Diagnostic de structures en béton exposées au feu.

Diagnostic des structures en béton

exposées au feu Dr. ir.-arch. Emmanuel Annerel Prof. dr. ir. Geert De Schutter Prof. dr. ir. Luc Taerwe Laboratoire Magnel de Recherche sur Béton Département d’Ingénierie Structurale Université de Gand

Laboratorium Magnel voor Betononderzoek

Approches pour la durabilité des structures en béton dans le feu

CONCEPTION RÉPARATIONTemps

• Phase de conception: conception basée sur la performance des structures en béton exposées au feu

• Phase d’utilisation: réparation des structures en béton exposées au feu

UN GRAND POTENTIEL ! ATTENTION AUX PIÈGES !

2


L’effet du feu sur une structure en béton

Température

Fissures

Effort de traction

Déformation


Calcul thermomécanique Modélisation des fissures

1 2

3

11


Fissures type 1 Dilatations gênées internes

Effort de traction → fissures!

Charge externe

+ =Dilatations gênées internes

tension

tension

compression

compression

12


Fissures type 1 Dilatations gênées internes

Des fissures sont déterminées en réalité dans les élements en béton. PIÈGE pour la réparation des structures en béton! Les fissures ne sont pas visibles de la surface de l’élément en béton. La rigidité de la structure doit être réparée.

13


Fissures type 1 Dilatations gênées externes

50 min ISO 834

67 min ISO 834

143 min ISO 834

Rotule plastiqueplastification des étriersRupture par effort tranchant!?

Début d’écoulement d’armature du colonne

2 x rotules plastiquesUne fissure supplémentaire!

Critères D et dD/dt de EN1363-1 n’ont pas encore été atteint à 180 min

14


Fissures type 2 Dilatations gênées externes

Il y’a d’armature supérieure Il n’y a pas d’armature supérieure

Rotulesplastiques

θθ

−=∆

rEIM 1

PIÈGE pour la résistance au feu des structures en béton! Défaillance est possible avant la résistance au feu déclarée est atteinte. Example: FEM simulation: 50 min ? < R120 selon EN1992-1-2

15


Poinçonnement des dalles en béton

50min 143min 180min

16


Rupture par effort tranchant des poteaux

17


Approches pour la conception basée sur la performance Composition de béton

CH CSH Plus stable à la

chaleur

20°C 800°C

18


Approches pour la conception basée sur la performance Conception d’appui et position de l’armature

DEFAVORABLE Plus de déformations dans la direction du feu

FAVORABLE Moins de déformations dans la direction du feu

Conception sismique Connexion fermée contre l’écaillage

Assemblage poutre-dalle

19


Température θ?

fy(θ)

fc(θ)

Élément: M = As.fy(θ).z Structuur globale: FEM

Outils de diagnostic

Transformations physico-chimiques

Résistance résiduelle

Estimer la capacité portante de la structure après le feu

20


Outils de diagnostic La colorimétrie

rouge (300-600°C) blanc-gris (600-900°C) chamois (900-1000°C)

21


Outils de diagnostic Microscopie électronique & à fluorescence

A

A A

CH

CSHettr

CH

CSH*

CSH*

20°C 350°C 550°C

20°C

>450°C >100°C

20°C 20°C

22


0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0 10 20 30 40 50 60Time [days]

fccu

b150

(T)/f

ccub

150(

20°C

) [-]

SCC - 350°C - water storage

SCC - 350°C - air storage

TC - 350°C - water storage

Récupération limitée

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Temperature [°C]

fccu

b150

(T)/f

ccub

150(

20°C

) [-]

EC Siliceous -- 0d (hot)EC Calcareous -- 0d (hot)TC1-12 -- 0dTC2k-4 -- 0dSCC1-5 -- 0dHPC1-5 -- 0d

TC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storage

Conservation après le feu+ 20-30% de perte

0,4

Perte immédiatement après le refroidissement

Résistance résiduelle du béton

Extinction: + 30-35% de perte

23


Conclusions

• La durabilité des structures en béton exposées au feu peut être améliorée par une conception de performance.

• Il est important de faire attention au déformations gênées

• Avec la méthode des élément finis on peut: • faire une modélisation des fissures • indiquer les endroits où on a besoin d’armature/enrobage/isolation

supplémentair • détecter les endroits de fissures internes dans le cadre d’une

réparation après le feu

24


Recherches futures

• L’influence des fissures en raison des déformations gênées sur la capacité portante pendant et après l’exposition au feu.

• L’importance des forces indirectes à l’endroit des liaisons entre les éléments en béton en vue d’une réparation après un incendie.

• L’effet du refroidissement sur la capacité portante et les déformations engendrées.

25

Diagnostic de structures en béton exposées au feu.

Documents

Transcript of Diagnostic de structures en béton exposées au feu.