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

Valeurs tabulées

Modèles de calculs simplifiés

Modèles de calculs avancés

Analyse par partie de structure

Modèles de calculs simplifiés

Modèles de calculs avancés

Analyse globale de la

structure

Modèles de calculs avancés

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…) • Structures poteaux-poutres • Vérification des sections

À la main

CIMfeu

Cas d’une tranchée couverte

Comparaison des efforts : • Avant incendie

Analyse par partie de structure

à t=0 min

-56,48

58,83 58,83

0 0

• Pendant incendie

à t=120 min

46,57

161,89 161,89 108,59 108,59

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

Calcul des efforts

Vérification des sections

Tableur

Logiciel de structure à barres : Robot, Effel…

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Modèle de calcul

0,8 0,8

1

30 cm² 30 cm² 35 cm² 35 cm²

30 cm² 30 cm² 40 cm²

40 cm² 40 cm² 30 cm²

Ferraillage de principe

Cas d’une tranchée couverte

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0,8 0,8

1

30 cm² 30 cm² 35 cm² 35 cm²

30 cm² 30 cm² 40 cm²

40 cm² 40 cm² 30 cm²

Ferraillage de principe

Diagramme des efforts

Cas d’une tranchée couverte

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

Cas d’une tranchée couverte

Courbe des moments à un instant t

16

M plastique de la section située aux encastrements

M plastique de la section située en travée

M plastique de la section située aux encastrements

M plastique de la section située en travée

Cas d’une tranchée couverte

1er cas de figure : plastification des sections sur appuis

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M plastique de la section située aux encastrements

M plastique de la section située en travée

Cas d’une tranchée couverte

2e cas de figure : plastification des sections où l’on a recouvrement des aciers supérieurs

18

Cas d’une tranchée couverte

3e cas de figure : (plus rare) plastification des sections sur appuis

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M plastique de la section située aux encastrements

M plastique de la section située en travée

Moment de plastification (fibre inférieure)

Cas d’une tranchée couverte

4e cas de figure : (incendie localisé) plastification de la section à mi-travée

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Analyse de degré G3

• Modèle non linéaire (calcul avancé) • Reconstitution de la loi Moment-Courbure • Prise en compte des auto-contraintes

St1 (CETU, DIOA, SETRA)

Logiciel de structure à barres + programmation

Méthode Eléments Finis

• Logiciels généralistes :

• Logiciels spécialisés :

ABAQUS ANSYS ASTER

CASTEM …

Safir Vulcan

CESAR

Conclusion

• Différentes analyses et méthodes de calculs … à développer

• Importance des effets hyperstatiques

• Des outils numériques adaptés

MERCI de votre attention