CSTB_3 feu

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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 1/321/32

Dhionis DHIMA

Comportement au Feu desStructures en Bton

Eurocode 2-1.2(EN1992-1-2)


Prsentation rapide de l'Eurocode 2 partie 1-2

Exigences fondamentales Mthodes de vrification

Proprits des matriaux Les rgles simples Modles de calcul simplifis Modles de calcul avancs

Comportement au feu de la structure d'un btiment (modle avanc)

Actions ISO R834 Actions non prdtermines "feu naturel"

Conclusion

CONTENU DE LA PRESENTATION

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EXIGENCES FONDAMENTALES

La structure conserve la fonction porteuse (R)pendant toute la dure d'exposition au feu requise

Les critres de dformations si : Objectifs de protection Influence sur les lments sparatifs

Pas de critre de dformation si : efficacit de la protection value selon EN 13381 (1 4) lment sparatif satisfait les exigences d'un feu

conventionnel


Action thermique prdtermine ISO R834 :

modles de calcul simplifis appliqus des lmentsindividuels

modles de calcul avancs essais au feu

apprciation de laboratoire agr

Action thermique non prdtermine :

modles de calcul avancs

JUSTIFICATION AU FEU DES STRUCTURES EN ACIER

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Mcaniques : EN 1990 : Charges permanentes Charges d'exploitations Neige Vent

En France :1,1

= 0,7 ; h=35 w/m2K

Thermiques : EN 1991-1.2 :

ISO R834 Actions non prdtermines

>++

1j 1i i,ki,21,k2,11,1j,kQQ)ou(G

= 0,7 ; h=25 w/m2K

ACTIONS


1 - Analyse par lment :

3 - Analyse structure globale

2 - Analyse de partie de structure

dfid, EE fi

)7,0( =fiRecommande :

METHODE DE VERIFICATION

td,fi,dfi, RE

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LES REGLES SIMPLES POTEAUXLES REGLES SIMPLES POTEAUXDeux mthodes sont proposes : mthode AA et mthode BB

LaLa mmthode Athode A : Valable pour les poteaux en BA et en BP sollicits principalement encompression dans les structures contreventes.

Longueur effective du poteau l0,fi3 m Excentricit du premier ordre 0,15H Section darmatures As

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LES REGLES SIMPLES POTEAUXLES REGLES SIMPLES POTEAUX MMthode Bthode B


Murs non-porteurs en bton arm (cloisons) : H/ 40

LES REGLES SIMPLES MURS NONLES REGLES SIMPLES MURS NON--PORTEURS (EI)PORTEURS (EI)

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Murs porteurs en bton arm - H/ 40

LES REGLES SIMPLES MURS PORTEURS (REI)LES REGLES SIMPLES MURS PORTEURS (REI)


- Poutres sur appuis simples sans moments sur appuis (R)

- Poutres continues

-- Dalles posDalles poses sur poutres ou sur murs :es sur poutres ou sur murs :

* Dalles sur appuis simples sans moments sur appuis

LES REGLES SIMPLESLES REGLES SIMPLES

* Cas des dalles continues

-- Les planchersLes planchers--dallesdalles

-- Les planchers nervurLes planchers nervurs :s :

* Un sens porteur : les rgles concernant les dalles et les poutres sappliquent

* Deux sens porteurs, sans continuit

* Deux sens porteurs, avec continuit dans au moins un sens

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Elles correspondent aux mthodes pratiques en France depuis 20 ans :

1. Calcul du champ de temprature dans la section

2. Dtermination du coefficient daffaiblissement en chaque point

3. Vrification de la section rduite

Deux mDeux mthodes sont proposthodes sont proposes par les par lannexe B de lannexe B de lEC2.1EC2.1--2 :2 :

- Mthode B1 : dite de llisothermeisotherme 500500 CC

- Mthode B2 : dite parpar zoneszones

Dans tous les cas, la tempDans tous les cas, la temprature estrature est obtenir soit parobtenir soit par essaiessai,,

soit par le calcul. Les deux msoit par le calcul. Les deux mthodes exigent la connaissancethodes exigent la connaissance

des lois ddes lois daffaiblissement des mataffaiblissement des matriauxriaux

METHODES DE CALCUL SIMPLIFIEESMETHODES DE CALCUL SIMPLIFIEES


La mLa mthode de lthode de lisothermeisotherme 500500CC

Cette mthode est valable pour des dimensions minimales desections donnes par le tableau suivant :

Si la temprature est infrieure 500C : le ble bton estton est ddsactivsactivSi la temprature est suprieure 500C : le ble bton est activton est activ pleinepleine rrsistancesistance


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1. On calcule les tempratures en tout point de la section.2. On rduit la section selon le principe prcdent (on nutilise pas, dans ce

cas, le coefficient daffaiblissement k du bton, dans les calculs)3. On calcule la tempratures des armatures en fonction de leur position.4. On rduit la section des armatures selon la temprature atteinte.5. On justifie la section rduite : Ed,fiRd,fi

METHODES DE CALCUL SIMPLIFIEESMETHODES DE CALCUL SIMPLIFIEESLa mLa mthode de lthode de lisothermeisotherme 500500CC


La mLa mthode des zonesthode des zones

Cette mthode consiste diviser la section droite en plusieurs zones lintrieurdesquelles on value un affaiblissement moyen. Cela conduit une sectionrduite de manire plus prcise que selon la mthode de lisotherme (dans ce

cas, on utilise le coefficient daffaiblissement k du bton)


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Calculs Thermiques (lments et diffrence finis)

Calculs Mcaniques (lments finis)

Modles de Calcul Avancs

Modification des proprits des matriaux en fonction de la temprature


ETUDE DE CAS

Objectif : Feu ISO : SF 2h Feu Naturel : SF Infini

- Nombre de niveaux modlis : 21- Hauteur dtage : 3,80 m

- Porte des dalles de plancher : 12,50 m- Porte des dalles de noyau : 4 m- Hauteur totale du modle : 79,80 m- Longueur : 37 m- Espacement des poteaux : 11 m- Dimensionnement : ELS- Efi = 25%Ru(dalle)

3,8m

79,8m

12,5 m 4 12,5

IGH W 37 tages

- Eclatement du bton nglig- Incendie au RDC :

Un demi-niveauTout le niveau (hors noyau

central)

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ETUDE DE CAS

Choix du modle de calcul d'chauffement Calcul de l'chauffement de chaque lment de la structure Choix du modle du comportement mcanique de la structure Calcul du comportement mcanique de la structure (ensemble) Calcul complmentaire de vrification de SF

Effort tranchant, Rsistance en compression de la bielle, Ancrage des torons

Conclusions

Action thermique ISO R834 - Dmarche


Identification des foyers initiaux du feu

Dfinitions des scnarii d'incendie (9 scnarii 27 actions thermiques)

Choix du modle pour calculer l'action thermique

Dtermination de l'action thermique [(t) et/ou (t)] Choix du modle de calcul d'chauffement

Calcul de l'chauffement de chaque lment de la structure

Choix du modle du comportement mcanique de la structure

Calcul du comportement mcanique de la structure Calcul complmentaire de vrification de SF

Effort tranchant, Rsistance en compression de la bielle, Ancrage des torons

Analyse des rsultats des calculs

Proposition de solutions afin de satisfaire les objectifs de l'tude,si ncessaires

Action thermique Feu Naturel - Dmarche

ETUDE DE CAS

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12


ACTIONS THERMIQUES

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600

Temps (min)

Temprature(C)

ISO S6S8 S9S6t S9i

Dure et intermdiaires

CelluleS9i

Duremaximale

CelluleS9

maxcelluleS8

Duremaximale

NiveauS6t

maxNiveauS6

Niveau(2500 m2)

ISO

Cellule(200 m2)

ISO

Observationsur l'actionthermique

LocalAction

thermique

Evolution des temprataures des actions thermiques


Champs de Tempratures

Poteau Dalle alvole

45

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13


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

060

120

180

240

300

360

420

480

540

600

Temps (minutes)

Temprature(C)

iso s6 s6t

s8 s9 s9i

ISO 2h

Evolution de la temprature dans l'armature la plus chauffe de la dalle

RESULTATS DE CALCUL


RESULTATS DE CALCUL

Evolution de la temprature dans l'armature la plus chauffe du poteau

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

060

120

180

240

300

360

420

480

540

600

Temps (minutes)

Temprature(C)

ISO S6 S8

S9 S6t

ISO 2h

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14


Evolution de la flche mi-porte de la dalle (action ISO R834)

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Temps (min)

Dformation(mm)

Dalle seule

IGH

RESULTATS DE CALCUL


Flche mi-porte de la dalle biarticul

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600

Temps (min)

Flchemiporte(mm)

ISO S6

S6t S8

S9 S9i

RESULTATS DE CALCUL

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15


Dure de la stabilit au feu de la structureReposdappui

Actionsthermiques Structure

Isostatique

Rsistance l'effort

tranchant

Adhrencedes torons

Rsistance encompression de la

bielle

5 cm ISO 1h45 >1h20 1h20 >1h20

5 cm S9i 1h55 >1h15 1h15 >1h15

12.5 cm ISO 1h45 >1h40 1h40 >1h40

12.5 cm S9i 1h55 >1h50 1h50 >1h50

25 cm ISO 1h45 2h30 >1h45 >4h

25 cm S9i 1h55 3h >1h55 >4h30

- L'lment critique de cette structure est le plancher

- La dure SF de la structure est dtermine par ces calculs complmentaires

RESULTATS DE CALCUL


-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

060

120

180

240

300

360

420

480

540

600

Temps (min)

Dplacementhorizontal

(mm)

iso

s6

s6t

s8

s9

s9i

Evolution du dplacement horizontal de la dalle Isostatique

RESULTATS DE CALCUL

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Feu prdetermin - ISO R834 : SF : 2h(exigence requise satisfaite)

Feu "Naturel" : SF de la structure non assure

(protection ncessaire)

CONCLUSION


MERCI DE VOTRE ATTENTION

Documents

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