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LES CONCEPTS NORMATIFS ASSOCIES A LA DURABILITE : CLASSES D’EXPOSITION APPROCHE

LES CONCEPTS NORMATIFS ASSOCIES A LA DURABILITE : CLASSES D’EXPOSITION APPROCHES PERFORMANTIELLE ET PRESCRIPTIVE Patrick DANTEC Consultant expert (d’après présentation de François TOUTLEMONDE IFSSTAR) FORMATION LES GUIDES DE DURABILITÉ DES BÉTONS 14 & 15 novembre 2016 2 Comment obtenir une structure durable ? • Bien concevoir – Conception d’ensemble et de détail – Maîtriser la fissuration et dimensionner l’enrobage (NF EN 1992-1-1, 1992-2 et 1992-3) • Bien choisir le matériau – Spécification et contrôle (NF EN 206/CN, fascicule 65, FD P 18-011…) • Bien réaliser l’ouvrage (NF EN 13670) • Exploiter l’ouvrage comme prévu et l’entretenir 3 Concepts et modèles essentiels sous-jacents • Les « actions » • Processus de diffusion (XC, XS, XD) • Autres mécanismes « par l’extérieur » (XA, XF- écaillage) • Autres (XF-gel interne, RAG, RSI…) Combinaison DUP et sévérité des classes d’exposition • La « résistance » • Combinaison enrobage, maîtrise de la fissuration et « qualité » du matériau (performantielle/prescriptive) Pas de modèle complet général disponible Calibration empirique de modèles « simples » 4 Durabilité et durée d’utilisation de projet NF EN 1990 section 2 : Requirements 2.1 Basic requirements 1(P) A structure shall be designed and realized so that, during its expected service life… - it resists all actions and effects which may occur during its execution and its use ; - And it remains operational with respect to the usage it has been designed for. 1.5.2.8 – design service life During this time duration a structure or one of its parts shall be used and operated as intended, provided the intended maintenance is done, but without requiring major repair Les Eurocodes sont la référence normative en France pour la conception des structures depuis le 1er avril 2010. La spécification de durabilité est devenue explicite via la donnée de la Durée d’Utilisation de Projet (design service life). Durées d’utilisation de projet de référence NF EN 1990 – AN. Annexe nationale, annexe A1 Table 2.1 (NF) : Durées d’utilisation de projet de référence Le tableau 2.1 (NF) fournit les D.U.P de référence en France (qui s’imposent en l’absence de spécification différente du marché) La D.U.P. n’est pas une durée de garantie (durées de référence en France 10 / 30 ans) La D.U.P. n’est pas une durée de vie « effectivement constatée », cette dernière dépend en effet des détails de conception, de la qualité d’exécution, de l’exposition effective de l’ouvrage et de la qualité de son entretien. La justification par la modélisation (« durability design ») doit prouver que la DUP est inférieure à la durée de vie prédite (qui correspond alors généralement à un ELS), avec une certaine marge, ce qui suppose une modélisation fiable des mécanismes de vieillissement pertinents Catégorie D.U.P. (années) Exemples 1 10 Structures provisoires 2 25 Eléments remplaçables, par exemple appareils d’appui des ponts 3 25 Bâtiments agricoles et similaires 4 50 Bâtiments et structures courantes 5 100 Bâtiments à caractère monumental, ponts et autres structures de génie civil 6 Principaux mécanismes de vieillissement des structures en béton Mécanismes physico-chimiques affectant les matériaux • Béton (gel-dégel, réactions de gonflement interne en particulier réaction alcali-silice et formation différée d’ettringite, attaques physiques, chimiques ou mécaniques externes) (critiques dans environ 10 % des cas) • Corrosion des armatures actives ou passives (pour les structures en béton armé, la corrosion est critique dans environ 90 % des cas) Vieillissement physique ou chimique des équipements, qui peut conduire (en cas de maintenance déficiente ou de perte de protection) à une amplification importante des mécanismes de vieillissement En outre, l’obsolescence peut provenir d’une augmentation des charges / de l’intensité de l’exposition, avec un effet analogue 7 Facteurs influents / risques d’amplification du vieillissement Qualité des détails constructifs et entretien de l’évacuation des eaux - Risque de concentration des agents agressifs - Risque d’amplification des réactions de gonflement interne Qualité d’exécution - Respect des plans / des épaisseurs d’enrobage - Absence de vides et de défauts de bétonnage (reprises) - Cure / compacité du béton en parement Surveillance et entretien - Elimination des stagnations d’eau et de la végétation - Reconstitution de l’état de contrainte voulu - Traitements préventifs vis-à-vis de la corrosion 8 Déclinaison des concepts dans les normes • Le choix des classes d’exposition • La spécification du matériau – Approche prescriptive – Approche performantielle – Concept de performance équivalente • La maîtrise de la fissuration • La détermination de l’enrobage 9 LES CONCEPTS NORMATIFS ASSOCIES A LA DURABILITE • Le choix des classes d’exposition • La spécification du matériau – Approche prescriptive – Approche performantielle – Concept de performance équivalente • La maîtrise de la fissuration • La détermination de l’enrobage 10 Fascicules d’aide au choix des classes et démarche générale Cf site www.efbeton.com Fascicule N° Nature d’ouvrages 1 Ouvrages de bâtiment préfabriqués et coulés sur site 2 Ouvrages d’art 3 Ouvrages maritimes, fluviaux et de navigation intérieure 4 Ouvrages d’équipements de la route et chaussées 5 Tunnels creusés 6 Tranchées couvertes, galeries, casquettes et caissons immergés 7 Ouvrages divers de génie civil Documents « guides » stabilisés vers 2011 Sur la base NF EN 1992-1-1 et AN stabilisés en 2005 NF EN 206/CN et fascicule 65 mis en cohérence suite à révision 2014 11 Principes et présupposés Motivation Les EUROCODES définissent des exigences fondamentales pour atteindre des niveaux de performance appropriés (« règles du jeu » pour une concurrence équitable) 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 Les Eurocodes 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 ; • les matériaux utilisés sont conformes aux normes appropriées ; • la structure bénéficiera de la maintenance adéquate ; • l’utilisation de la structure sera conforme aux hypothèses admises dans le projet. 12 En fonction de l’environnement auquel seront exposées les différentes parties de l’ouvrage et en application de l’Eurocode 2, de la norme EN 206/CN et du fascicule 65 du CCTG, le maître d’ouvrage définit pour chaque partie d’ouvrage les classes d’exposition à prendre en compte. (…) Chaque partie d’ouvrage peut être soumise simultanément à plusieurs agressions environnementales. Il convient donc, pour chaque partie d’ouvrage, de déterminer l’ensemble des classes d’exposition à considérer. (guide LCPC « approche performantielle », 2010) Le maître d’ouvrage doit donc fournir LES classes d’exposition au même titre que : • La durée d’utilisation de projet (par défaut 100 ans pour les ponts, AN de l’EN 1990) 50 ans pour les bâtiments courants • Le niveau de prévention vis-à-vis de l’alcali-réaction • La classe d’exposition (XH1, XH2 ou XH3), la catégorie (I, II ou III) d’ouvrage ou d’élément d’ouvrage et le niveau de prévention (As à Ds) vis-à-vis de la RSI • Éventuellement, classe d’abrasion (XM1, XM2 ou XM3) le cas échéant… Logique : le maître d’ouvrage (aidé du maître d’œuvre) doit connaître et prévoir les conditions d’exploitation et l’environnement de son ouvrage : salage, entretien et dispositions protectrices … Une responsabilité du maître d’ouvrage 13 Au stade du projet - En lien avec la D.U.P., détermination de l’enrobage (EN 1992 section 4) en particulier minimum nécessaire pour assurer la durabilité « cmin,dur » - Définition de la valeur limite de l’ouverture maximale calculée des fissures (EN 1992 section 7, cf. notion de « fissuration préjudiciable ») - Participe à la détermination de la résistance minimale du béton de la partie d’ouvrage considérée (EN 1992 annexe E) Au stade de l’étude, de la commande puis de la fabrication du béton - Selon l’approche « prescriptive » de la NF EN 206/CN tableaux NAF-1 (ou NAF-2, NAF-3 ou NAF-4) détermination de limites dans la composition du béton et/ou prescriptions dans le choix des matériaux - Selon l’approche performantielle rendue possible par l’EN 206/CN et déclinée dans le nouveau fascicule 65, détermination d’indicateurs et de seuils à satisfaire sur ces grandeurs, orientant la composition du béton L’application de l’Eurocode conduit à poser de façon précoce les questions associées à la durabilité attendue, ce qui peut susciter des variantes et déclencher l’adoption de précautions additionnelles A quoi servent ces classes 14 Décomposition en parties d’ouvrages Exemple pour les BÂTIMENTS • SUPERSTRUCTURES : locaux intérieurs, murs extérieurs, balcons, toitures terrasse condensation ou non – protégé des intempéries ou non – étanchéité ou non • INFRASTRUCTURES : vides sanitaires, sous-sol, longrine plafonds – murs (contact terre ou non) – ventilation ou non • PARKING OUVERT plafonds – murs intérieurs – face extérieure - rampes et dalles – salage fréquent ou non • PARKING ENTERRÉ OU FERMÉ toutes parois internes – face extérieure enterrée – toiture terrasse – salage fréquent uploads/Ingenierie_Lourd/ pfc-lpee-concepts-normatifs-associes-a-la-durabilite-dantec-vf 1 .pdf