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LES EUROCODES
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NORMES DE DIMENSIONNEMENT NORMES DE DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURESDES STRUCTURES
LES EUROCODESLES EUROCODES
DECEMBRE 2005
LES ÉVOLUTIONS DU CONTEXTE NORMATIF ET RÉGLEMENTAIRE DES BÉTONS
BETONS : DES PERFORMANCES POUR DE NOUVELLES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES
LES EUROCODES
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LES NORMES « EUROCODES » ONT POUR OBJET D’HARMONISER LES REGLES DE CONCEPTION ET DE CALCUL AU SEIN DES DIFFERENTS ETATS DE LA COMMUNAUTE EUROPEENNE ET DE CONTRIBUER A LA CREATION DU
MARCHE UNIQUE DE LA CONSTRUCTION DES BATIMENTS ET DES OUVRAGES DES GENIE CIVIL.
ELLES FORMENT UN ENSEMBLE COHERENT ET HOMOGENE DE TEXTES :
-FAISANT APPEL A UNE APPROCHE UNIQUE, SEMI-PROBABILISTE DE SECURITE DES CONSTRUCTIONS AVEC DES METHODES DE DIMENSIONNEMENT SELON LES ETATS LIMITES,
-APPLIQUEES AUX DIFFERENTS MATERIAUX ET AUX DIVERS TYPES DE CONSTRUCTIONS.
LES EUROCODES
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SOMMAIRE
PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES
LES DIVERS EUROCODES
L’EUROCODE 0 – BASES DE CALCUL DES STRUCTURES
L’EUROCODE 1 – ACTIONS SUR LES STRUCTURES
L’EUROCODE 2 – EUROCODE BÉTON
EUROCODE 2 et NF EN 206-1 : AU SERVICE DE LA DURABILITÉ DES OUVRAGES
LES EUROCODES
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PRÉSENTATION ET
OBJECTIFS DES EUROCODES
LES EUROCODES
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Les EUROCODES sont des METHODES DE CALCUL pour :
dimensionner les ouvrages de bâtiment et de génie civil et vérifier leurs stabilité et résistance à toutes les actions
(incendie, accidents, tempêtes, séismes…)
déclarer la résistance (y compris au feu) de certains produits de construction, pour le marquage CE.
NOTA : Les règles de dimensionnement des Eurocodes sont issues des recherches les plus avancées en génie civil.
LES EUROCODES
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PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES
LES EUROCODES SONT UN ENSEMBLE DE RÈGLES TECHNIQUES
• Générales pour des ouvrages en :
- BÉTON - BOIS
- ACIER - MAÇONNERIE
- MIXTE
• Spécifiques suivant le type d’ouvrage :
- PONTS
- SILOS, RÉSERVOIRS…
Selon 2 principes fondamentaux :
DURABILITE ET ROBUSTESSE DES CONSTRUCTIONS
LES EUROCODES
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Documents de référence reconnus par les autorités des pays membres
Moyen de prouver la conformité aux exigences essentielles
Base de contrat de réalisation d’ouvrage et d’ingénierie
Un cadre pour élaborer les spécifications techniques des produits de construction
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LES EUROCODES
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LES EUROCODES sont des documents de référence reconnus par les autorités des états membres de l’UE (Union européenne) et de l’AELE (Association Européenne de Libre-échange) comme :
Moyen de prouver la CONFORMITÉ DES OUVRAGES AUX EXIGENCES ESSENTIELLES de la Directive des Produits de Construction, en particulier :
* Stabilité et résistance mécanique
* Sécurité en cas d’incendie
BASE pour établir les SPÉCIFICATIONS DES CONTRATS pour les travaux de construction et les services d’ingénierie.
CADRE pour élaborer les SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES HARMONISÉES des produits de construction
PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES 2/7
LES EUROCODES
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Les EUROCODES sont des NORMES EUROPÉENNES de CONCEPTION et de CALCUL pour les BÂTIMENTS et les OUVRAGES de GÉNIE CIVIL.
Ils fournissent une série de méthodes et de règles techniques communes pour calculer la résistance mécanique des éléments ayant une fonction structurelle
dans un ouvrage de construction.
Ils permettent de dimensionner au mieux les structures en fonction de leur usage.
Ils concernent les aspects techniques du CALCUL STRUCTURAL et du CALCUL AU FEU des BÂTIMENTS et des OUVRAGES de GÉNIE CIVIL.
NOTA : Les eurocodes ne sont applicables qu’aux ouvrages neufs, mais les principes, les exigences de base et les règles fondamentales de l’EN 1990 sont applicables pour l’évaluation, voire le renforcement, des ouvrages existants.
PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES 3/7
LES EUROCODES
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Les EUROCODES sont prévues pour améliorer :
Le fonctionnement du marché unique pour les produits et les services d’ingénierie, en supprimant les obstacles dus aux différentes pratiques nationales;
La compétitivité de l’industrie européenne de la construction et des industries connexes, dans les pays situés en dehors de l’Union Européenne.
Ils « harmonisent » les « codes de calcul » des différents états membres et remplaceront à terme les règles en vigueur dans chaque état membre.
(En France, ils remplacent dans le cas du béton, le BAEL et le BPEL).
Ils permettront de renforcer la compétitivité de l’ingénierie européenne.
PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES 4/7
LES EUROCODES
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PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES
Les EUROCODES sont un ensemble de normes européennes qui fournissent une série de méthodes communes pour calculer la résistance mécanique des éléments ayant une fonction structurale dans un ouvrage de construction (dénommés « produits de construction structuraux »). Ces méthodes permettent de concevoir des ouvrages de construction, de vérifier la stabilité des ouvrages ou parties d’ouvrages de construction et de dimensionner correctement les produits de construction structuraux.
Les EUROCODES :
Un ensemble de règles communes fondées sur les concepts semi-probabilistes de sécurité des constructions,
Un langage commun et une culture commune pour les concepteurs européens,
Un système transparent,
Un système cohérent,
Un système adaptable aux besoins des prescripteurs à travers certains paramètres déterminés nationalement,
Une optimisation de la durabilité,
Une ouverture vers les hautes résistances.
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PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES
Les EUROCODES constituent un ensemble cohérent de textes fondés sur les concepts semi-probabilistes de sécurité des constructions et adoptent un format de justification unifié pour tous les ouvrages.
Les clauses des EUROCODES sont réparties en Principes et Règles d’application.
Les Principes, identifiés par la lettre (P), sont les bases fondamentales garantissant le niveau de performances structural : ils sont intangibles. Ils comprennent :
des formulations et définitions sans alternative possible
des exigences, des prescriptions et des modèles analytiques pour lesquels aucune alternative n’est autorisée sauf indication spéciale.
Les Règles d’application sont des méthodes recommandées permettant de satisfaire les principes.
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Les EUROCODES constituent :
Un ensemble de RÈGLES COMMUNES fondées sur les concepts semi-probabilistes de SÉCURITÉ des constructions,
Un LANGAGE COMMUN et une culture commune pour les concepteurs européens,
Un SYSTÈME COHÉRENT,
Un SYSTÈME ADAPTABLE aux besoins des prescripteurs à travers certains paramètres déterminés nationalement,
Une OPTIMISATION DE LA DURABILITÉ,
Une ouverture vers les HAUTES RÉSISTANCES.
PRÉSENTATION ET OBJECTIFS DES EUROCODES 7/7
LES EUROCODES
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LA FIABILITE DES CONSTRUCTIONS
Les EUROCODES définissent des exigences fondamentales pour atteindre des niveaux de performance appropriés en matière de FIABILITE DES CONSTRUCTIONS dont les 4 composantes 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
NOTA : La référence aux eurocodes en tant que règles techniques de justification de la fiabilité des ouvrages sera obligatoire pour les
marchés publics.
LES EUROCODES
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LES EUROCODES : DES CODES DE CONCEPTION ET DE CALCUL RÉVOLUTIONNAIRES
Innovation et création architecturale favorisées
Prise en compte de la DURABILITE DES STRUCTURES (exigences de performances en terme de durabilité)
GESTION DE LA QUALITE
Différenciation de la FIABILITE
Recours possibles à l’approche probabiliste
Dimensionnement assisté par l’expérimentation
Sécurité des constructions renforcée
Approche performantielle
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. Le concepteur doit choisir ses méthodes de calcul en fonction de la complexité du problème à traiter.
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LES EUROCODES :
DES NORMES MODERNES QUI 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;
la structure bénéficiera de la maintenance adéquate;
l’utilisation de la structure sera conforme aux hypothèses admises dans le projet.
LES EUROCODES
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LES EUROCODES :
UNE DEMARCHE SEMI-PROBABILISTE DE SECURITE DES CONSTRUCTIONS
Dans le cadre de la démarche semi-probabiliste, la sécurité est introduite de manière transparentetransparente par :
• des valeurs représentatives des diverses grandeurs aléatoires (actions et résistances),
• des coefficients partiels,
• des marges, plus ou moins apparentes, dans les divers modèles (modèles des actions, des effets des actions et des résistances).
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HISTORIQUE DES EUROCODES
1971 : Première version de la directive « marchés publics de travaux ».
1976 : DÉCISION PAR LA COMMISSION DES COMMUNAUTÉS EUROPÉENNES DE RÉDACTION DE CODES DE CONCEPTION ET DE CALCUL EUROPÉEN
pour harmoniser les spécifications techniques.
1980 : Publication des premiers textes à titre provisoire (les « EUROCODES »)
1986 : Signature de l’ACTE UNIQUE EUROPEEN (« Nouvelle Approche »)
- Les directives ne traitent plus que des exigences essentielles
- L’ élaboration des spécifications techniques, en conformité avec les exigences, confiée aux organismes de normalisation.
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HISTORIQUE DES EUROCODES
1989 : Publication de la DIRECTIVE SUR LES PRODUITS DE CONSTRUCTION (CCE /89 /106)
1990 : Le CEN (Comité Européen de Normalisation) sous l’autorité du Comité Technique (TC 250) chargé de transformer les EUROCODES en normes et de les publier d’abord en tant que normes provisoires (ENV) puis en tant que normes définitives (EN)
2000 : Premières normes EN
2005 : Fin du programme de transformation des EUROCODES en normes EN
Retrait progressif des textes nationaux
Après 2005 : Maintenance et évolution des EUROCODES
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PERIODE TRANSITOIRE
Compte tenu des changements importants que vont apporter ces documents, une période de coexistence avec les règles anciennes est prévue afin de permettre l’adaptation des utilisateurs aux règlements de construction.
Cependant, si les deux systèmes (règles anciennes et eurocodes) sont utilisables durant cette période, chacun a sa cohérence propre et ne répartit pas la sécurité de la même manière. Aussi une application qui combinerait des règles empruntées à l’un et à l’autre ne fournira pas, sauf précautions particulières, la sécurité escomptée.
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LA DIRECTIVE SUR LES PRODUITS DE CONSTRUCTION
CCE / 89 / 106 – DIRECTIVE DU 21 DÉCEMBRE 1988 :
Les conditions de (libre) circulation des produits de la construction et les règles de passation des marchés publics relèvent de la compétence communautaire par l’intermédiaire de Directives.
Ces directives imposent le respect de dispositions techniques identiques pour toute l’Europe, définies par des « exigences essentielles » et précisées par des normes européennes.
La directive « Produits de construction » couvre tous les produits destinés à être incorporés durablement dans un bâtiment ou un ouvrage de génie civil, dès lors qu’il peut avoir une incidence sur la sécurité de ce dernier, la santé,
l’environnement ou l’isolation.
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LA DIRECTIVE SUR LES PRODUITS DE CONSTRUCTION
Les produits de construction visés par la directive doivent être conçus de telle sorte que les ouvrages dans lesquels ils doivent être utilisés satisfassent aux EXIGENCES ESSENTIELLES suivantes :
1 – La résistance mécanique et la stabilité,
2 – La sécurité en cas d’incendie,
3 – L’hygiène, la santé et l’environnement,
4 – La sécurité d’utilisation,
5 – La protection conte le bruit,
6 – L’économie d’énergie et l’isolation thermique.
Les produits doivent porter le marquage CE symbolisant la conformité à ces dispositions.
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NORMES EUROPÉENNES ET NORMES NATIONALES
NORME EUROPÉENNE :
Une norme européenne implique l’obligation pour les pays membres de lui conférer le statut de norme nationale et retirer, dans un délai fixé, toute norme nationale qui lui
serait contradictoire.
NORME NATIONALE ET ANNEXE NATIONALE :
Certaines difficultés dans l’harmonisation des normes n’ayant pu être réglées lors de la mise au point de la norme européenne, des paramètres laissés en attente pour le choix national et des données propres à chaque pays sont intégrés dans un document appelé ANNEXE NATIONALE.
Dans chaque pays, l’ANNEXE NATIONALE définit les conditions d’application de la norme européenne. Elle permet de tenir compte de leurs spécificités géographiques, géologiques ou climatiques et de fixer les niveaux de sécurité souhaités par chaque pays sur son territoire.
NORME EUROPENNE + ANNEXE NATIONALE = NORME NATIONALE
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NORMES NATIONALES TRANSPOSANT LES EUROCODES1/2
Les NORMES NATIONALES TRANSPOSANT LES EUROCODES comprennent la totalité du TEXTE DES EUROCODES (toutes annexes incluses), tel que publié par le CEN; ce texte est précédé d’une page nationale de titres et par un Avant-Propos National, et suivi d’une ANNEXE
NATIONALE.
L’ANNEXE NATIONALE contient en particulier des informations sur les paramètres laissés en attente dans l’Eurocode pour choix national, sous la désignation de PARAMÈTRES
DÉTERMINÉS AU NIVEAU NATIONAL (NDP), il s’agit :
- de valeurs et/ou des classes là où des alternatives figurent dans l’Eurocode,
- de valeurs à utiliser là où seul un symbole est donné dans l’Eurocode,
- de données propres à un pays (géographiques, climatiques, etc.), par exemple carte de neige, carte de gel,
- de la procédure à utiliser là où des procédures alternatives sont donnés dans l’Eurocode,
- des décisions sur l’usage des annexes informatives,
- des références à des informations complémentaires pour aider l’utilisateur à appliquer l’Eurocode.
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NORMES NATIONALES TRANSPOSANT LES EUROCODES2/2
PLAN TYPE D’UN EUROCODE :
• PAGE DE TITRE NATIONALE
• AVANT-PROPOS NATIONAL
• EUROCODE TEXTE PRINCIPAL
• ANNEXES NORMATIVES
• ANNEXES INFORMATIVES
• ANNEXE NATIONALE
NOTA : Pour pouvoir être appliqués en France, les Eurocodes doivent 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.
NORME EUROPEENNE
NORME FRANÇAISE
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LES SITES INTERNET
Pour acheter les EUROCODES :
Normes en ligne sur le site : http://www.afnor.fr/portail.asp
Pour en savoir plus :
- AFNOR CONSTRUCTION : http://www.afnor.fr/construction.asp
- Le site du MINISTERE DE L’ÉQUIPEMENT : http://www.btp.equipement.gouv.fr/
- Le site du CEN : http://www.cenorm.be/cenorm/businessdomains/construction/index.asp
- Le site de la COMMISSION EUROPEENNE :
http://europa.eu.int/comm/enterprise/construction/internal/essreq/eurocodes/eurointro_en.htm
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LES DIVERS EUROCODES
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LA COLLECTION DES EUROCODES
L’ENSEMBLE DES EUROCODES SERA CONSTITUÉ DE 10 DOCUMENTS :
EN 1990 Eurocode 0 : Bases de calcul des structures
EN 1991 Eurocode 1 : Actions sur les structures
EN 1992 Eurocode 2 : Calcul des structures en béton
EN 1993 Eurocode 3 : Calcul des structures en acier
EN 1994 Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-béton
EN 1995 Eurocode 5 : Calcul des structures en bois
EN 1996 Eurocode 6 : Calcul des structures en maçonnerie
EN 1997 Eurocode 7 : Calcul géotechnique
EN 1998 Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes
EN 1999 Eurocode 9 : Calcul des structures en alliages d’aluminium
Ils couvrent les aspects techniques du calcul structural et du calcul au feu des bâtiments et des ouvrages de génie civil.
NOTA : les 10 Eurocodes constituent un ensemble de 59 normes (environ 5 000 pages).
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LA COLLECTION DES EUROCODES
Nb de Normes BASES DE CALCUL EC 0 2
ACTIONS EC 1 10
BETON EC 2 4
ACIER EC 3 20
MIXTE EC 4 3
BOIS EC 5 3
MACONNERIE EC 6 4
GEOTECHNIQUE EC 7 2
SEISME EC 8 6
ALUMINIUM EC 9 5
59
NOTA : NOMBRE DE NORMES FINALISEES à fin 2005 : 30
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LIENS ENTRE LES EUROCODES
EN 1991
EN 1990
EN 1992 EN 1993 EN 1994
EN 1995 EN 1996 EN 1999
EN 1997 EN 1998
Sécurité structurale, aptitude au service et durabilité
Actions sur les structures
Conception et calcul
Calcul géotechnique et sismique
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L’EUROCODE 1 : EN 1991
ACTIONS SUR LES STRUCTURES :
EN 1991-1-1 : Actions générales – poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments
EN 1991-1-2 : Actions générales – Actions sur les structures exposées au feu
EN 1991-1-3 : Actions générales – Charges de neige
EN 1991-1-4 : Actions générales – Charges du vent
EN 1991-1-5 : Actions générales – Actions thermiques
EN 1991-1-6 : Actions générales – Actions en cours d’exécution
EN 1991-1-7 : Actions générales – Actions accidentelles
EN 1991-2 : Actions sur les ponts, dues au trafic
EN 1991-3 : Actions induites par les grues et les ponts roulants
EN 1991-4 : Silos et réservoirs
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 2 : EN 1992
CALCUL DES STRUCTURES EN BÉTON :
EN 1992-1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments
EN 1992-1-2 : Règles générales –Calcul du comportement au feu
EN 1992-2 : Ponts – Calcul et dispositions constructives
EN 1992-3 : Silos et réservoirs
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 3 : EN 1993 1/2
CALCUL DES STRUCTURES EN ACIER :
EN 1993-1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments
EN 1993-1-2 : Calcul du comportement au feu
EN 1993-1-3 : Profilés et plaques à parois minces formés à froid
EN 1993-1-4 : Aciers inoxydables
EN 1993-1-5 : Plaques planes chargées dans leur plan
EN 1993-1-6 : Coques
EN 1993-1-7 : Plaques planes chargées transversalement à leur plan
EN 1993-1-8 : Calcul des assemblages
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 3 : EN 1993 2/2
CALCUL DES STRUCTURES EN ACIER :
EN 1993-1-9 : Fatigue
EN 1993-1-10 : Choix des qualités d’acier
EN 1993-1-11 : Calcul des structures à câbles ou éléments tendus
EN 1993-2 : Ponts métalliques
EN 1993-3 : Pylônes, mâts et cheminées
EN 1993-4 : Silos, réservoirs et canalisations
EN 1993-5 : Pieux et palplanches
EN 1993-6 : Chemins de roulement
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 4 : EN 1994
CALCUL DES STRUCTURES MIXTES ACIER-BÉTON :
EN 1994-1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments
EN 1994-1-2 : Calcul du comportement au feu
EN 1994-2 : Ponts mixtes
CALCUL DES STRUCTURES EN BOIS :
EN 1995-1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments
EN 1995-1-2 : Calcul des comportement au feu
EN 1995-2 : Ponts
L’EUROCODE 5 : EN 1995
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 6 : EN 1996 CALCUL DES STRUCTURES EN MACONNERIE :
EN 1996-1-1 : Règles communes pour maçonneries renforcées ou non
EN 1996-1-2 : Calcul du comportement au feu
EN 1996-2 : Calcul, choix des matériaux et exécution des maçonneries
EN 1996-3 : Méthodes de calcul simplifiées
CALCUL GEOTECHNIQUE :
EN 1997-1 : Règles générales
EN 1997-2 : Reconnaissance des terrains et essais
L’EUROCODE 7 : EN 1997
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 8 : EN 1998
CALCUL DES STRUCTURES POUR LEUR RÉSISTANCES AUX SÉISMES :
EN 1998-1 : Règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments
EN 1998-2 : Ponts
EN 1998-3 : Évaluation et renforcement des bâtiments
EN 1998-4 : Silos, réservoirs et canalisations
EN 1998-5 : Fondations, structures de soutènement et aspects géotechniques
EN 1998-6 : Tours, mâts et cheminées
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 9 : EN 1999
CALCUL DES STRUCTURES EN ALLIAGE D’ALLUMINIUM :
EN 1999-1-1 : Règles générales – Structures
EN 1999-1-2 : Calcul du comportement au feu
EN 1999-1-3 : Règles complémentaires pour les structures sensibles à la fatigue
EN 1999-1-4 : Règles supplémentaires pour les tôles trapézoïdales
EN 1999-1-5 : Règles supplémentaires pour les structures en coque
LES EUROCODES
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LES EUROCODES POUR LA CONCEPTION D’UN BATIMENT EN BETON
EUROCODEPARTIE
D’EUROCODE
TITRE ET/OU OBJET
EN 1990 –Bases de calcul des structures
Texte principal
Exigences fondamentales. Principes du calcul aux états limites par la méthode des coefficients partiels.
Annexe A1 Application aux bâtiments (combinaisons d’actions).
EN 1991 : Eurocode 1 – Actions sur les structures
Partie 1-1Poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments
Partie 1-2 Actions sur les structures exposées au feu.
Partie 1-3 Charges de neige.
Partie 1-4 Actions dues au vent.
Partie 1-5 Actions thermiques.
Partie 1-6 Actions en cours d’exécution.
Partie 1-7Actions accidentelles (actions dues aux chocs de véhicules routiers, de chariots élévateurs, de trains et actions dues aux explosions internes).
EN 1992 : Eurocode 2 – Calcul des structures en béton
Partie 1-1Règles générales et règles pour les bâtiments (y compris actions dues à la précontrainte).
Partie 1-2 Calcul du comportement au feu.
EN 1997 : Eurocode 7 – Calcul géotechnique Partie 1 Calcul des fondations.
EN 1998 : Eurocode 8 – Calcul des structures pour leur résistance aux séismes
Partie 1 Règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments.
Partie 5 Fondations, structures de soutènement et aspects géotechniques.
LES EUROCODES
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LES EUROCODES POUR LA CONCEPTION D’UN PONT EN BETON
EUROCODE PARTIE D’EUROCODE TITRE ET/OU OBJET
EN 1990 –Bases de calcul des structures
Texte principalExigences fondamentales. Principes de la méthode des coefficients partiels.
Annexe A2 Application aux ponts (combinaisons d’actions).
Annexe EExigences et règles de calcul pour les appareils d’appui structuraux, les joints de dilatation, les dispositifs de retenue et les câbles.
EN 1991 : Eurocode 1 – Actions sur les structures
Partie 1-1Poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments (pour les ponts, partie traitant des actions dues au poids propre).
Partie 1-3Charges de neige (pour certains types de ponts routiers et de passerelles, en cours d’exécution ou en service).
Partie 1-4Actions 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 1-7Actions accidentelles (actions dues aux chocs de véhicules routiers, de trains, de bateaux sur les piles et les tabliers de ponts).
Partie 2Charges sur les ponts dues au trafic (ponts routiers, passerelles, ponts ferroviaires).
EN 1992 : Eurocode 2 – Calcul des structures en béton
Partie 1-1 Règles générales et règles pour les bâtiments.
Partie 2 Ponts en béton (règles de calcul et dispositions constructives).
EN 1997 : Eurocode 7 – Calcul géotechnique Partie 1 Calcul des fondations.
EN 1998 : Eurocode 8 – Calcul des structures pour leur résistance aux séismes
Partie 1 Règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments.
Partie 2 Ponts.
Partie 5 Fondations, structures de soutènement et aspects géotechniques.
LES EUROCODES
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PRINCIPAUX EUROCODES PUBLIÉS EN NORMES FRANÇAISES
NORMES ACTUELLEMENT PUBLIÉES RELATIVES AUX STRUCTURES EN BETON :
NF EN 1990 (Mars 2003) : Bases de calcul des structures
NF EN 1991-1-1 (Mars 2003) : Actions générales – Poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments
NF EN 1991-1-2 (Juillet 2003) : Actions générales – Actions sur les structures exposées au feu
NF EN 1991-1-3 (Avril 2004) : Charges de neige
NF EN 1991-1-4 (Novembre 2005) : Charges au vent
NF EN 1991-1-5 (Mai 2004) : Actions thermiques
NF EN 1991-1-6 (Novembre 2005) : Actions en cours d’exécution
NF EN 1991-2 (Mai 2004) : Actions sur les ponts, dues au trafic
NF EN 1992-1-1 (Octobre 2005) : Règles générales et règles pour les bâtiments
NF EN 1992-1-2 (Octobre 2005) : Règles générales – Calcul du comportement au feu
NF EN 1997-1 (Juin 2005) : Calcul géotechnique – Règles générales
NF EN 1998-1 (Septembre 2005) : Règles générales – Actions sismiques
Plusieurs annexes nationales sont en cours de publication
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 0 :
BASES DE CALCUL DES STRUCTURES
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 0 : EN 1990
SOMMAIRE
1. GENERALITES
2. EXIGENCES
3. PRINCIPES DU CALCUL AUX ETATS LIMITES
4. VARIABLES DE BASE
5. ANALYSE STRUCTURALE ET DIMENSIONNEMENT ASSISTE PAR L’EXPERIMENTATION
6. VERIFICATION PAR LA METHODE DES COEFFICIENTS PARTIELS
ANNEXES A, B, C et D
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 0 : BASE DE CALCUL DES EUROCODES
L’EUROCODE est basé sur :
Le concept d’ETATS LIMITES et l’usage de COEFFICIENTS PARTIELS
L’EC 0 fixe les principes et les exigences pour la sécurité, l’aptitude au service et la durabilité des structures et décrit les bases pour le dimensionnement.
L’EC 0 fixe les principes et les exigences à respecter pour conférer aux constructions un niveau de fiabilité acceptable, en supposant qu’elles soient l’objet de mesures de gestion de la qualité à tous les stades : conception, exécution, exploitation et maintenance.
NOTA : - La justification d’une construction consiste, en premier lieu, à analyser les phénomènes à éviter. Et ce sont ces phénomènes que l’on idéalise à travers des états limites.
- L’EN 1990 est aussi applicable pour l’évaluation structurale de constructions existantes en vue de leur réparation.
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 0 : EN 1990HYPOTHESES GENERALES
• 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 et produits de construction sont utilisés de la manière spécifiée dans l’EN 1990 dans les EN 1991 à EN 1999, ou dans les normes d’exécution appropriées, ou dans les spécifications citées en référence pour les matériaux ou produits;
• la structure bénéficiera de la maintenance adéquate;
• l’utilisation de la structure sera conforme aux hypothèses admises dans le projet.
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 0 : EN 1990
PRINCIPALES DEFINITIONS 1/5
• Situations de projetEnsembles de conditions physiques représentant les conditions réelles qui se produisent au cours d’une
certaine durée pour laquelle il sera démontré par le calcul que les états-limites concernés ne sont pas dépassés.
• Situation de projet transitoireSituation de projet à considérer pendant une durée beaucoup plus courte que la durée d’utilisation
prévue pour la structure et qui est hautement probable.
• Situation de projet durableSituation de projet à considérer pendant une durée du même ordre que la durée d’utilisation de projet de
la structure.
• Situation de projet accidentelleSituation de projet impliquant des conditions exceptionnelles au niveau de la structure.
• Dimensionnement en cas d’incendieDimensionnement d’une structure en vue d’obtenir la performance requise en cas d’incendie.
• Situation de projet sismiqueSituation de projet impliquant des conditions exceptionnelles au niveau de la structure, lorsqu’elle est
soumise à un tremblement de terre.
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 0 : EN 1990
PRINCIPALES DEFINITIONS 2/5
• Durée d’utilisation de projetDurée 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.
• Cas de chargeDispositions compatibles de charges, d’ensembles de déformations et d’imperfections à considérer
simultanément avec les actions fixes permanentes et variables pour une vérification particulière.
• États-limitesÉtats au-delà desquels la structure ne satisfait plus aux critères de dimensionnement pertinents.
• Système structuralÉléments porteurs d’un bâtiment ou d’un ouvrage de génie civil, et la manière selon laquelle ils
fonctionnent ensemble.
• États-limites ultimesÉtats associés à un effondrement ou à d’autres formes similaires de défaillance structurale.
• États-limites de serviceÉtats correspondant à des conditions au-delà desquelles les exigences d’aptitude au service spécifiées
pour une structure ou un élément structural ne sont plus satisfaites.
LES EUROCODES
48
L’EUROCODE 0 : EN 1990PRINCIPALES DEFINITIONS 3/5
• Résistance (d’un matériau)Propriété mécanique d’un matériau, indiquant sa capacité à résister à des actions, habituellement exprimée
en unités de contrainte.
• FiabilitéCapacité d’une structure ou d’un élément structural à satisfaire aux exigences spécifiées, y compris la durée d’utilisation de projet, pour lesquelles il ou elle a été conçu(e). La fiabilité s’exprime habituellement en
termes de probabilité.
• MaintenanceEnsemble des opérations effectuées pendant la durée d’utilisation de la structure, afin de lui permettre de satisfaire aux exigences de fiabilité.
• Action (F)a) Ensemble de forces (charges) appliquées à la structure (action directe)
b) Ensemble de déformations ou accélérations imposées, résultant par exemple de changements de température,
de variations du taux d’humidité, de tassements différentiels ou de tremblements de terre (action indirecte).
• Effets d’actions (E)Effet d’actions sur des éléments structuraux (par exemple, effort interne, moment, contrainte, déformation unitaire), ou sur l’ensemble de la structure (flèche, rotation).
• Action permanente (G)
Action qui a de fortes chances de durer pendant toute une durée de référence donnée et dont la variation dans le temps est d’ampleur négligeable, ou dont la variation se fait toujours dans le même sens (monotone) jusqu’à ce que l’action atteigne une certaine valeur limite.
• Action variable (Q)Action dont la variation dans le temps n’est d’ampleur ni négligeable, ni monotone.
LES EUROCODES
49
L’EUROCODE 0 : EN 1990
PRINCIPALES DEFINITIONS 4/5
• Action accidentelle (A)Action, habituellement de courte durée mais de grandeur significative, qui a peu de chances d’intervenir sur
une structure donnée au cours de sa durée de vie de projet.
• Action sismique (AE)Action due à des tremblements de terre.
• Action géotechniqueAction transmise à la structure par le sol, les remblais ou les eaux souterraines.
• Action statiqueAction qui ne provoque pas d’accélération significative de la structure ou d’éléments structuraux.
• Action dynamiqueAction qui provoque une accélération significative de la structure ou d’éléments structuraux.
• Valeur représentative d’une action (Frep)Valeur utilisée pour la vérification d’un état-limite. Une valeur représentative peut-être la valeur
caractéristique (Fk) ou une valeur d’accompagnement (Fk)
• Valeur de calcul d’une action Fd
Valeur obtenue en multipliant la valeur représentative par le coefficient partiel f.
LES EUROCODES
50
L’EUROCODE 0 : EN 1990
PRINCIPALES DEFINITIONS 5/5
• Combinaisons d’actionsEnsemble de valeurs de calcul permettant de vérifier la fiabilité structurale pour un état-
limite sous l’effet simultané de différentes actions.
• Valeur caractéristique (Xk ou Rk)Valeur d’une propriété de matériau ou de produit, ayant une probabilité donnée de ne pas
être atteinte lors d’une hypothétique série d’essais limitée. Cette valeur correspond généralement à un fractile
spécifié de la distribution statistique supposée de la propriété concernée du matériau ou du produit. Dans certains cas, une valeur nominale est utilisée comme valeur caractéristique.
• Valeur de calcul d’une propriété de matériau ou de produit (Xd ou Rd)Valeur obtenue en divisant la valeur caractéristique par un coefficient partiel m ou M ou,
dans certains cas particuliers, par détermination directe.
• Valeur nominale d’une propriété de matériau ou de produit (Xnom ou Rnom)Valeur normalement utilisée comme valeur caractéristique, établie à partir d’un document
approprié tel qu’une norme ou une prénorme européenne.
• Analyse structuraleProcédure ou algorithme de détermination des effets d’actions en tout point d’une structure.
LES EUROCODES
51
L’EUROCODE 0 : EN 1990PRINCIPAUX SYMBOLES 1/2
A Action accidentelle Qk Valeur caractéristique d’une action variable individuelle
Ad Valeur de calcul d’une action accidentelle R Résistance
AEd Valeur de calcul d’une action sismique Rd Valeur de calcul de la résistance
E Effets des actions Rk Valeur caractéristique de la résistance
Ed Valeur de calcul de l’effet des actions X Propriété de matériau
F Action Xd Valeur de calcul d’une propriété de matériau
Fd Valeur de calcul d’une action Xk Valeur caractéristique d’une propriété de matériau
Fk Valeur caractéristique d’une action
Frep Valeur représentative d’une action
G Action permanente
Gd Valeur de calcul d’une action permanente
Gk Valeur caractéristique d’une action permanente
P Valeur représentative appropriée d’une action de précontrainte
Pd Valeur de calcul d’une action de précontrainte
Pk Valeur caractéristique d’une action de précontrainte
Q Action variable
Qd Valeur de calcul d’une action variable
LES EUROCODES
52
L’EUROCODE 0 : EN 1990
PRINCIPAUX SYMBOLES 2/2
ad Valeur de calcul d’une donnée géométrique
ak Valeur caractéristique d’une donnée géométrique
anom Valeur nominale d’une donnée géométrique
u Déplacement horizontal d’une structure ou d’un élément structural
w Flèche verticale d’un élément structural
Coefficient partiel (de sécurité ou d’aptitude au service)
G Coefficient partiel pour actions permanentes
M Coefficient partiel pour une propriété de matériau
Q Coefficient pour actions variables
0 Coefficient définissant la valeur de combinaison d’une action variable
1 Coefficient définissant la valeur fréquente d’une action variable
2 Coefficient définissant la valeur quasi-permanente d’une action variable
LES EUROCODES
53
L’EUROCODE 0 : EN 1990
BASE DE CALCUL DES STRUCTURES
Le calcul d’une construction a pour objet de vérifier que son dimensionnement lui confère le niveau (initial) de fiabilité requis compte tenu de la qualité exigée des matériaux qui seront utilisés et du niveau de contrôle prévu lors de son projet et de son exécution.
Exigences fondamentales :
Une structure doit être conçue et dimensionnée pour avoir :
une résistance structurale,
une aptitude au service,
et une durabilité,
de niveaux appropriés
LES EUROCODES
54
L’EUROCODE 0 : EN 1990
Bases de calcul des structures
Une conception qui suit les Principes et les Règles d’Application est considérée comme satisfaisant aux exigences si les hypothèses des normes EN 1990 à EN 1999 sont respectées.
Les hypothèses générales de l’EN 1990 sont les suivantes :
- 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 dans les bureaux d’études, les usines, les entreprises et sur le chantier.
- les matériaux et produits de construction sont utilisés de la manière spécifiée dans l’EN 1990, dans les EN 1991 à 1999, ou dans les normes d’exécution appropriées,
ou dans les spécifications citées en référence pour les matériaux ou produits.
- l’utilisation de la structure sera conforme aux prescriptions du projet.
- les exigences d’exécution et de mise en œuvre données dans l’ENV 13670 sont satisfaites.
- la structure bénéficiera de la maintenance adéquate.
LES EUROCODES
55
Section 2 : DURÉE DE SERVICE DES STRUCTURES
CATÉGORIE DE DURÉE DE SERVICE
DURÉE DE
SERVICE
ANF EXEMPLES
1 10 10 STRUCTURES PROVISOIRES
2 10-25 25 ÉLÉMENTS STRUCTURAUX REMPLAÇABLES
3 15-30 25 STRUCTURES AGRICOLES ET SIMILAIRES
4 50 50 BÂTIMENTS ET AUTRES STRUCTURES COURANTES
5 100 100 BÂTIMENTS MONUMENTAUXPONTS ET AUTRES OUVRAGES DE GÉNIE CIVIL
NOTA : La durée de service (ou durée d’utilisation de projet) est la période au cours de laquelle la structure est censée rester normalement utilisable en étant entretenue, mais sans qu’il soit nécessaire de procéder à de grosses réparations
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
56
EXIGENCES DE DURABILITE
Pour atteindre la durée d’utilisation de projet requise pour la structure, des dispositions appropriées doivent être prises afin de protéger chaque élément structural des actions d’environnement concernées.
Les exigences de durabilité doivent être prises en compte dans :
La conception de la structure,
Le choix des matériaux,
Les dispositions constructives,
L’exécution,
La maîtrise de la qualité,
Les inspections,
Les vérifications,
Les dispositions particulières (utilisation d’armatures inox, revêtements, protection cathodique).
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
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L’EUROCODE 0 : EN 1990FIABILITE STRUCTURALE
Différenciation de la fiabilité :
Des niveaux de fiabilité différents peuvent être adoptés pour la sécurité structurale ou l’aptitude au service. Le choix de ces niveaux doit tenir compte de la cause et/ou du mode de la défaillance, des conséquences possibles de la défaillance en termes de risques pour la vie humaine, de blessures, de pertes économiques potentielles et de l’importance des perturbations qui en résulteraient pour la société, des dépenses et des moyens nécessaires pour réduire le risque de défaillance; des différents niveaux de fiabilité exigés au plan national.
La fiabilité structurale couvre diverses exigences :
- la sécurité structurale : personnes et biens,
- l’aptitude au service : fonctionnement, confort, aspect,
- la tenue aux influences de l’environnement : durabilité,
- la robustesse (situations accidentelles).
La sécurité structurale est l’aptitude d’une structure à assurer la sécurité des personnes à l’égard des risques d’origine structurale.
La durabilité structurale est l’aptitude d’une structure à rester fiable pendant une durée d’utilisation conventionnelle.
DURABILITE
La structure doit être conçue de telle sorte que sa détérioration, pendant la durée d’utilisation de projet, n’abaisse pas ses performances en dessous de celles escomptées, compte tenu de l’environnement et du niveau de maintenance escompté.
LES EUROCODES
58
LES EXIGENCES FONDAMENTALES POUR LES CONSTRUCTIONS
SECTION 2 - L’EC0 met en valeur la RESPONSABILITE DES CONCEPTEURS
Une structure doit être conçue et réalisée de sorte que :
Pendant sa durée de vie escomptée, avec des niveaux de fiabilité appropriés et de façon économique :
- Elle résiste aux actions et influences susceptibles d’intervenir pendant son exécution et son utilisation
- Et elle reste adaptée à l’usage pour lequel a été conçue.
Elle ne soit pas endommagée par des évènements tels qu’une explosion, un choc ou les conséquences d’erreurs humaines, de façon disproportionnée par rapport à la cause initiale.
Sa détérioration, pendant la durée d’utilisation de projet, n’abaisse pas ses performances en dessous de celles escomptées, compte tenu de
l’environnement et du niveau de maintenance escompté.
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
59
SECTION 3 – SITUATIONS DE PROJET
Les situations de projet à considérer doivent être sélectionnées en tenant compte des circonstances dans lesquelles la structure doit remplir sa fonction.
La situation de projet doivent être classées de la manière suivante :
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
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
60
SECTION 4 – VARIABLES DE BASECLASSIFICATION DES ACTIONS
Les actions doivent être classées de la manière suivante en fonction de leur variation dans le temps :
Les ACTIONS PERMANENTES (G), par exemple poids propre des structures, équipements fixes et revêtements de chaussée, et actions indirectes provoquées
par un retrait et des tassements différentiels;
les ACTIONS VARIABLES (Q), par exemple les charges d’exploitation sur planchers, poutres et toits des bâtiments, les actions du vent ou les charges de la neige;
les ACTIONS ACCIDENTELLES (A), par exemple les explosions ou les chocs de véhicules.
Les actions doivent être également être classées :
selon leur origine, comme directes ou indirectes;
selon leur variation spatiale, comme fixes ou libres;
ou, selon leur nature et/ou la réponse structurale, comme statiques ou dynamiques.
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
61
SECTION 4 – VARIABLES DE BASE
• PROPRIETES DES MATERIAUX
Les propriétés des matériaux ou des produits sont représentées par des valeurs caractéristiques.
DONNEES GEOMETRIQUES
Les données géométriques doivent être représentées par leurs valeurs caractéristiques ou (par exemple dans le cas d’imperfections) directement
par leurs valeurs de calcul.
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
62
La méthode de calcul « aux états-limites » applique des coefficients de sécurité partiels d’une part aux résistances, d’autre part aux actions (et donc aux sollicitations).
Les paramètres de base sont considérés comme aléatoires : c’est une méthode de calcul semi- probabilistique avec coefficients de sécurité partiels.
Un ouvrage doit présenter durant toute sa durée d’exploitation des sécurités appropriés vis-à-vis :
de sa ruine ou de celle de l’un de ses éléments,
d’un comportement en service pouvant affecter sa durabilité, son aspect ou le confort des usagers.
La vérification des structures se fait par le calcul aux états-limites :
ELU : ETATS LIMITES ULTIMES D’EQUILIBRE ET DE RESISTANCE
ELS : ETATS LIMITES DE SERVICE
NOTA : Les états-limites sont des états d’une construction idéalisant des phénomènes (à éviter) l’empêchant de satisfaire certaines exigences structurelles ou fonctionnelles définies lors de son projet. La justification d’une structure consiste à s’assurer que de tels états ne peuvent pas être atteints ou dépassés avec une probabilité dont le niveau dépend de nombreux facteurs.
SECTION 3 – PRINCIPES DU CALCUL AUX ETATS LIMITES
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
63
Il doit être vérifié qu’aucun état-limite n’est dépassé lorsque les valeurs de calcul appropriées sont introduites dans ces modèles pour :
les actions;
les propriétés des matériaux;
les propriétés des produits;
les données géométriques.
Les vérifications doivent être faites pour toutes les situations de projet et tous les case de charges appropriés.
SECTION 3 – PRINCIPES DU CALCUL AUX ETATS LIMITES
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
64
On distingue 2 états limites :
ETATS LIMITES DE SERVICE (ELS)
Fonctionnement de la structure ou des éléments structuraux en utilisation normale, confort des personnes, aspect de la construction.
Ils sont relatifs aux critères d’utilisation courantes : déformations, vibrations, durabilité.
On distingue les ELS réversibles (combinaison d’actions fréquentes ou quasi permanentes) et les ELS irréversibles (combinaisons d’actions caractéristiques)
ETATS LIMITES ULTIMES (ELU)
Les ELU concernent la sécurité des personnes et/ou la sécurité de la structure, incluant éventuellement les états précédant un effondrement structural.
Ils correspondent au maximum de la capacité portante de l’ouvrage ou d’un de ses éléments par :
- perte d’équilibre statique,
- rupture ou déformation plastique excessive,
- instabilité de forme (flambement...).
La notion d’État limite se traduit essentiellement au niveau des critères de calcul par des coefficients partiels de sécurité afin de traiter les différentes incertitudes liées à la réalisation de l’ouvrage.
SECTION 3 – PRINCIPES DU CALCUL AUX ETATS LIMITES
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
65
LES PROPRIETES DES MATERIAUX Les propriétés des matériaux ou des produits sont représentées par des
VALEURS CARACTERISTIQUES correspondant à la valeur de la propriété ayant une probabilité donnée de na pas être atteinte lors d’une hypothétique série d’essais illimitée.
Sauf indication contraire dans les EN 1992 à 1999, les valeurs caractéristiques correspondent aux FRACTILES 5 % (valeur inférieure) et 95 % (valeur
supérieure) pour les paramètres de résistance et à la valeur moyenne pour les paramètres de rigidité.
Par exemple pour le béton, on distingue pour la résistance en traction 2 grandeurs :
fctk0,05 et fctk0,95.
la résistance en compression du béton est désignée par des classes de résistance liées à la résistance caractéristique (factile 5 %) mesurée sur cylindre fck,cyl ou sur cube fck,cube, conformément à l’EN 206-1.
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
66
LES ACTIONS
ACTIONSVALEUR
REPRESENTATIVENOTATION
SYMBOLIQUEBASES DE
DETERMINATION
Permanentes Caractéristique Gk Fractiles 5 % et 95 %
Variables Caractéristique Qk(**) Période de retour(*)
Accidentelles De calcul Ad Valeur nominale
SismiquesCaractéristique ou
de calculAEk ou AEd
Période de retour ou valeur nominale
(*) PERIODE DE RETOUR :
- charges d’exploitation des bâtiments : 50 ans- actions climatiques : 50 ans- charges sur les ponts dues au trafic : 1 000 ans- actions sismiques : 475 ans
(**) AUTRES VALEURS REPRESENTATIVES D’UNE ACTION VARIABLE :
- la valeur de combinaison, notée 0Qk;- la valeur fréquente, notée 1Qk;- la valeur quasi permanente, notée 2Qk.
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
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LES COMBINAISONS D’ACTIONS
Une structure est soumise à un grand nombre d’actions qui peuvent se combiner entre elles
L’EUROCODE 0 fixe les coefficients de sécurité partiels applicables aux actions (G pour les actions permanentes, Q pour les actions variables) et définit les combinaisons d’actions.
Les combinaisons d’actions sont définies pour des situations durables et transitoires, elle sont basées sur des approches semi-probabilistiques.
NOTA : Les EUROCODES sont basés sur la méthode des coefficients partiels (ou encore méthode semi-probabiliste) telle que décrite dans la norme EN 1990 – « Eurocode : Bases de calcul des structures ».
La démarche semi-probabiliste introduit la sécurité :
- Par un choix judicieux des valeurs représentatives des diverses grandeurs aléatoires (actions et résistances), c’est-à-dire un choix tenant compte de la dispersion
reconnue par les statistiques existantes, ou basées sur les règles d’acceptation et de contrôle des produits à utiliser,
- Au moyen de coefficients partiels appliqués aux actions et aux résistances, qu’on s’efforce de choisir et de répartir au mieux en tenant compte de la pratique antérieure et de ce qu’on peut supposer de la réalité, sur la base de calculs probabilistes menés dans des cas particuliers,
- En introduisant des marges plus ou moins apparentes dans les divers modèles (et équations correspondantes) utilisés pour faire les calculs de vérification.
LES EUROCODES
68
LES COMBINAISONS D’ACTIONS
La vérification des structures se fait par le calcul aux états-limites :
ELU : ETATS LIMITES ULTIMES D’EQUILIBRE ET DE RESISTANCE
ELS : ETATS LIMITES DE SERVICE
NOTA : L’ETAT LIMITE est un état au-delà duquel l’ouvrage ne satisfait plus aux exigences de comportement attendues.
NOTA : Exemple de combinaisons d’actions pour la vérification aux ELU.
1,35 G + 1,5 Q Avec G = 1,35 et Q = 1,5
1,15 G + 1,5 Q Avec G = 1,15 et Q = 1,5
1,35 G + 1,05 Q Avec G = 1,35 et Q = 1,05
LES EUROCODES
69
L’analyse structurale a pour objet de déterminer la distribution soit des sollicitations, soit des contraintes, déformations et déplacements de l’ensemble ou d’une partie de la structure.
Elle permet d’identifier les sollicitations aux états limites dans les éléments ou les sections de la structure.
La géométrie est habituellement modélisée en considérant que la structure est constituée d’éléments linéaires, d’éléments plans et, occasionnellement, de coques.
Le calcul doit prendre en considération la géométrie, les propriétés de la structure et son comportement à chaque stade de la construction.
Les combinaisons d’actions considérées doivent tenir compte des cas de charge pertinents, permettant l’établissement des conditions de dimensionnement déterminantes dans toutes les sections de la structure ou une partie de celle-ci.
NOTA : L’analyse linéaire (basée sur la théorie de l’élasticité) peut être utilisée pour la détermination des sollicitations, moyennant les hypothèses suivantes :
- sections non fissurées, relations contrainte-déformation linéaires, et valeurs moyennes du module d’élasticité.
SECTION 5 – ANALYSE STRUCTURALE 1/2
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
70
Les éléments d’une structure sont classés, selon leur nature et leur fonction, en poutres, poteaux, dalles, voiles, plaques, arcs, coques, etc.…
Une poutre est un élément dont la portée est supérieure ou égale à 3 fois la hauteur totale de la section. Lorsque ce n’est pas le cas, il convient de la considérer comme une poutre-cloison.
Une dalle est un élément dont la plus petite dimension dans son plan est supérieure ou égale à 5 fois son épaisseur totale.
Un poteau est un élément dont le grand côté de la section transversale ne dépasse pas 4 fois le petit côté de celle-ci et dont la hauteur est au moins égale à 3 fois le grand côté. Lorsque ce n’est pas le cas, il convient de la considérer comme un voile.
SECTION 5 – ANALYSE STRUCTURALE 2/2
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
71
VALEURS DE CALCUL DES ACTIONS
Fd = f Frep avec Frep = Fk
VALEURS DE CALCUL DE PROPRIETES DES MATERIAUX
Xd =
SECTION 6 – VERIFICATION PAR LA METHODE DES COEFFICIENTS PARTIELS
L’EUROCODE 0 : EN 1990
Fk est la valeur caractéristique de l’action;
Frep est la valeur représentative appropriée de l’action;
f est un coefficient partiel pour l’action;
est soit 1,00 soit 0, 1 ou 2.
Xk
m
Xk est la valeur caractéristique de la propriété du matériau
est la valeur moyenne du coefficient de conversion qui tient compte :
- des effets de volume et d’échelle;
- des effets de l’humidité et de la température;
- et d’autres paramètres s’il y a lieu.
m est un coefficient partiel pour la propriété du matériau.
LES EUROCODES
72
Les états-limites sont associés à une rupture entraînant l’effondrement total ou partiel de la structure considérée, et mettant en cause la sécurité des personnes et/ou des biens.
L’EUROCODE 0 DEFINIT 4 ETATS LIMITES ULTIMES
SECTION 6 - LES ETATS LIMITES ULTIMES
EQUEQUILIBRE STATIQUE
Perte d’équilibre statique de la structure ou d’une partie quelconque de celle-ci, considérée comme un corps rigide, lorsque :-des variations mineures de la valeur ou de la distribution spatiale d’actions d’une même origine sont significatives,-et les résistances des matériaux de construction ou du sol ne sont généralement pas déterminantes.
STR
Défaillance interne ou déformation excessive de la structure ou d’éléments structuraux y compris semelles, pieux, murs de soubassement, etc., lorsque la résistance des matériaux de construction de la structure est déterminante.
GEODéfaillance ou déformation excessive du sol, lorsque les résistances du sol ou de la roche sont significatives pour la résistance.
FATDéfaillance de la structure ou d’éléments structuraux due à la fatigue.
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
73
COMBINAISONS D’ACTIONS
Combinaisons CARACTERISTIQUES
Combinaison FREQUENTE
Combinaison QUASI-PERMANENTE
SECTION 6 - LES ETATS LIMITES ULTIMES
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
74
COMBINAISONS D’ACTIONS
Combinaisons FONDAMENTALES : 6.10 – 6.10 a/b
pour situations de projet durables ou transitoires
Combinaisons ACCIDENTELLES : 6.11
pour situations de projet accidentelles
• Combinaisons SISMIQUES : 6.12
pour situations de projet sismiques
L’EUROCODE 0 : EN 1990
SECTION 6 - LES ETATS LIMITES ULTIMES
LES EUROCODES
75
LES ETATS LIMITES DE SERVICE COURANTS CONCERNENT :
La limitation des contraintes
La maîtrise de la fissuration
La limitation des flèches
Les états-limites de service sont associés à des états de la structure, ou de certaines de ses parties, lui causant des dommages limités mais rendants son usage impossible dans le cadre des exigences définies lors de son projet (exigences de fonctionnement, de confort pour les usager ou d’aspect).
Ils sont définis en tenant compte des conditions d’exploitation ou de durabilité de la construction ou de l’un de ses éléments : sans qu’il puisse en résulter, du moins à court terme, la ruine de la construction.
LES ETATS LIMITES DE SERVICE (ELS) 1/6
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
76
LES ETATS LIMITES DE SERVICE (ELS) 2/6
On distingue 3 TYPES DE COMBINAISONS D’ACTIONS :
Combinaison caractéristique (ELS irréversibles)
Combinaison fréquente (ELS réversibles)
Combinaison quasi-permanente (ELS réversibles)
Gk,j + Qk,1 + 0,iQk,i
j1 i>1
Gk,j + 1,1 Qk,1 + 2,1Qk,ij1 i>1
Gk,j + 2,1Qk,i
j1 i1
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
77
LIMITATION DES CONTRAINTES :
La contrainte de compression dans le béton doit être limitée afin d’éviter les fissures longitudinales, les micro-fissures ou encore des niveaux élevés de fluage, lorsque ceux-ci pourraient avoir des effets inacceptables pour le fonctionnement de la structure.
Les contraintes de traction dans les armatures doivent être limitées afin d’éviter les déformations inélastiques ainsi qu’un niveau de fissuration ou
de déformation inacceptable.
LES ETATS LIMITES DE SERVICE (ELS) 3/6
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
78
MAITRISE DE LA FISSURATION :
La fissuration doit être limitée de telle sorte qu’elle ne porte pas préjudice au bon fonctionnement ou à la durabilité de la structure ou encore qu’elle ne rende pas son aspect inacceptable.
La fissuration est normale dans les structures en béton armé soumises à des sollicitations de flexion, d’effort tranchant, de torsion ou de traction résultant soit d’un chargement direct soit de déformations gênées ou imposées.
LES ETATS LIMITES DE SERVICE (ELS) 4/6
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
79
VALEURS RECOMMANDÉES D’OUVERTURE DES FISSURES EN FONCTION DE LA CLASSE D’EXPOSITION :
Classe d’exposition
Éléments en béton armé et éléments en béton
précontraint à armatures non adhérentes
Éléments en béton précontraint à armatures
adhérentes
Combinaison quasi-permanente des charges
Combinaison fréquente des charges
X0, XC1 0,4 0,2
XC2, XC3, XC40,3
0,2
XD1, XD2, XS1, XS2, XS3 Décompression
LES ETATS LIMITES DE SERVICE (ELS) 5/6
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
80
LIMITATION DES FLECHES :
La déformation d’un élément ou d’une structure ne doit pas être préjudiciable à leur bon fonctionnement ou à leur aspect.
Il convient de fixer des valeurs limites appropriées des flèches, en tenant compte de la nature de l’ouvrage, des finitions, des cloisons et accessoires, et de sa destination.
Il convient de limiter les déformations aux valeurs compatibles avec les déformations des autres éléments liés ç la structure tels que cloisons,
vitrages, bardages, réseaux ou finitions.
LES ETATS LIMITES DE SERVICE (ELS) 6/6
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
81
Cette annexe fournit les règles pour établir les combinaisons d’actions pour les bâtiments :
ELU : expressions 6.10 à 6.12b
ELS : expressions 6.14 à 6.16b
VALEURS RECOMMANDEES DES COEFFICIENTS
Exemple :
CATEGORIE A : habitation, zones résidentielles 0 = 0,7; 1 = 0,5; 2 = 0,3
CATEGORIE D : commerces 0 = 1; 1 = 0,9; 2 = 0,8
ANNEXE A1 : APPLICATION POUR LES BATIMENTS 1/3
L’EUROCODE 0 : EN 1990
LES EUROCODES
82
COMBINAISON FONDAMENTALE : équation 6.10 / 6.10a et 6.10b
COMBINAISON ACCIDENTELLE : équation 6.11
COMBINAISON SISMIQUE : équation 6.12
Exemples d’équation 6.10 :
1.10Gk,sup + 0,90Gk,inf + 1,50Qk1 + 1,5o,i Qk,i
1.35Gk,sup + 1,00Gk,inf + 1,50Qk,1 + 1,50,iQk,i
1.15Gk,sup + 1,00Gk,inf + 1,50Qk,1 + 1,50,iQk,i
ANNEXE A1 : APPLICATION POUR LES BATIMENTS 2/3
ETATS LIMITES ULTIMES
L’EUROCODE 0 : EN 1990
AVEC : Gk,sup Actions permanentes défavorables
Gk,inf Actions permanentes favorables
Gk,1 Action variable dominante
Gk,i Action variable d’accompagnement
i>1
i>1
i>1
LES EUROCODES
83
ANNEXE A1 : APPLICATION POUR LES BATIMENTS 3/3
ETATS LIMITES DE SERVICE
COMBINAISON CARACTERISTIQUE : équation 6.14
COMBINAISON FREQUENTE : équation 6.15
COMBINAISON QUASI-PERMANENTE : équation 6.16
• Valeurs de calcul des actions à utiliser dans la combinaison d’actions
L’EUROCODE 0 : EN 1990
Combinaison
Actions permanente Gd Actions variables Qd
Défavorables
Favorables Dominante Autres
Caractéristique Gkj,sup Gkj,inf Qk,1 0,iQk,i
Fréquente Gkj,sup Gkj,inf
1,1Qk,1 2,iQk,i
Quasi-permanente Gkj,sup Gkj,inf
2,1Qk,1 2,iQk,i
LES EUROCODES
84
ANNEXE B : GESTION DE LA FIABILITE STRUCTURALE POUR LES CONSTRUCTIONS
Cette annexe définit des CLASSES DE CONSEQUENCE pour tenir compte des conséquences de la défaillance ou du mauvais fonctionnement de la structure.
L’EUROCODE 0 : EN 1990
Classes de conséquenc
esDescription
Exemples de bâtiments et de travaux de génie civil
CC3
Conséquence élevée en termes de perte de vie humaine, ou conséquences économiques, sociales ou d’environnement très importantes
Tribunes, bâtiments publics où les conséquences de la défaillance seraient élevées (par exemple, salle de concert)
CC2
Conséquence moyenne en termes de perte de vie humaine, conséquences économiques, sociales ou d’environnement considérables
Bâtiments résidentiels et de bureaux, bâtiments publics où les conséquences de la défaillance seraient moyennes (par exemple, bâtiments de bureaux)
CC1
Conséquence faible en termes de perte de vie humaine, et conséquences économiques, sociales ou d’environnement faibles ou négligeables
Bâtiments agricoles normalement inoccupés (par exemple, bâtiments de stockage, serres)
LES EUROCODES
85
EUROCODE 1 :
ACTIONS SUR LES STRUCTURES
LES EUROCODES
86
ACTIONS
COMBINAISONS D’ACTION
ÉTATS LIMITES
LES EUROCODES
87
LES ACTIONS SUR LES STRUCTURES LA NOTION D’ACTION COUVRE :
un ensemble de forces (charges) appliquées à la structure (action directe);
ou un ensemble de déformations ou d’accélérations imposées, ou résultant, par exemple, de changements de température, de variations du taux d’humidité de déplacements
d’appuis, de tassements différentiels ou de tremblements de terre (action indirecte).
4 TYPES D’ACTIONS : les actions sont classées en fonction de leur variation dans le temps
ACTIONS PERMANENTES : G (durée d’application continue et égale à la durée de vie de la structure, variations négligeables dans le temps, ex : poids propre, poussée des terres, revêtements de chaussées, actions indirectes provoquées par un retrait)
ACTIONS VARIABLES : Q (actions variables dans le temps, ex : charges d’exploitation sur les planchers, trafic, vent, neige)
ACTIONS ACCIDENTELLES : Ad (actions exceptionnelles mais prévisibles) (ex : choc de véhicules, explosion, incendie)
ACTIONS SISMIQUES : Aed
On distingue
ACTIONS STATIQUES : neige, charges de mobilier
ACTIONS DYNAMIQUES : trafic, vent, séisme, choc
LES EUROCODES
88
PRINCIPE DU DIMENSIONNEMENT
LES ACTIONS appliquées à l’ouvrage conduisent à des effets sur la structure :
EFFORTS – DEFORMATIONS
qui se traduisent par des sollicitations (moment fléchissant, effort normal, effort tranchant,…).
LES MATERIAUX composants la structure résistent à ces effets
PRINCIPE GENERAL : EFFETS DES ACTIONS < RESISTANCES DES MATERIAUX
NOTA : Compte tenu des incertitudes sur les actions appliquées et les résistances des matériaux, on introduit des marges de sécurité, sous forme de coefficients de sécurité ou de pondération.
La démarche semi-probabilistique se traduit par des règles, en partie forfaitaires, qui introduisent la sécurité par :
- des valeurs représentatives des diverses grandeurs aléatoires (actions et résistances),
- des coefficients partiels de sécurité.
LES EUROCODES
89
DEMARCHE A SUIVRE POUR LE DIMENSIONNEMENT
4 ETAPES :
1. Analyse et modélisation de la structure et détermination des actions qui lui sont appliquées et des classes d’exposition (influence de l’environnement)
2. Détermination des sollicitations – Choix des caractéristiques et des résistances des matériaux (en fonction des performances à atteindre en
phase définitive et en phase de travaux : coulage, décoffrage, manutention …)
3. Détermination des sections d’Armatures
- Pour chaque état-limite, pour chaque section de la structure étudiée, il faut montrer, pour le cas de charge le plus défavorable, sous la combinaison d’action considérée, que la sollicitation agissante ne dépasse pas la
sollicitation résistante
4. Dessin des armatures prenant en compte les contraintes d’exécution sur chantier
LES EUROCODES
90
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
SOMMAIRE
1 Section 1 – Généralités 1.1 Domaine d’application 1.2 Références normatives 1.3 Distinction entre Principes et Règles d’Application 1.4 Termes et définitions 1.5 Symboles
2 Section 2 – Classification des actions 2.1 Poids propre 2.2 Charges d’exploitation
3 Section 3 – Situations de projet 3.1 Généralités 3.2 Charges permanentes 3.3 Charges d’exploitation
4 Section 4 – Poids volumiques des matériaux de construction et des matériaux stockés 4.1 Généralités
5 Section 5 – Poids propre des constructions 5.1 Représentation des actions 5.2 Valeurs caractéristiques de poids propre
6 Section 6 – Charges d’exploitation des bâtiments 6.1 Représentation des actions 6.2 Dispositions des charges 6.3 Valeurs caractéristiques des charges d’exploitation 6.4 Charges horizontales sur les parapets et les murs de séparation agissant comme barrières
Annexe A (informative) Tableaux des valeurs nominales des poids volumiques des matériaux de construction et des valeurs nominales des poids volumiques et des angles de talus naturel des matériaux stockés
Annexe B (informative) Barrière de sécurité et parapets pour parkings
LES EUROCODES
91
L’EN 1991-1-1 définit des actions et fournit des indications pour la conception structurale de bâtiments et d’ouvrages de génie civil, ainsi que des considérations géotechniques; elles concernent :
les poids volumiques des matériaux de construction;
les poids propre des constructions;
les charges d’exploitation pour les bâtiments.
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
DOMAINES D’APPLICATION
LES EUROCODES
92
A Aire chargée
A0 Aire de référence
Qk Valeur caractéristique d’une charge concentrée variable
gk Poids par unité de surface ou poids par unité de longueur
n Nombre d’étages
qk Valeur caractéristique d’une charge uniformément répartie ou d’une charge linéique
A, n Coefficient de réduction
Poids volumique apparent
Coefficient de majoration dynamique
0 Coefficient définissant la valeur de combinaison d’une action variable
Angle de talus naturel (degrés)
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
SYMBOLES
LES EUROCODES
93
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
SECTION 2 : CLASSIFICATION DES ACTIONS
2 familles d’ACTIONS :
POIDS PROPRE
CHARGES D’EXPLOITATION
chaque charge d’exploitation est définie par 2 valeurs :
CHARGE UNIFORMEMENT REPARTIE : qk
CHARGE PONCTUELLE : Qk
LES EUROCODES
94
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
SECTION 4 : POIDS VOLUMIQUES DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION ET DES MATERIAUX STOCKES
L’Annexe A donne les POIDS VOLUMIQUES :
des MATERIAUX de CONSTRUCTION
Béton Éléments de maçonnerie Métaux Mortier Bois Verre
Matériaux utilisés pour les ponts routes et les ponts rails
des MATERIAUX STOCKES :
dans l’industrie du bâtiment : granulats, ciment, eau…
dans l’activité agricole : engrais, céréales, foin, paille…
dans l’industrie alimentaire : farine, fruits, sucre, pommes de terre…
liquides : boissons, huiles, hydrocarbures…
combustibles solides : charbon, bois de chauffage…
produits divers : livres, papier, caoutchouc…
LES EUROCODES
95
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
SECTION 5 : POIDS VOLUMIQUES DES CONSTRUCTIONS
La section 5 fournit des méthodes d’évaluation des valeurs caractéristiques du poids propre des constructions :
le POIDS PROPRE inclut :
les éléments STRUCTURAUX
les éléments NON STRUCTURAUX : toitures, cloisons, bordages, plafonds suspendus
les EQUIPEMENTS FIXES : ascenseurs, équipements électriques, réseaux de câble…
NOTA : L’article 5.2.3 donne des dispositions complémentaires particulières pour les ponts
LES EUROCODES
96
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
SECTION 6 : CHARGES D’EXPLOITATION DES BATIMENTSLa section 6 donne des valeurs caractéristiques des charges d’exploitation pour les planchers et les couvertures; ces valeurs sont définies en fonction de la catégorie d’usage des bâtiments :
A- Lieux de vie domestique : habitation et résidentiel
B- Lieux de travail de bureau : bureaux
C- Lieux de réunions : salles de réunion, de spectacles, de sport, de déambulation, etc.
D- Aires de commerces : boutiques et grandes surfaces de ventes
E- Aires de stockage : entrepôts et archives et locaux industriels
F- Surfaces de stationnement et de circulation automobiles dans les bâtiments : garages et aires de circulation
G- Surfaces de stationnement et de circulation de camions moyens dans les bâtiments : garages et aires de circulation
H- Surfaces de toitures inaccessibles
I- Surfaces de toitures accessibles
K- Hélistations
NOTA : Elle définit aussi les charges horizontales sur les parapets et les murs de séparation agissant comme barrière.
LES EUROCODES
97
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
EC 1 : Partie 1.3 CHARGES DE NEIGE
Carte des charges de neige en France (zones de neige)
EC 1 : Partie 1.4 ACTIONS DU VENT
Action du vent turbulent
- pression dynamique de référence
- carte de la valeur de base de la vitesse de référence en France
Instabilité aérolastiques
EC 1 : Partie 1.5 ACTIONS THERMIQUES
Actions thermiques pour les bâtiments
- profils de température dans différentes parties d’un bâtiment
- températures de base
Actions thermiques pour les ponts
- étendue maximale des variations de températures
- gradient thermique
LES EUROCODES
98
EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
EC 1 : Partie 1.6 ACTIONS EN COURS D’EXECUTION
Actions applicables aux ouvrages en phase d’exécution et aux ouvrages auxiliaires (échafaudage,
cintre, batardeau…)
6 charges d’exécution (Qc)
- personnel et outillage léger
- stockage d’éléments déplaçables
- équipement non permanent
- machines et équipement lourd déplaçable
- accumulation de matériaux de rebut
- charges dues à des parties d’une structures en phases provisoires
EC 1 : Partie 1.7 ACTIONS ACCIDENTELLES
Chocs dus au trafic routier, ferroviaire, fluvial et maritime
Explosions intérieures
LES EUROCODES
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EUROCODE 1 : ACTIONS SUR LES STRUCTURES
EC 1 : Partie 2 ACTIONS SUR LES PONTS DUES AU TRAFIC
ACTIONS DES TRAFICS ROUTIER – FERROVIAIRE – PIETONNIER
L’EC1 : Partie 2 définit des modèles de charges pour les :
- charges d’exploitation sur les ponts routiers
- actions dues aux piétons
- charges sur les ponts ferroviaires dues au trafic
LES EUROCODES
100
L’EUROCODE 4
CALCUL DES STRUCTURES MIXTE ACIER-BÉTON
LES EUROCODES
101
L’EUROCODE 4 : EN 1994 L’Eurocode 4 concerne la conception et le calcul des structures et éléments structuraux mixtes acier-béton relevant du domaine du
bâtiment et de celui des ouvrages de génie civil.
La partie 1-1 de l’Eurocode 4 présente les règles générales de conception
et de calcul des structures mixtes, et les règles particulières au seul domaine du bâtiment.
La partie 2 de l’Eurocode 4 concerne la conception et les règles de calcul
relatives aux ponts mixtes acier-béton. Ce document reprend in extenso
les règles générales de la partie 1-1 de l’Eurocode 4 strictement applicables au domaine des ponts mixtes acier-béton, en y ajoutant
les règles complémentaires spécifiques à ce domaine.
LES EUROCODES
102
L’EUROCODE 4 : EN 1994 Est mixte tout élément structural de construction qui associe deux matériaux
de nature et de propriétés différentes afin de tirer le meilleur profit de la résistance
mécanique issue de leur association. L’idée première est donc d’utiliser :
- le béton, afin de résister aux efforts de compression,
- l’acier, afin de résister aux efforts de traction et aux efforts tranchants.
La solidarisation des deux matériaux est obtenue au moyen d’organes de liaison, dits
connecteurs, fixés sur l’ élément métallique (par exemple des goujons soudés, des cornières soudées ou clouées, des butées, etc.). Leur rôle est d’empêcher ou de limiter le glissement pouvant se produire le long de l’interface acier-béton.
CLASSES DE RESISTANCE DES BETONS
Comprises entre C20/25 et C60/75
LES EUROCODES
103
L’EUROCODE 2
EUROCODE BÉTON
LES EUROCODES
104
L’ EUROCODE 2 : EN 1992
La norme de base concernant le calcul des structures en béton est la norme
EN 1992-1-1 Règles générales et règles pour les bâtiments.
Avec son Annexe Nationale, elle est destinée à remplacer :
les règles Béton Armé aux États Limites 91 révisées 99
les règles Béton Précontraint aux États Limites 91 révisées 99
du fascicule 62 titre 1er section I et II du Cahier des Clauses Techniques Générales applicables aux marchés publics de travaux.
LES EUROCODES
105
L’EUROCODE 2 S’APPLIQUE AU CALCUL DES BÂTIMENTS ET DES OUVRAGES DE GÉNIE CIVIL EN BÉTON NON ARMÉ, EN BÉTON ARMÉ OU EN BÉTON PRÉCONTRAINT. Il est conforme aux principes et exigences
de sécurité et d’aptitude au service des ouvrages et aux bases de calcul et de vérification données dans l’EN 1990 : Bases de calcul des structures.
L’EUROCODE 2 ne traite que ce qui concerne les exigences de RÉSISTANCE MÉCANIQUE, d’APTITUDE AU SERVICE, de DURABILITÉ et de RÉSISTANCE AU FEU des STRUCTURES EN BÉTON.
Comme pour tous les Eurocodes, l’application en France de l’EC 2 ne peut se faire qu’en concomitance avec son ANNEXE NATIONALE.
L’EUROCODE 2 : EN 1992
LES EUROCODES
106
L’EUROCODE 2 : EN 1992 L’EUROCODE 2 s’applique au calcul des bâtiments et des ouvrages de génie civil en béton
non armé, en béton armé ou en béton précontraint. Il est conforme aux principes et exigences de sécurité et d’aptitude au service des ouvrages et aux bases de calcul et de vérification données dans l’EN 1990 : Bases de calcul des structures.
L’EUROCODE 2 ne traite que ce qui concerne les exigences de résistance mécanique, d’aptitude au service, de durabilité et de résistance au feu des structures en béton. Les autres exigences, celles relatives aux isolations thermiques et acoustiques, par exemple, ne sont pas abordées.
Comme pour tous les Eurocodes, l’application en France de l’EC 2 ne peut se faire qu’en concomitance avec son Annexe Nationale. Celle-ci a en effet un caractère normatif sur le plan
National, après la procédure habituelle d’adoption d’une norme Française.
L’annexe Nationale définit les valeurs des paramètres appelés NDP (paramètres déterminés au niveau National) dans le texte Européen, dont la valeur est laissée au libre choix de chaque pays.
On trouve, dans cette annexe, le choix des méthodes proposées et l’applicabilité des Annexes informatives et des précisions non contradictoires permettant d’éclairer certains points.
LES EUROCODES
107
LES EVOLUTIONS DE L’ EUROCODE 2
1 SEUL TEXTE POUR LE BETON ARME ET LE BETON PRECONTRAINT
PAS DE MODIFICATION DE LA METHODOLOGIE GENERALE DE CALCUL
UN CERTAIN NOMBRE DE METHODES DE CALCUL NOUVELLES
PLUS GRANDE LIBERTE DE CONCEPTION
LES EUROCODES
108
L’ EUROCODE 2 : EN 1992
CALCUL DES STRUCTURES EN BETON :
EN 1992-1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments
EN 1992-1-2 : Règles générales – Calcul du comportement au feu
EN 1992-2 : Ponts
EN 1992-3 : Silos et réservoirs
NOTA : L’EC 2 est associé aux normes suivantes :
EN 1990 : Bases de calcul des structures
EN 1991 : Actions sur les structures
ENV 13670 : Exécution des ouvrages en béton
EN 1998 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes
NF EN 206-1 : Norme béton
LES EUROCODES
109
MISE A DISPOSITION DE L’EUROCODE 2
Partie 1-1 : Norme Française parue en Octobre 2005, enquête sur son Annexe Nationale prévue début 2006
Partie 1-2 : d° partie 1-1
Partie 2 : en attente de publication en NF
Partie 3 : vote Européen acquis, en finalisation éditoriale.
LES EUROCODES
110
L’ EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
PARTIE 1-1 : RÈGLES GÉNÉRALES ET RÈGLES POUR LES BÂTIMENTS
SOMMAIRE
1 - GÉNÉRALITÉS
2 - BASES DE CALCUL
3 - MATÉRIAUX
4 – DURABILITÉ ET ENROBAGE DES ARMATURES
5 – ANALYSE STRUCTURALE
6 – ÉTATS LIMITES ULTIMES
7 – ÉTATS LIMITES DE SERVICES
LES EUROCODES
111
L’ EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
PARTIE 1-1 : RÈGLES GÉNÉRALES ET RÈGLES POUR LES BÂTIMENTS
SOMMAIRE (suite)
8 – DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES RELATIVES AUX ARMATURES DE BÉTON ARMÉ ET DE PRÉCONTRAINTE
9 - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES RELATIVES AUX ÉLÉMENTS ET RÈGLES PARTICULIERES
10 – RÈGLES ADDITIONNELLES POUR LES ÉLÉMENTS ET LES STRUCTURES PRÉFABRIQUÉES EN BÉTON
11 – STRUCTURES EN BÉTON DE GRANULATS LÉGERS
12 – STRUCTURES EN BÉTON NON ARMÉ OU FAIBLEMENT ARMÉ
ANNEXES
LES EUROCODES
112
PARTIE 1-1 : RÈGLES GÉNÉRALES ET RÈGLES POUR LES BÂTIMENTS
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
L’ EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
LES EUROCODES
113
PARTIE 1-1 : RÈGLES GÉNÉRALES ET RÈGLES POUR LES BÂTIMENTS
ANNEXES
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
L’ EUROCODE 2 : EN 1992
LES EUROCODES
114
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
L’EN 1992-1-1 décrit les principes et les exigences pour la sécurité, l’aptitude au service et la durabilité des structures en béton, ainsi que des règles spécifiques pour les bâtiments. Elle est fondée sur le concept d’état-limite, utilisé conjointement avec une méthode aux coefficients partiels.
Des valeurs numériques de coefficients partiels ainsi que d’autres paramètres de fiabilité sont recommandées comme valeurs de base pour fournir un niveau de fiabilité acceptable.
Elle énonce les principes de base de calcul des structures en béton non armé, armé ou précontraint, constitué de granulats de masse volumique normale ou de granulats légers. Elle ne couvre pas la résistance au feu, le calcul des ponts, des barrages, des plates-forme en mer ou des réservoirs.
L’EN 1992-1-1 donne des valeurs avec des Notes indiquant où des choix nationaux peuvent devoir être effectués. Il convient par conséquent de doter la norme nationale transposant l’EN 1992-1-1 d’une Annexe Nationale contenant l’ensemble des Paramètres Déterminés au niveau National, qui devront être utilisés pour le calcul des bâtiments et des ouvrages de génie civil destinés à être construits dans le pays considéré.
LES EUROCODES
115
PRESENTATION DE L’EN 1992-1-1 1/2
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 spécifiques aux matériaux.
3. Matériaux. Propriétés du béton, modèles de calcul à l’ELS et l’ELU; 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-à- vis de la durabilité et « durée d’utilisation de projet ».
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.
LES EUROCODES
116
PRESENTATION DE L’EN 1992-1-1 2/2
6. États Limites Ultimes. 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, développement des analyses par bielles et tirants.
7. États Limites de Service. Limite d’ouverture de fissure en fonction du type de structure et de l’environnement.
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.
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.
LES EUROCODES
117
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
SECTION 2 – BASES DE CALCUL
COEFFICIENTS PARTIELS RELATIFS AUX MATERIAUX POUR LES ELU
Situations de projet
C
(béton)
S
(armatures passives)
S
(précontrainte)
DurableTransitoire
1,5 1,15 1,15
Accidentelle 1,2 1,0 1,0
LES EUROCODES
118
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
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.
COURBES CONTRAINTES – DEFORMATIONS
- Courbe parabole rectangle
- Courbe bilinéaire
LES EUROCODES
119
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1SECTION 3 - MATERIAUX
BETON
RESISTANCES DE CALCUL
- En compression fcd = cc fck / c
- En traction fctd = ct fctk0,05 / c
Avec fck résistance caractéristiques sur cylindre à 28 jours
fctk0,05 fractile 5% de la résistance en traction défini à partir
de la résistance moyenne en traction fctm
c coefficient de sécurité = 1,5 pour les situations durables et transitoires
cc et ct coefficients = 1
LES EUROCODES
120
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
SECTION 3 - MATERIAUX
ACIER PASSIFS
Caractérisations définies dans l’Annexe C
Diagrammes contraintes déformations
- branche horizontale
- branche inclinée
fyk compris entre 400 et 600 MPa
Armatures à haute adhérence
3 classes de ductilité
LES EUROCODES
121
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
SECTION 3 - MATERIAUX
ARMATURES DE PRECONTRAINTE
Caractéristiques définies dans la norme EN 10138
Diagrammes contraintes déformations
- branche horizontale (sans limite)
- branche inclinée
3 classes de relaxation
LES EUROCODES
122
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
SECTION 4 – DURABILITE ET ENROBAGE DES ARMATURES
L’ENROBAGE EST FONCTION :
DES CONDITIONS D’ADHERENCE
DES CLASSES D’EXPOSITION
DE LA DUREE D’UTILISATION DU PROJET : DUREE DE SERVICE
DU TYPE D’ARMATURE / ACIER AU CARBONE, INOX
DE LA CLASSE DE RESISTANCE DU BETON
DU TYPE DE CONTRÔLE QUALITE : BETON ET ARMATURES
LES EUROCODES
123
L’EUROCODE 2 : EN 1992-1-1
SECTION 5 – ANALYSE STRUCTURALE
METHODES D’ANALYSE
Pour les vérifications à l’ELU des structures, l’analyse peut être basée sur un modèle de comportement.
linéaire élastique : sollicitations proportionnelles aux actions
linéaire avec redistribution limitée
plastique
non linéaire
formé de bielles et de tirants
LES EUROCODES
124
L’EUROCODE 2 : EN 1992
SECTION 6 – ETATS LIMITES ULTIMES
FLEXION SIMPLE et FLEXION COMPOSEE
La méthode de calcul (règle des trois pivots) est analogue à celle des règles BAEL. Les seules particularités concernent des valeurs limites de contrainte ou de
déformation des matériaux à utiliser
EFFORT TRANCHANT
TORSION
POINÇONNEMENT
METHODE DES BIELLES ET TIRANTS
Cette méthode définit les bielles, les tirants, les divers types de nœuds pouvant les relier et calcule les efforts et le ferraillage correspondant
FATIGUE
LES EUROCODES
125
L’EUROCODE 2 : EN 1992SECTION 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
LES EUROCODES
126
L’EUROCODE 2 : EN 1992
SECTION 8 – DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES RELATIVES AUX ARMATURES DE BETON ARME ET DE PRECONTRAINTE
Cette section donne les règles pratiques nécessaire à la réalisation des plans d’exécution.
espacements horizontaux et verticaux
diamètres de mandrin de pliage
ancrages
recouvrements
ancrages des armatures de précontrainte par prétension
dispositifs de paquets de barres
zones d’ancrage de précontrainte
LES EUROCODES
127
L’EUROCODE 2 : EN 1992
SECTION 12 – STRUCTURES EN BETON ARME OU FAIBLEMENT ARME
Cette section fournit des règles complémentaires pour les structures en béton non armé ou lorsque le ferraillage mis en place est inférieur au minimum requis pour le béton armé.
SECTION 10 – REGLES ADDITIONNELLES POUR LES ELEMENTS ET LES STRUCTURES PREFABRIQUES EN BETON
La section 10 expose les particularités d’influence de la cure thermique sur les caractéristiques des bétons (résistance, fluage et retrait), sur la relaxation des aciers et sur les pertes par relaxation.
Elle traite ensuite des dispositions constructives spécifiques et des assemblages.
SECTION 9 – DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES RELATIVES AUX ELEMENTS ET REGLES PARTICULIERES
Dans cette section, sont représentées quelques règles complémentaires relatives aux pourcentages minimaux et espacements minimaux des barres. Elles sont classées par
éléments structuraux : poteaux, poutres, dalles, poutres-cloisons, etc.
LES EUROCODES
128
EUROCODE 2 et NF EN 206-1
AU SERVICE DE LA DURABILITÉ DES OUVRAGES
LES EUROCODES
129
MAÎTRISE DE LA FISSURATION
ÉTATS LIMITES DE SERVICE (ELS)
VALEURS RECOMMANDÉES D’OUVERTURE DES FISSURES EN FONCTION DE LA CLASSE D’EXPOSITION :
Classe d’exposition
Éléments en béton armé et éléments en béton
précontraint à armatures non adhérentes
Éléments en béton précontraint à armatures
adhérentes
Combinaison quasi-permanente des charges
Combinaison fréquente des charges
X0, XC1 0,4 0,2
XC2, XC3, XC40,3
0,2
XD1, XD2, XS1, XS2, XS3 Décompression
LES EUROCODES
130
Les recommandations de l’EUROCODE 2 en matière d’enrobage sont NOVATRICES. Elles visent, en conformité avec la norme NF EN 206-1, À OPTIMISER de manière pertinente LA DURABILITÉ DES OUVRAGES.
La détermination de la VALEUR DE L’ENROBAGE doit prendre en compte :
La CLASSE D’EXPOSITION dans laquelle se trouve l’ouvrage (ou la partie d’ouvrage),
La DURÉE DE SERVICE attendue,
La CLASSE DE RÉSISTANCE du béton,
Le type de systèmes de CONTRÔLES QUALITÉ mise en œuvre pour assurer la régularité des performances du béton,
La NATURE DES ARMATURES (acier au carbone, acier inoxydable)
La MAÎTRISE DU POSITIONNEMENT DES ARMATURES.
PHILOSOPHIE DE L’ENROBAGE SELON L’EUROCODE 2
LES EUROCODES
131
La valeur de l’enrobage peut ainsi optimisée en particulier :
si l’on utilise des ARMATURES INOX,
si l’on choisit un béton présentant une classe de RÉSISTANCE À LA COMPRESSION SUPÉRIEURE à la classe de référence (définie par la classe d’exposition),
s’il existe un système de CONTRÔLE DE RÉGULARITÉ DES PERFORMANCES DU BÉTON et de MAÎTRISE DU POSITIONNEMENT DES ARMATURES :
L’EUROCODE 2 permet aussi de dimensionner l’ouvrage pour une DURÉE DE SERVICE SUPÉRIEURE en augmentant la valeur de l’enrobage.
L’OPTIMISATION DES PERFORMANCES DU BÉTON ET DE L’ENROBAGE DES ARMATURES CONSTITUE UN FACTEUR DE PROGRÈS ESSENTIEL POUR GARANTIR LA DURABILITÉ DES OUVRAGES.
OPTIMISATION DE L’ENROBAGE
LES EUROCODES
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L’enrobage minimal est défini dans l’EUROCODE 2, section 4 (article 4412). Il doit satisfaire en particulier aux exigences de bonnes transmissions des forces d’adhérences et aux conditions d’environnement.
Il est donné par la formule :
Cmin = max [Cmin,b / Cmin,dur + Cdur,y – Cdurst – Cdur,add / 10 mm]
* Cmin,b : enrobage minimal vis-à-vis des exigences d’adhérences (béton/armature)
* Cmin,dur : enrobage minimal vis-à-vis des conditions d’environnement
(Cmin,dur tient compte de la classe d’exposition et de la classe liée à la structure qui dépend de la durée De service)
* Cdur,y : marge de sécurité (valeur recommandée 0)
* Cdur,st : réduction de l’enrobage minimal dans le cas d’acier inoxydable
* Cdur,add : réduction de l’enrobage minimal dans le cas de protections supplémentaires
ENROBAGE MINIMAL 1/2
LES EUROCODES
133
ENROBAGE MINIMAL 2/2
Valeurs de Cmin,dur requis vis-à-vis de la durabilité pour les armatures de Béton Armé
Cmin,dur mm CLASSE D’EXPOSITION
Classe liée à la structure
X0 XC1XC2XC3
XC4XD1XD2
XD3XS2
XD3XS3
S1 10 10 10 15 20 25 30
S2 10 10 15 20 25 30 35
S3 10 10 20 25 30 35 40
S4 10 15 25 30 35 40 45
S5 15 20 30 35 40 45 50
S6 20 25 35 40 45 50 55Il existe 6 classes liées à la structure. Les valeurs de Cmin,dur recommandées pour une durée de service (ou d’utilisation du projet) de 50 ans (bâtiments) correspondent à la classe S4.
LES EUROCODES
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DÉTERMINATION DE LA CLASSE STRUCTURALE
Ce tableau permet en fonction de la qualité du béton, de la géométrie de l’ élément et du contrôle qualité de trouver la classe structurale à retenir.
Critère
CLASSE D’EXPOSITION
X0 XC1XC2XC3
XC4XD1XS1XA2
XD2XS2XA2
XD3XS3XA3
Durée d’utilisation de projet de 100 ans
Majoration de 2 points
Classe de résistance minimale
C30/37 C30/37 C30/37 C35/45 C40/50 C40/50 C45/55
Si résistance supérieure minoration de 1 point
Maîtrise particulière de la qualité de
production du bétonMinoration de 1 point
LES EUROCODES
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PRISE EN COMPTE DES TOLÉRANCES D’EXÉCUTION
Pour le calcul de l’enrobage nominal Cnom, l’enrobage minimal doit être majoré, au niveau du projet, pour tenir compte des tolérances pour écart d’exécution (∆ cdev).
Valeur recommandée ∆ cdev = 10 mm
Si la fabrication est soumise à un système d’assurance Qualité
(incluant des mesures de l’enrobage)
∆ cdev sera compris entre 5 et 10 mm
