Étude du comportement de la structure du CNIT · Réalisation de la coque inférieure du premier...

Étude du comportement de la structure de la structure du CNIT

Service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements

www.setra.developpementdurable.gouv.fr

Club Ouvrages d’ArtÎle-de-France16 février 2012

Le Centre National des Industries et des techniques (C.N.I.T.)

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2

Club Ouvrages d’Art ÎledeFrance 16 février 2012

Le Centre National des Industries et des techniques (C.N.I.T.)� 19561958 : Construction du C.N.I.T.

Accueil des grandes expositions de Paris (GrandPalais)

� Aujourd’hui :

1961 : le salon des arts ménagers

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3

� Aujourd’hui :

Bureaux, commerces,

centre de congrès

Propriétaire : Unibail


Expertise de la structure du C.N.I.T.

� Contexte : Prolongement de la ligne RER E, il envisagé la réalisation d’une gare sous le CNIT

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4



�Objet de l’expertise : XELIS, AMO de RFF a consulté le Sétra pour évaluer le comportement de la structure sous l’effet de déplacement des fondations

1.Recueil de données1.Recueil de données

2.Inspection de la structure

3.Etude structurale : élaboration de modèles de la voûte

4.Etude géotechnique : élaboration de modèles pour le calcul des déplacements des culées

5.Analyse du comportement de la structure sous les actions induites par les travaux (+ rupture éventuelle de tirants)

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5



� Pilotage technique de la mission d’expertise :

Sétra / CTOA : Christian Crémona

� Structures : Sétra / CTOA /DGOI � Structures : Sétra / CTOA /DGOI

JeanPaul Deveaud

Fernando Dias (DiRIF/SAR/DIOA depuis le 01/10/11)

� Géotechnique : IFSTTAR et Sétra/CTOA

Sébastien Burlon (IFSTTAR)

Frédéric Rocher-Lacoste Sétra (Sétra/CTOA)

Jérôme Saliba (Sétra/CTOA)

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6

Jérôme Saliba (Sétra/CTOA)

�Inspection et matériaux : IFSTTAR

Franziska Schmidt

JeanFrançois Seignol


Conception et caractéristiques du CNIT

� Couverture : structure assimilable à une voûte d’arête encastrée sur trois points d’appui, inscrite dans un triangle équilatéral de 218m de côté.

Variation de la portée théorique de 205.50m (façade) à 237,40m (noue)

77

7arête de façade :102.75

Tym

pan

de c

lef

205.50m (façade) à 237,40m (noue)

Une « demi-voûte »



� Couverture : les 3 « voûtes » sont constituées de 3x3 fuseaux à deux coques réliées par des âmes rayonnantes.

�arête arête

de noueJoint entretranches

Joint entretranchesCOUPE E-E

1er tranche d’exécution 2e tranche d’exécution 3e tranche d’exécution

arête de façadede noue tranches

(fin chantier)

tranches(fin chantier)

COUPE E-E

E

Dans l’axe de chaque fuseau la hauteur totale de la section varie de

Vue en plan d’une « demi -voûte »

88

8 E

hauteur totale de la section varie de 1,90 à la clef à 2,75 à la naissance

Epaisseurs courantes :- des coques : 6 à 6,5cm- des âmes : 6 cm

« demi -voûte »



Elévation de la façade

Compression de la voûte sousson poids propre Tympanson poids propre

Coques supérieures

Tympande clef

Coupe du tympan de clef

99

9

supérieures

Coques inférieures


Principes de réalisation

1010

10

Réalisation des massifs de fondation et des naissances de la voûte



1111

11

Réalisation des naissances



1212

12

Réalisation du tympan de clé



1313

13



1414

14

Réalisation de la coque inférieure du premier fuseau


Coffrage de la coque inférieure


1515

15

Bétonnage de la coque inférieure



1616

16

Mise en place des âmes et tympans préfabriqués du premier fuseau


Mise en places des âmes et tympans préfabriqués


1717

17

Réalisation de la première tranche



1818

18

Réalisation de la coque supérieure du premier fuseau


Coffrage de la coque supérieure


1919

19

Fuseau centrale avant le décintrement



2020

20

Vérinage correspondant au raccourcissement élastique de la voûte


6 cm


2 cm

2 cm

2121

21

Poursuite du vérinage pour compenser la moitié des déformations différées

2 cm



Vérins pour le décintrement

2222

22



2323

23

Réalisation du tympan de clef du second fuseau



1er fuseau décintré, échafaudages ripés pour l’exécution du second fuseau

Principe de réalisation des

2424

24

Principe de réalisation des fuseaux successifs



2525

25

Réalisation de la coque inférieure du second fuseau



2626

26

Mise en place des âmes et tympans préfabriqués du second fuseau



2727

27

Réalisation de la coque supérieure du second fuseau



2828

28

Vérinage - décintrement



2929

29

Réalisation du tympan de clef du troisième fuseau



3030

30

Réalisation de la coque inférieure du troisième fuseau



3131

31

Mise en place des âmes et tympans préfabriqués du troisème fuseau



3232

32

Réalisation de la coque supérieure du troisième fuseau



3333

33

Vérinage - décintrement



3434

34

Troisième fuseau terminé


Troisième fuseau réalisée


3535

35

Joint entre fuseau au niveau du tympan de clef



3636

36

Clavage des fuseaux



3737

37

Clavage des fuseaux



3838

38

Vue du CNIT à l’achèvement des travaux ,1959


Modélisation

Deux modèles :

� Un modèle à barre avec le logiciel PCP pour la modélisation globale de la structure qui permet de modéliser facilement le phasage de construction avec la prise en compte des effets différés (retraitfluage)

� Un modèle aux éléments finis avec le logiciel d’EDF CodeAster pour valider le modèle à barre et pour les effets non appréhendables par le modèle à barre (par exemple la diffusion des efforts à la clé dans le tympan et les coques)

3939

des efforts à la clé dans le tympan et les coques)


Modélisation PCP Géométrie

E

EEE

4040

40

E

G


Modélisation PCP Géométrie

E

F Poutre 3E

EPoutre 2

Poutre 1

Poutre 1-2-3

F

F

F

F

E

4141

41

G

E


Modélisation PCP – Vue général

4242

42


Modélisation PCP – Sections des poutres

Poutre 1 Poutre 2

Poutre 3

4343

43

Tympan

de clef


Modélisation PCP Liaison

Liaison tympan de clef

Liaison entre tranches

4444

44


Modélisation PCP – Vue Solidview

4545

45


Modélisation PCP – Phasage de construction

Phasage de construction :� prise en compte du fluage/retrait du béton

� respect du calendrier des opérations de coulage, décintrement et respect du calendrier des opérations de coulage, décintrement et vérinage des fuseaux

� Comparaisons des déplacements observés pendant le chantier / calculés par le modèle

� Clavage des éléments en fin de construction

4646

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Modélisation aux éléments finis

• Gmsh pour le maillage et l'exploitation graphique des résultats

• Code_Aster pour le calcul mécanique

Géométrie

Commune au modèle PCP.

Éléments finis utilisés

De type coque 3D pour :les coques âmestympans

De type éléments volumiques pour :

4747Club Ouvrages d’Art ÎledeFrance 16 février 2012

De type éléments volumiques pour :Les massifs de fondationLe tympan de clé

Nature du calcul

Élastique linéaire


5050

Éléments de coque flexible

Éléments volumiques


Modélisation – Comparaison des 2 modèles

Contrainte extrados sous poids propre

Compression : Aster ( σσσσ < 0) - PCP (σσσσ > 0)

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52

Code Couleur : ASTER

Valeurs : PCP


Résultats des études

5353

53


Résultats des études

« Etat actuel moyen »

Contrainte moyenne dans les fuseaux

5454

54


Résultats des études« Etat actuel moyen » - Contraintes au sommet des coqu es supérieures

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55

Réunion au Sétra le 16/12/2011

Résultats des études« Etat actuel moyen » - Contraintes en bas des âmes

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56


Résultats des études avec rupture tirants

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D (1 tirant) = 13,6 mmD (2 tirants) = 22 mm


Résultats des études« ELS Caractéristiques avec rupture» - Contraintes au sommet des coques supérieures

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Résultats des études« ELS Caractéristiques avec rupture» - Contraintes en bas des âmes

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