structures en béton 4 EN 1993 Eurocode 3 : Calcul des structures en acier 20 EN 1994 Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-béton 3 EN 1995 Eurocode 5 : Calcul des structures en bois 3 EN 1996 Eurocode 6 : Calcul des structures en maçonnerie 4 EN 1997 Eurocode 7 : Calcul géotechnique 2 EN 1998 Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes 6 EN 1999 Eurocode 9 : Calcul des structures en alliages d’aluminium 5 total 59 (5000 pages) Nomenclature (ex.) NF EN 1992-2 (/NA) : ponts en béton – calcul et dispositions constructives (annexe nationale) F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 5 LES EUROCODES POUR LA CONCEPTION D’UN PONT EN BETON EUROCODE PARTIE D’EUROCODE Texte principal EN 1990 –Bases de calcul des structures EN 1991 : Eurocode 1 – Actions sur les structures Annexe A2 EN 1997 : Eurocode 7 – Calcul géotechnique EN 1998 : Eurocode 8 – Calcul des structures pour leur résistance aux séismes Exigences fondamentales. Principes de la méthode des coefficients partiels. Application aux ponts (combinaisons d’actions). Annexe E Exigences et règles de calcul pour les appareils d’appui structuraux, les joints de dilatation, les dispositifs de retenue et les câbles. Partie 1-1 Poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments (pour les ponts, partie traitant des actions dues au poids propre). Partie 1-3 Charges de neige (pour certains types de ponts routiers et de passerelles, en cours d’exécution ou en service). Partie 1-4 Actions due au vent (détermination des forces quasi statistiques dues au vent sur les piles et les tabliers de ponts de géométrie « classique ». Partie 1-5 Actions thermiques. Partie 1-6 Actions en cours d’exécution. Partie 1-7 Actions accidentelles (actions dues aux chocs de véhicules routiers, de trains, de bateaux sur les piles et les tabliers de ponts). Partie 2 EN 1992 : Eurocode 2 – Calcul des structures en béton TITRE ET/OU OBJET Partie 1-1 Charges sur les ponts dues au trafic (ponts routiers, passerelles, ponts ferroviaires). Règles générales et règles pour les bâtiments. Partie 2 Ponts en béton (règles de calcul et dispositions constructives). Partie 1 Calcul des fondations. Partie 1 Règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments. Partie 2 Ponts. Partie 5 Fondations, structures de soutènement et aspects géotechniques. F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 6 Plan de l’Eurocode 2 et contenu des « sections » 1. Généralités. Domaine d’application du Code, références normatives, hypothèses de conception, calcul, exécution et maintenance de la structure, distinction entre Principes et Règles d’application, Définitions et Symboles. 2. Bases de calcul. Références aux EN 1990 et 1991. Prise en compte des effets thermiques, des tassements différentiels, de la précontrainte, du retrait et du fluage, valeurs des γ spécifiques aux matériaux. 3. Matériaux. Propriétés du béton, modèles de calcul ; propriétés des armatures de béton armé et de béton précontraint. 4. Durabilité et Enrobage des armatures. L’environnement de la structure pour sa conception vis-àvis de la durabilité et « durée d’utilisation de projet ». Détermination de l’enrobage. 5. Analyse structurale. Modélisation géométrique de la structure et méthodes de détermination des sollicitations, déformations et déplacements : analyse linéaire, analyse linéaire avec redistribution, analyse plastique, analyse non linéaire. Effets du second ordre sous sollicitation axiale : Etude par 4 méthodes : méthode générale par étude non linéaire, méthode basée sur la rigidité, méthode basée sur un coefficient d’amplification du moment, méthode basée sur la courbure. Structures et éléments de structure en béton précontraint, rupture fragile, force maximale à la mise en tension, pertes de précontrainte, prise en compte de la précontrainte dans l’analyse structurale, Effets de la précontrainte à l’ELU et à l’ELS. F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 7 6. États Limites Ultimes. Résistance en flexion. Calcul de la résistance à l’effort tranchant par une méthode de bielles d’inclinaison variable, détermination du cisaillement admissible des dalles aussi bien à l’effort tranchant qu’au cisaillement longitudinal à la jonction âme-nervure. Torsion. Poinçonnement.Analyses par bielles et tirants. Fatigue. 7. États Limites de Service. Limitation des contraintes. Maîtrise de la fissuration (ouverture limite de fissure en fonction du type de structure et de l’environnement et méthodes d’obtention : ferraillage minimum, méthode forfaitaire, calcul d’ouverture). Limitation des flèches. 8. Dispositions constructives relatives aux armatures de BA et BP. Espacement des barres mandrins de cintrage, ancrage et adhérence, crochets normalisés, recouvrement et coutures, barres en paquets, disposition des armatures de précontrainte, transfert de précontrainte par fils de prétension, ancrages et coupleurs de post-tension. 9. Dispositions constructives relatives aux éléments et règles particulières. Définition des pourcentages mini d’armatures selon type d’éléments 10. Règles additionnelles pour les éléments et les structures préfabriquées. Effets des traitements thermiques et ces effets sur la résistance, le fluage et le retrait du béton et sur la relaxation de l’acier de précontrainte. Règles particulières de conception et dispositions constructives pour les jonctions. 11. Structures en béton de granulats légers. 12. Structures en béton non armé ou faiblement armé F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 8 ANNEXES A (Informative) Modification des cœfficients partiels relatifs aux matériaux B (Informative) Déformations dues au fluage et au retrait C (Normative) Propriétés des armatures compatibles avec l’utilisation de cet Eurocode D (Informative) Méthode de calcul détaillée des pertes de précontrainte par relaxation E (Informative) Classes indicatives de résistance pour la durabilité F (Informative) Expressions pour le calcul des armatures tendues dans les situations de contraintes planes G (Informative) Interaction sol-structure H (Informative) Effets globaux du second ordre sur les structures I (Informative) Analyse des planchers-dalles et des voiles de contreventement J (Informative) Dispositions constructives pour des cas particuliers F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 9 Partie ponts (EN 1992-2) Même plan Environ 100 pages sont rajoutées aux 250 pages de la partie 1-1 Les articles qui s’appliquent en totalité ne sont pas repris Numérotation des clauses la clause 3.1.6 (101) P remplace 3.1.6(1) P « P » indique un principe la clause 5.8.4(105) est nouvelle et vient après la clause 5.8.4 (4) la section 113 est nouvelle et vient après la section 12. F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 10 Partie ponts (EN 1992-2) - Compléments principaux Section 3. Classes de résistance adaptées Section 4. Des précisions sur les classes d’exposition à retenir Section 5. Précision des conditions d’application des méthodes de calcul non-linéaires des calculs d’instabilité et des méthodes linéaires avec redistribution Section 6. Prévention de la rupture fragile pour le béton précontraint Précisions sur les vérifications d’effort tranchant et de torsion Compléments sur les vérifications en fatigue Eléments de membrane Section 7. Modification des valeurs cibles de maîtrise de la fissuration Section 8. Dispositions constructives complémentaires pour la précontrainte (coupleurs) Section 113. Calcul des phases d’exécution : généralités, actions en cours d’exécution, critères de vérification F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 11 Partie ponts (EN 1992-2) Compléments principaux (suite) Annexe B. Complément sur le retrait-fluage (BHP et éléments épais) Annexe J. Pressions localisées, zones d’ancrage Annexe KK. Effets structurels induits par le comportement différé du béton Annexe LL. Eléments de plaque en béton Annexe MM. Effort tranchant et flexion transversale (règles de cumul) Annexe NN. Etendue de contrainte équivalente … pour les vérifications à la fatigue Annexe OO. Régions de discontinuité types pour les ponts Annexe PP. Format de sécurité pour l’analyse non-linéaire Annexe QQ. Maîtrise de la fissuration par cisaillement des âmes F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 12 Annexes nationales (NF EN 1992-1-1 NA et NF EN 1992-2 NA) Application dans le pays où est situé l’ouvrage Même plan – numérotation en référence aux clauses du texte principal Les articles sans modification ni changement ne sont pas repris Certains pays reprennent toutes les valeurs recommandées : pas d’AN (ex. Luxembourg) Textes volontairement courts et limités : - au choix de la valeur des NDP - au choix d’alternatives ouvertes - à quelques compléments non contradictoires 31 pages pour l’AN de l’EN 1992-1-1 16 pages pour l’AN de l’EN 1992-2 F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 13 Annexes nationales (NF EN 1992-1-1 NA et NF EN 1992-2 NA) Principales clauses développées ou avec fort écart vis-à-vis des valeurs recommandées Partie 1-1 Section 2 : précisions sur prise en compte du retrait dans les bâtiments Section 3 : attention attirée sur la valeur du module du béton et la justification ELS nécessaire lorsqu’on utilise des aciers HLE de fyk = 600 MPa Section 4 : très nombreuses et importantes précisions pour le choix des classes d’exposition et les modulations permettant de déterminer l’enrobage (cf. ci-après) Section 5 : modifications de coefficients liés à la force de précontrainte (tension des câbles à un niveau élevé dans la pratique française) Section 6 : modification du cisaillement résistant dans les dalles sous effort tranchant avec redistribution – précision sur le calcul en fatigue (résistance des armatures) Section 7 : ouvertures limites des fissures et précisions sur la méthode de calcul – tableau des élancements types permettant de se dispenser du calcul des flèches Section 9 : nombreuses précisions et adaptations sur les ferraillages minimums et dispositions de ferraillage d’éléments courants de bâtiment Annexe B : complétée par l’annexe de la partie ponts pour les BHP Annexe E (issue de la NF EN 206) : rendue normative F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 14 Annexes nationales (NF EN 1992-1-1 NA et NF EN 1992-2 NA) Principales clauses développées ou avec fort écart vis-à-vis des valeurs recommandées Partie 2 Section 3 : choix de résistances C20/25 à C90/105 Section 5 : simplification du calcul « en fourchette » de la précontrainte sous certaines conditions Section 6 : explicitation des méthodes de prévention de la rupture fragile – reconduction d’un cisaillement résistant des dalles plus élevé que la valeur recommandée, cf AN de la partie 1-1. – complément sur la dispense de vérification à la fatigue Section 7 : précisions sur les ouvertures de fissure maximales selon les classes d’exposition, la limitation à l’effort tranchant, une méthode simplifiée alternative de maîtrise des ouvertures de fissure Section 9 : précision sur le ferraillage de peau Annexe J : mention explicite du guide du Sétra sur les ancrages de précontrainte Annexe QQ : précision sur les vérifications du cisaillement d’effort tranchant à l’ELS dans les éléments précontraints F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 15 Non contenu dans l’Eurocode 2 Bases de calcul, combinaison des actions, objectifs de fiabilité, modélisation et valeur des actions (EN 1990 et 1991) Matériau béton (EN 206-1 et NF EN 206-1/ A1 et A2) Normes aciers (EN 10080 armatures passives, EN 10138 aciers de précontrainte) Exécution (fascicule 65 / future NF EN 13670) Essais (béton frais NF EN 12350 – béton durci NF EN 12390) Systèmes de précontrainte et agrément technique des procédés de précontrainte (ETAG 013) Produits préfabriqués en béton (NF EN 13369 et normes de produits) Dispositions et principes liés à la conception parasismique (EN 1998) Spécificités des fondations (EN 1997) avec pour l’application en France NF P 94 261 (fondations superficielles) et NF P 262 (fondations sur pieux) Réception des ouvrages (cf guide Sétra épreuves de chargement) Autres guides (prévention RAG, RSI, gel…) F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 16 Principaux changements induits par l’application de l’EC2 Définition des charges : portée comptée entre axes et non entre nus, mais pour structures encastrées moment au nu. Charges de l’EN 1991 notamment charges sur les ponts - charge de référence essieu de 300 kN (ELS rare) sur 2 surfaces 0.4 m x 0.4 m - description de l’action thermique L’environnement des ouvrages est exprimé en termes de classes d’exposition. Les vérifications de durabilité (enrobage et contrôle de l’ouverture des fissures) seront liées aux classes d’exposition et à la D.U.P. (100 ans par défaut) Combinaisons d’actions EN 1990 en référence aux Situations de projet durables, qui se réfèrent aux conditions d’utilisation normale; Situations de projet transitoires, qui se réfèrent à des conditions temporaires applicables à la structure, par exemple en cours d’exécution ou de réparation; Situations de projet accidentelles, qui se réfèrent à des conditions exceptionnelles applicables à la structure ou à son exposition, par exemple à un incendie, à un choc, ou aux conséquences d’une défaillance localisée; situations de projet sismiques, qui se réfèrent à des conditions applicables à la structure lorsqu’elle est soumise à un séisme F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 17 DUREE D’UTILISATION DE PROJET : en référence à l’EN 1990 et son AN CLASSES D’EXPOSITION : en référence à l’EN 206 avec compléments / précisions en AN voir explications détaillées ci-après Durée d’utilisation de projet Durée pendant laquelle une structure ou une de ses parties est censée pouvoir être utilisée comme prévu en faisant l’objet de la maintenance escomptée, mais sans qu’il soit nécessaire d’effectuer des réparations majeures. CATÉGORIE DE DURÉE DE SERVICE DURÉE DE SERVICE AN F 1 10 10 2 10-25 25 3 15-30 25 STRUCTURES AGRICOLES ET SIMILAIRES 4 50 50 BÂTIMENTS ET AUTRES STRUCTURES COURANTES 5 100 100 BÂTIMENTS MONUMENTAUX PONTS ET AUTRES OUVRAGES DE GÉNIE CIVIL EXEMPLES STRUCTURES PROVISOIRES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX REMPLAÇABLES F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 18 Principaux changements induits par l’application de l’EC2 (*) ACTIONS VALEUR REPRESENTATIVE NOTATION SYMBOLIQUE BASES DE DETERMINATION Permanentes Caractéristique Gk Fractiles 5 % et 95 % Variables Caractéristique Qk(**) Période de retour(*) Accidentelles De calcul Ad Valeur nominale Sismiques Caractéristique ou de calcul AEk ou AEd Période de retour ou valeur nominale (**) PERIODE DE RETOUR : -charges d’exploitation des bâtiments : 50 ans AUTRES VALEURS REPRESENTATIVES D’UNE ACTION VARIABLE : - actions climatiques : 50 ans -la valeur de combinaison, notée ψ0Qk; - charges sur les ponts dues au trafic : 1 000 ans - la valeur fréquente, notée ψ1Qk; - actions sismiques : 475 ans - la valeur quasi permanente, notée ψ2Qk. L’AN de l’EN 1990 impose pour les ponts aux ELU l’expression « de base » 6.10 pour les situations de projet durables et transitoires De façon simplifiée 1,35 G + 1,5 Q Autres combinaisons : EN 1990 clauses 6.4.3(ELU) 6.5.3 (ELS) F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 19 SECTION 3 - MATERIAUX BETON Le BETON est défini par sa RESISTANCE CARACTERISTIQUE A LA COMPRESSION sur cylindre à 28 jours notée fck. fck est compris entre 12 et 90 MPa (la classe maxi admise est un NDP) Relation avec la résistance sur cube (nomenclature double) fcm = fck + 8 Les autres propriétés s’en déduisent : tableau 3.1, fluage et retrait (3.1.4) Module et résistance en traction + faibles que dans le BAEL Attention à la variabilité du module Pour structures sensibles, identification spécifique recommandée (cf. aussi propriétés de retrait / fluage) COURBES CONTRAINTES – DEFORMATIONS - loi de Sargin pour analyse structurale non linéaire - Courbe parabole rectangle - Courbe bilinéaire F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 20 SECTION 4 – DURABILITE ET ENROBAGE DES ARMATURES L’ENROBAGE (distance nu de l’armature – bord libre) EST FONCTION : DES CONDITIONS D’ADHERENCE DES CLASSES D’EXPOSITION DE LA DUREE D’UTILISATION DU PROJET DU TYPE D’ARMATURE / ACIER AU CARBONE, INOX DE LA QUALITE DU BETON DU TYPE DE CONTRÔLE QUALITE : BETON ET ARMATURES IL INTEGRE UNE MARGE POUR TOLERANCE D’EXECUTION cnom = cmin + ∆cdev ∆cdev marge pour tolérances d’exécution (10mm recommandés) cmin,b enrobage minimal vis-à-vis des exigences d’adhérence cmin,du r enrobage minimal vis-à-vis des conditions d’environnement ∆cdur,γ marge de sécurité (0 recommandé) ∆cdur,s réduction en cas d’acier inoxydable ∆cdur,add réduction en cas de protection supplémentaire F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 21 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES POINTS PARTICULIERS DU DIMENSIONNEMENT EN FLEXION Coefficients d’équivalence plus de valeur formalisée forfaitaire, tenir compte du fluage le cas échéant Diagramme linéaire équivalent pour les BHP il y a variation à la fois de la hauteur (λ) et du coefficient multiplicatif de la résistance (η) Pivots plus de limite formalisée restrictive pour le pivot A néanmoins l’optimum ou le moment maximum ne sont pas forcément atteints avec une déformation εud - Disparition du pivot A avec le diagramme acier avec branche horizontale, - Pivot A très « éloigné » avec la branche inclinée et µAB= 0.056 F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 22 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES EFFORT TRANCHANT Procédure générale VEd effort tranchant agissant de calcul VRd,c effort tranchant résistant en l’absence d’armatures VRd,s effort tranchant repris par les armatures transversales VRd,max effort tranchant maximal équilibré par les bielles ARMATURES D’EFFORT TRANCHANT VEd ≤ VRd,c : aucune armature transversale (ou ferraillage minimal) VEd > VRd,c : armatures transversales requises et VEd ≤ VRd,s (+ Vccd + Vtd) Pas de continuité des 2 domaines COMPRESSION DES BIELLES VEd ≤ VRd,max : limite avant écrasement des bielles de compression Bielles d’inclinaison variable F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 23 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES EFFORT TRANCHANT le terme VRd,c « contribution du béton » tient compte d’un fonctionnement en arc avec participation du tirant Effort tranchant résistant sans armature VRd,c = [0.18/γc k (100 ρl fck)1/3+0.15 σcp] bwd et VRd,c > (vmin+k1 σcp] bwd Effet d’échelle Effet du pourcentage d’armatures longitudinales Effet de la compression moyenne (précontrainte) σcp = NEd/Ac < 0,2 fcd Forte modification de vmin dans l’annexe nationale pour les dalles avec effet de redistribution : 0,34/γc fck1/2 F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 24 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES EFFORT TRANCHANT les bielles peuvent avoir une inclinaison variable Physiquement les bielles s’inclinent lorsqu’on a une compression importante F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 25 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES EFFORT TRANCHANT effort repris par les armatures transversales (calcul d’équilibre) F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 26 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES EFFORT TRANCHANT effort équilibré par les bielles F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 27 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES EFFORT TRANCHANT conséquence de l’inclinaison des bielles F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 28 SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES EFFORT TRANCHANT : conclusion La méthode des bielles d’inclinaison variable permet de réduire les aciers transversaux d’un facteur jusqu’à 2 environ mais il y a un surcoût en longueur d’ancrage et en aciers longitudinaux : à optimiser Pour les âmes de pont on doit aussi vérifier le cisaillement aux ELS (annexe QQ) et il est alors raisonnable de ne pas trop incliner les bielles par rapport à leur angle dans un calcul élastique. Pour le BA suggestion d’angle limite 34 ° cf. EN 1992-1-1 AN 7.3.1(10) et EN 1992-2 AN 6.8.1 (102). Aux abouts justification spéciale de la bielle d’about, les contraintes d’ancrage des aciers incitent à ne pas l’incliner. POINÇONNEMENT : à noter Les charges de référence de l’EN 1991 sont élevées (roue LM2) mais la vérification au poinçonnement tient compte d’une diffusion sur le « contour de référence » Attention pas de majoration de vmin comme pour l’effort tranchant résistant des dalles PLAQUES ET CUMUL FLEXION - CISAILLEMENTS : articuler plusieurs clauses EN 1992-1-1 6.2.4, EN 1992-1-1 annexe F, En 1992-2 6.8.7, EN 1992-2 annexes LL et MM F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 29 SECTION 7 – ETATS LIMITES DE SERVICE Les vérifications vis-à-vis des conditions de service sont définies en référence à : • Une limitation des contraintes en service; - limitation de la contrainte de compression du béton - limitation de la contrainte de traction de l’acier • Des états limites de fissuration ; - La vérification a pour objet de s’assurer que l’ouverture maximale calculée des fissures n’excède pas une limite, fonction en particulier de la classe d’exposition - La limitation de l’ouverture des fissures est obtenue en prévoyant un pourcentage minimal d’armatures passives et en limitant les distances entre les barres et les diamètres de celles-ci • Des états limites de déformation. - Flèches limitées en fonction du type d’ouvrage - rarement pertinent pour les ponts - le cas échéant vérification des ponts souples et passerelles vis-à-vis des vibrations F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 30 SECTION 7 – ETATS LIMITES DE SERVICE LIMITATION DES CONTRAINTES : recommandé A noter également : - clause 7.3.1 (110) dispense de vérification de fatigue et d’ouverture de fissure pour armatures de tranchant où bielle d’inclinaison limitée ou BP avec critère annexe QQ - critère « rustique » de contrôle de l’ouverture de fissure par une limitation de σst selon EN 1992-2 selon clause 7.3.3 (101) : σst < 600 ou 1000 wk F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 31 SECTION 7 – ETATS LIMITES DE SERVICE MAÎTRISE DE LA FISSURATION VALEURS RECOMMANDÉES D’OUVERTURE DES FISSURES EN FONCTION DE LA CLASSE D’EXPOSITION : ici tableau 7.1 N Classe d’exposition X0, XC1 XC2, XC3, XC4 XD1, XD2, XS1, XS2, XS3 Éléments en béton armé et éléments en béton précontraint à armatures non adhérentes Éléments en béton précontraint à armatures adhérentes Combinaison quasipermanente des charges Combinaison fréquente des charges 0,4 0,2 0,3 0,2 Décompression Attention tableaux 7.1 N (recommandé EN 1992-1-1), 7.1 NF (Annexe nationale EN 1992-1-1) 7.101N (recommandé EN 1992-2) et 7.101NF (Annexe Nationale EN 1992-2) tous différents F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 32 SECTION 7 – ETATS LIMITES DE SERVICE MAÎTRISE DE LA FISSURATION Pour l’application aux ponts en France : tableau 7.101 NF clause 7.3.3 sans calcul direct peu économique et peu recommandée pour les ponts (domaine de validation plutôt associé aux poutres de bâtiment) ⇒ utiliser clause 7.3.4 (calcul direct) ou 7.3.3(101) de l’AN F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 33 SECTION 7 – ETATS LIMITES DE SERVICE MAÎTRISE DE LA FISSURATION METHODE AVEC CALCUL DE w hc,eff=min( 2.5(h-d) ; (h-x)/3 , h/2) hauteur de la section effective de béton « fonctionnant en tirant » Entre 2 fissures espacées au maximum de sr,max, la contrainte dans le béton atteint fct,eff Une bonne résistance en traction du béton est favorable F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 34 SECTION 7 – ETATS LIMITES DE SERVICE MAÎTRISE DE LA FISSURATION METHODE AVEC CALCUL DE w Aciers de petit diamètre favorisés… ne pas en abuser ! On retrouve des limitations de contraintes dans les aciers analogues aux conséquences de la notion de « fissuration préjudiciable » Efficacité des aciers diminuée si trop forts enrobages F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 35 Principaux guides utiles pour l’application de l’EC2 en lien avec les questions de durabilité Guides Sétra « L’Eurocode 2 : application aux ponts-routes en béton » (mars 2008) « Application des Eurocodes par le Maître d’Ouvrage. Le programme d’un ouvrage d’art aux Eurocodes » (janvier 2008 et actualisation 2010) Guides techniques LPC « Structures en béton conçues avec l’Eurocode 2. Note technique sur les dispositions relatives à l’enrobage pour l’application en France » (novembre 2005) « Maîtrise de la durabilité des ouvrages d’art en béton. Application de l’approche performantielle. Recommandations provisoires » (mars 2010) Guide EFB Guide d’aide au choix des classes d’exposition (mars 2011) Document AFGC « Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages – Indicateurs de durabilité » (juillet 2004) F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 36 Qu’est-ce qui change vraiment avec les Eurocodes ? Le formalisme de vérification, mais pas le fonctionnement du béton armé !!! • Peu de différence au final dans les quantités • Une nécessité accrue d’interprétation (méthodes alternatives, principes expliqués dans les situations simples seulement, parois épaisses et gros aciers un peu hors cible…) • Des reports possibles entre types d’armature • Une « continuité » BA – BP • Une augmentation probable du volume des études (justifications fatigue, ouverture des fissures…) Une insistance accrue sur l’expression de la durabilité : • Formalisation dans l’enrobage et le contrôle de l’ouverture des fissures • La durabilité peut déterminer le choix du béton • D’où nécessité d’anticiper la discussion dans le projet Une responsabilisation du concepteur F Toutlemonde, IFSTTAR - Lyon 15 novembre 2011 37
