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)
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 2/322/32
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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 4/324/32
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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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 5/325/32
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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 6/326/32
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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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 11/3211/32
LES REGLES SIMPLES POTEAUXLES REGLES SIMPLES POTEAUX MMthode Bthode B
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 12/3212/32
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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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 13/3213/32
Murs porteurs en bton arm - H/ 40
LES REGLES SIMPLES MURS PORTEURS (REI)LES REGLES SIMPLES MURS PORTEURS (REI)
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 14/3214/32
- 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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 16/3216/32
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
METHODES DE CALCUL SIMPLIFIEESMETHODES DE CALCUL SIMPLIFIEES
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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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 18/3218/32
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)
METHODES DE CALCUL SIMPLIFIEESMETHODES DE CALCUL SIMPLIFIEES
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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 19/3219/32
Calculs Thermiques (lments et diffrence finis)
Calculs Mcaniques (lments finis)
Modles de Calcul Avancs
Modification des proprits des matriaux en fonction de la temprature
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 20/3220/32
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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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 21/3221/32
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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 22/3222/32
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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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
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Champs de Tempratures
Poteau Dalle alvole
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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 25/3225/32
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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 26/3226/32
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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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 27/3227/32
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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 28/3228/32
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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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 29/3229/32
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
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 30/3230/32
-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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CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 31/3231/32
Feu prdetermin - ISO R834 : SF : 2h(exigence requise satisfaite)
Feu "Naturel" : SF de la structure non assure
(protection ncessaire)
CONCLUSION
CEA 13CEA 1315 d15 dcembre 2006cembre 2006 32/3232/32
MERCI DE VOTRE ATTENTION
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