MUCEM, Jean Bouin - AFGC

Ductal®

MUCEM, Jean Bouin:« Le passage à l’ère industrielle

du matériau BFUP »Dominique Corvez, Directeur Technique Ductal®

Débats AFGC « Nouveaux bétons : Mise en œuvre et pr opriétés»– 8 Décembre 2011

Introduction

� Présentation de ces deux chantiers d’exception

� De la « Carte d’identité » du matériau au contrôle qualité en production

� Enseignements tirés lors des essais de

Débats AFGC – 8 décembre 2011 2

� Enseignements tirés lors des essais de convenance

Rudy Ricciotti

� Partie 1


Présentation de ces deux chantiers d’exception

Deux projets d’exception …

� Conçus par Rudy Ricciotti et ses équipes, les deux bâtiments ouvriront en 2013

� Il font partie des premiers Bâtiments d’envergure avec BFUP à l’usage structurel

� Bâtiments présentés lors des débats AFGC de


� Bâtiments présentés lors des débats AFGC de Juin 2011 par Patrick Mazzacane de Bonna Sabla

Aujourd’hui Aspects Matériaux

Acteurs de ces deux projets d’exception

� Architecte Rudy Ricciotti, grand innovateur

� Ingénieurs LRIng & SICA

� Entreprises Générales Innovantes:


� Entreprises Générales Innovantes:Léon Grosse pour le stade Jean BouinVinci-Freyssinet pour le MUCEM

� Préfabriquant Bonna Sabla

� Fournisseur BFUP: Lafarge/Ductal®

Plus de 4000 t de BFUP – Ductal® mis en œuvre

MUCEM Jean-Bouin

� Des quantités nécessitant une approche industrielle et non plus artisanale

� Sort des projets expérimentaux


Résilles 380 panneaux1800 panneaux perforés

triangulaires

Panneaux de toitures1750 plaques nervurées

ajourées avec inclusion de verre triangulaires

Passerelle25 voussoirs post-

contraintsPoteaux 330 éléments

Platelage 2000 m²

Consoles 35 potences

1600 t 2500 t

� Partie 2

De la « Carte d’identité » du matériau au contrôle


De la « Carte d’identité » du matériau au contrôle en production

Carte d’identité matériau

� Concept introduit dans les recommandations AFGC/SETRA (2001)

� Lois de comportement mécanique (compression, traction)

� Propriétés de durabilité


� Propriétés de durabilité� Propriétés de retrait, fluage etc.

� Introduction de Nouvelles Méthodes (notamment Eurocode) dans les Recommandations 2012 en cours de finalisation

� Contrôle en production suit l’approche des Recommandations et valeurs carte d’identité

Carte d’identité matériau: Loi de traction

Structure étudiée (dalles minces, poutres, …)

Essais de Caractérisation

Loi caractéristique de comportement en traction(prenant en compte la variabilité des résultats d’essais)


(prenant en compte la variabilité des résultats d’essais)

Coefficient K(prenant en compte la variabilité du matériau dans la structure)

Coefficient γm

Loi de calcul ELU

Comportement post-fissuration par analyse inverse

� Travaux de Pascal Casanova (1994) et de Gilles Chanvillard (1998) inclus dans les recommandations AFGC


0

10

20

30

40

50

60

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Flèche (en µm)

DUCTAL

Béton conventionnel


� Travaux de Pascal Casanova (1994) et de Gilles Chanvillard (1998) inclus dans les recommandations AFGC

� Hypothèse cinématique


� Hypothèse cinématique

� Méthode Incrémentale

[ ] ( )3

.2.2

2

0

hw em

αχχ +=

σf

wwi+1wi

σfi+1

σfi


� Loi de comportementDuctal® FM 2% Traité Thermiquement « Contrainte / Ouverture de fissure »


0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

Crack Width (mm)

Str

ess

(MP

a)

Mean Characteristic Characteristic Behavior law for Design

� Logiciel dédié (Interface WEB)

7,5 Mpa

Problématiques des plaques minces de toiture du stade Jean Bouin

� En phase exécution, nécessité d’une optimisation de la loi de comportement au niveau des plaques

� Prenant en compte le caractère « plaques minces » (e<3 Lf) sollicitées en flexion

� Pas d’effet de membrane – contreventement externe des fléaux


fléaux

� Nouvelle approche permettant le passage � d’une loi en contrainte-ouverture de fissure à une loi en

contrainte-déformation� d’un calcul itératif à un calcul explicite sur la base de la

courbes Moment-flèche (Travaux Chanvillard, Baby, Marchand, Corvez au sein du groupe AFGC)

Méthode inverse explicite – PlaquesOutil Métier développé par Gilles Chanvillard

� Superposition des lois en flexion


� Ajustement du module



� Ajustement de la déformation ultime



� Ajustement grossier de la loi



� Ajustement fin de la loi



Application de la méthode explicite aux panneaux de toiture du futur Stade Jean Bouin

30,0

35,0

40,0

45,0

Con

trai

nte

(MP

a)

3956-12

3956-13


0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Flèche (mm)

Con

trai

nte

(MP

a) 3956-13

3956-14

3956-15

3956-16

3956-17

Analyse Inverse Explicite Plaques Toitures Stade Jean Bouin - Ductal® FM 2%

20

25

M14

Application de la méthode explicite aux panneaux de toiture du futur Stade Jean Bouin


0

5

10

15

20

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012

Déformation

Con

trai

nte

(Mpa

)

M12

M13

M17

M14 exact

M12 exact

M13 exact

M17 exact

Gain apporté par une caractérisation en plaque

� Définition d’une loi de comportement spécifique en plaque mince en phase exécution avec Entreprise Générale et Bureau de Contrôle

� Implique des essais de contrôles production sur


� Implique des essais de contrôles production sur plaques minces (6 plaques tous les 10 m3)

σw=0,3mm K εult σeq,flexion Gain

Loi de calcul avec correction de

flèche11 Mpa 1,1 7,5°/ 00 26 Mpa 30%

Loi de calcul Exécution

10 Mpa 1 4°/ 00 25 Mpa 25%

Loi de calcul CCTP

7,5 Mpa 10,3 mm

20 Mpa -0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Flèche (mm)

Con

trai

nte

(MP

a)

3956-12

3956-13

3956-14

3956-15

3956-16

3956-17

MUCEM: Comportement cyclique alterné

� MUCEM en zone sismiquerecherche du comportement dynamique

� Travaux lancés pour vérifier le comportement sous sollicitations cycliques alternées (Article Kassel 2012)


� Partie 3

Enseignements tirés des Essais de Convenance


Enseignements tirés des Essais de Convenance

Du matériau isotrope caractérisé à l’application en préfabrication: Coefficient K


Structure étudiée (dalles minces, poutres, …)

Essais de Caractérisation

Loi caractéristique de comportement en traction(prenant en compte la variabilité des résultats d’essais)

Du matériau isotrope caractérisé à l’application en préfabrication: Coefficient K


(prenant en compte la variabilité des résultats d’essais)

Coefficient K(prenant en compte la variabilité du matériau dans la structure)

Coefficient γm

Loi de calcul ELU

MUCEM: Etude des Voussoirs préfabriqués

� Point Clé: Vérification de l’orientation des fibres dans les âmes qui ne comportent aucun acier passifs ni actifs


MUCEM: Etude des Voussoirs préfabriquées

� Passerelle du pont du diable réalisée avec le même moule, même entreprise et même formulation Ductal® 2% G2FM Traité Thermiquement

� Ferraillage différent pour le MUCEM et le mode d’introduction nécessairement


le mode d’introduction nécessairement modifié

� Une comparaison des deux modes d’introduction est possible et montre une variabilité liée au mode de coulage:

� Injection par tube plongeur pour la passerelle du Pont du Diable

� Coulage gravitaire pour la passerelle du MUCEM

MUCEM: Etude des Voussoirs préfabriquées

� Comparaison selon mode d’introduction

Zone Coefficient K Injection Gravitaire

90°Kglobal 0.85 1.11

Klocal 1.01 1.63

K 1.26 0.72


Ames45°

(sens 1)

Kglobal 1.26 0.72

Klocal 2.12 0.80

45°(sens 2)

Kglobal 1.24 1.65

Klocal 1.37 1.78

Main courante

0°Kglobal 1.6 1.03

Klocal 2.29 1.35

� Calcul d’exécution repris avec les valeurs de Kglobal

MUCEM: poteaux Y et poteaux droits

� Sur les poteaux, carottages réguliers pour mesurer la capacité à l’effort tranchant

� Pour mémoire, coulage « à l’envers »


� Ceci est complété localement par une campagne sur les rotules rapportées de type Freyssinet pour vérifier le transfert dans la zone de reprise frétée

MUCEM: poteaux Y et poteaux droits

Zones Kglobal Klocal

Branche uniqueRadial 0.98 1.34

Vertical 1.97 2.0

Embranchement Radial 0.89 1,03

BranchesVertical 1 2,2 2,52


� « Piégeage » potentiel de fibres dans le nœud et répartition dissymétrique dans les branches

� Résultats non critiques car ferraillage de frettage et des positionnement des gaines dans les zones fortement sollicitées

� Solution si s’avère critique dans un autre projet: Combinaison Injection/Gravitaire

BranchesVertical 2 1,58 1,91

JEAN BOUIN: Résilles

� Coulage « visuel » avec moule ouvert. Il est donc possible de contrôler la répartition des fibres au niveau des nœuds

� Essai de « pré-convenance » sur le premier prototype avec


sur le premier prototype avec 12 prélèvements

* Valeur unique traduisant 1 front de fibre

Zone Kglobal Klocal

Nœuds 0.87 2.82*

Brins 0.63 0.78

JEAN BOUIN: Panneaux de Toiture

9 éprouvettes de 550x120x35mmm

� Coefficients K est à déterminer� Dans les zones minces� Dans les nervures qui ont un

comportement de type poutre armée

� Le coulage « visuel » adopté,


� Le coulage « visuel » adopté, avec la loi de comportement de type plaque mince, conduit à des coefficients K<1

� En moule fermé, le mode d’introduction doit être particulièrement étudié pour éviter les fronts de fibres

JEAN BOUIN: Panneaux de Toiture

� Approche par carottages par toujours adaptée pour les nervures

� Entorse aux règles AFGC dans la deuxième série d’essais avec découpes de 6


d’essais avec découpes de 6 poutres-nervures de 1m de portée

� Test en flexion privilégiant l’effort tranchant

� Rupture en flexion avec un coefficient 5.8 vis-à-vis de la charge effort tranchant ELU …

Ductilité et réflexion sur le coefficient de sécurité …


Ductilité et réflexion sur le coefficient de sécurité …

� Coefficient de sécurité sur le matériau se résume à la loi caractéristique (6 éprouvettes plutôt que 3) et au coefficient γm réduit à 1.3 (1.5 en béton non préfabriqué)


préfabriqué)

� Ecart entre essai échelle 1 et modèles de calcul résultent:

� De la forte redistribution des efforts à l’ELU� Dans des plages de ductilité et d’écrouissage bien

supérieures au béton� Du comportement « sur-efficace » des solutions BFUP

armés avec un taux de fibres métalliques à 2%

� Conclusions


Recommandations AFGC sont le socle pour pouvoir construire en BFUP aujourd’hui

� Recommandations provisoires AFGC permettent de construire des ouvrages à échelle industrielle et tendent à être reconnus par toutes les instances en France


� Des approches plaques minces qui seront introduites dans les prochaines recommandations permettent de tirer parti des propriétés sur éléments minces

Prochains travaux à intégrer au sein du groupe de suivi BFUP AFGC?

� Fin d’un cycle de réflexion avec la publication imminente des recommandations AFGC/BFUP 2011

� Grands enjeux et réflexion du prochain cycle pour le groupe de suivi BFUP?


le groupe de suivi BFUP?� Comportement sismique des ouvrages BFUP avec la

nouvelle carte française prenant en compte les propriétés de solutions BFUP armées

� Travail sur les indicateurs de durabilité pour diversifier les formulations adaptées à des environnements différents

� Ouverture vers des solutions BFUP armées avec une diminution contrôlée du taux de fibres respectant les conditions de non fragilité essentielles

Documents

MUCEM, Jean Bouin - AFGC