Dimensionnement des tunnels sous incendie et modélisation

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