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Dimensionnement des tunnels sous incendie
et modélisation numérique Bérénice Moreau* (CETU), Pierre Peyrac (DIOA)
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Introduction
La réglementation : • Exigences de résistance au feu, principes
généraux IT 2000, Directive Européenne 2004/54/CE • Règles de calculs Eurocodes, DTU, guides…
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Principes du dimensionnement au feu Définition de l’incendie
• Courbes T(t) • CN, HCM
Analyse thermique
• Températures dans la structure
Analyse structurelle
• Prop mécanique (T,t)
• Contraintes • Résistance
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Principes du dimensionnement au feu Définition de l’incendie
• Courbes T(t) • CN, HCM
Analyse thermique
• Températures dans la structure
Analyse structurelle
• Prop mécanique (T,t)
• Contraintes • Résistance
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Effets des sollicitations thermiques
• Cas isostatique • Cas hyperstatique
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Méthodes de calculs • Eurocode 2 – partie 1-2
Analyse par élément
Valeurs tabulées
Modèles de calculs simplifiés
Modèles de calculs avancés
Analyse par partie de structure
Modèles de calculs simplifiés
Modèles de calculs avancés
Analyse globale de la
structure
Modèles de calculs avancés
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Méthodes de l’EC2
• Valeurs tabulées
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Méthodes de l’EC2
• Valeurs tabulées • Calculs simplifiés
• Méthode de l’isotherme 500°C • Méthode par zones • Annexes de l’EC2…
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Méthodes de l’EC2
• Valeurs tabulées • Calculs simplifiés Analyse par élément sous CN • Dimensionnement d’éléments secondaires
(dalle de ventilation…) • Structures poteaux-poutres • Vérification des sections
À la main
CIMfeu
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Cas d’une tranchée couverte
Comparaison des efforts : • Avant incendie
Analyse par partie de structure
à t=0 min
-56,48
58,83 58,83
0 0
• Pendant incendie
à t=120 min
46,57
161,89 161,89 108,59 108,59
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Prise en compte des effets hyperstatiques
• Degré G1 : modèle linéaire • Degré G2 : modèle linéaire dans
globalité, mais non linéaire localement
• Degré G3 : modèle non linéaire
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Analyse de degré G1
• Modèle linéaire (calcul simplifié) • Principe : Calcul des rigidités chauffées à vide ES, EI Calcul des déformations thermiques isostatiques
Calcul des efforts
Vérification des sections
Tableur
Logiciel de structure à barres : Robot, Effel…
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13
Modèle de calcul
0,8 0,8
1
30 cm² 30 cm² 35 cm² 35 cm²
30 cm² 30 cm² 40 cm²
40 cm² 40 cm² 30 cm²
Ferraillage de principe
Cas d’une tranchée couverte
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14
0,8 0,8
1
30 cm² 30 cm² 35 cm² 35 cm²
30 cm² 30 cm² 40 cm²
40 cm² 40 cm² 30 cm²
Ferraillage de principe
Diagramme des efforts
Cas d’une tranchée couverte
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Analyse de degré G2
• Modèle linéaire globalement mais non linéaire localement (calcul simplifié)
• Même principe qu’une analyse G1
• Fissuration du béton : Introduction de rotules plastiques
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Cas d’une tranchée couverte
Courbe des moments à un instant t
16
M plastique de la section située aux encastrements
M plastique de la section située en travée
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M plastique de la section située aux encastrements
M plastique de la section située en travée
Cas d’une tranchée couverte
1er cas de figure : plastification des sections sur appuis
17
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M plastique de la section située aux encastrements
M plastique de la section située en travée
Cas d’une tranchée couverte
2e cas de figure : plastification des sections où l’on a recouvrement des aciers supérieurs
18
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Cas d’une tranchée couverte
3e cas de figure : (plus rare) plastification des sections sur appuis
19
M plastique de la section située aux encastrements
M plastique de la section située en travée
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Moment de plastification (fibre inférieure)
Cas d’une tranchée couverte
4e cas de figure : (incendie localisé) plastification de la section à mi-travée
20
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Analyse de degré G3
• Modèle non linéaire (calcul avancé) • Reconstitution de la loi Moment-Courbure • Prise en compte des auto-contraintes
St1 (CETU, DIOA, SETRA)
Logiciel de structure à barres + programmation
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Méthode Eléments Finis
• Logiciels généralistes :
• Logiciels spécialisés :
ABAQUS ANSYS ASTER
CASTEM …
Safir Vulcan
CESAR
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Conclusion
• Différentes analyses et méthodes de calculs … à développer
• Importance des effets hyperstatiques
• Des outils numériques adaptés
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MERCI de votre attention