Les ouvrages en béton_dimensionnement-durabilité et esthétique

8/4/2019 Les ouvrages en bton_dimensionnement-durabilit et esthtique

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COLLECTION

TECHNIQUE

C I M B TON

G12

Les ouvrages en bton :durabilit, dimensionnement

et esthtique

FICHES TECHNIQUES

TOME 3


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Les ouvrages en bton:durabilit, dimensionnementet esthtique

FICHES TECHNIQUES

TOME 3


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Cimbton et ses experts souhaitent, travers Les Fiches techniques,contribuer lenrichissement des connaissances sur le bton, matriau lorigine des formes nouvelles et de la diversit de larchitecturecontemporaine. Conseils et comptences, tels en ont t les objectifs,pour les acteurs de lacte de btir que sont:

les matres duvre; les entreprises; les industriels du bton; les contrleurs techniques;

les enseignants; les chercheurs et tudiants.

Les Fiches techniques seront dclines sous la forme de quatre tomesdistincts.

Le tome 1, dont le titre est Les constituants des btons et des mortiers,traite plus particulirement:

des ciments et de leurs normalisations; des constituants des btons et des mortiers; du contexte normatif des btons.

Le tome 2 intitul Les btons : formulation, fabrication et mise en uvreaborde:

les mortiers et coulis; les btons courants; les btons nouvelles performances.

Le tome 3 dveloppe les ouvrages en btons et plus particulirement: la durabilit des ouvrages en bton; le dimensionnement des structures en bton; la matrise esthtique des parements.

Le tome 4, en terme de conclusion termine lensemble des Fiches tech-niques par les applications des btons :

applications dans le domaine du gnie civil; applications dans le domaine du btiment; applications dans le domaine de la route.

Les Fiches techniques prsentent des donnes essentielles relatives auxciments et aux btons dans leur diversit, pour mieux faire connatre lesimmenses possibilits constructives des btons, en constante volution.Le bton, moulable volont, matriau de cration, prsente unegrande varit daspect de surface, dexpression colore, permettantainsi une multitude de volonts architecturales. Le bton, matire dar-

chitecture, relve chaque fois les dfis dexception, de performancesstructurelles, daspect de surface et de dimensionnement.

Avant-propos


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G 1 - Durabilit des ouvrages en bton 7

1.1 Notions de durabilit des bton 8

1.2 Phnomnes influents sur la durabilit 12

1.2.1 - Mcanismes de corrosion des armatures en acier dans le bton 12

1.2.2 - Action des eaux agressives 14

1.2.3 - Mcanismes dvelopps par le gel et les sels de dverglaage 15

1.2.4 - Phnomne dalcali-raction 18

1.2.5 - Actions de leau de mer sur le bton 19

1.2.6 - Phnomne de gonflement interne sulfatique 21

1.3 Recommandations pour la durabilit des btons 22

1.3.1 - Recommandations pour la prvention contre les phnomnes

dalcali-raction 22

1.3.2 - Recommandations pour la durabilit des btons durcis soumis

au gel 23

1.3.3 - Fascicule de documentation FD P 18-011 25

1.3.4 - Recommandations pour la prvention des dsordres lis aux

ractions sulfatiques internes 26

G 2 - Dimensionnement des structures en bton 31

2.1 Les Eurocodes 32

2.1.1 - Prsentation gnrale des Eurocodes 32

2.1.2 - Transposition nationale des Eurocodes 34

2.1.3 - Eurocode 0 35

2.1.4 - Eurocode 1 40

2.2 LEurocode 2 (Eurocode bton) 42

2.2.1 - Eurocode 2 partie 1-1 42

2.2.2 - Eurocode 2 partie 1-2 502.2.3 - Eurocode 2 partie 2 51

2.2.4 - Eurocode 2 partie 3 51

Sommaire

TOME 3

Les ouvrages en bton:durabilit, dimensionnementet esthtique


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2.3 Le bton arm 52

2.3.1 - Pourquoi armer le bton ? 52

2.3.2 - Principes du calcul du bton arm 522.3.3 - Caractristiques du bton 54

2.3.4 - Actions et combinaisons dactions 55

2.3.5 - Modlisation dune structure 57

2.3.6 - lments de dimensionnement pour les lments courants 58

2.3.7 - Dispositions constructives pour les armatures 60

2.4 Les armatures pour bton arm 62

2.4.1 - Diffrents types darmatures 62

2.4.2 - Dsignation des armatures 63

2.4.3 - Caractristiques des aciers 64

2.4.4 - Liaison acier bton adhrence 66

2.4.5 - Proprits pour le dimensionnement 67

2.4.6 - Certification des aciers et des ar matures 69

2.5 Lenrobage des armatures 71

2.5.1 - Incidence de la qualit de lenrobage 71

2.5.2 - Enrobage minimal et enrobage nominal 71

2.5.3 - Philosophie de lenrobage selon lEurocode 2 72

2.5.4 - Enrobage minimal selon lEurocode 2 73

2.5.5 - Processus de dtermination de lenrobage nominal

suivant lEurocode 2 73

2.6 Le bton prcontraint 77

2.6.1 - Principe du bton prcontraint 78

2.6.2 - Prcontrainte par post-tension 78

2.6.3 - Prcontrainte par pr-tension ou prcontrainte par fils adhrents 79

2.6.4 - Armatures de prcontrainte 80

2.6.5 - Conduits pour prcontrainte par post-tension 81

2.6.6 - Injection des conduits de prcontrainte 81

2.6.7 - Proprits des armatures de prcontrainte 82

2.6.8 - Domaines dutilisation 83

2.7 BA-CORTEX 84

G 3 - Matrise esthtique des parements 85

3.1 Qualit esthtique des parements 86

3.1.1 - Qualit esthtique des parements 86

3.1.2 - Diffrents types de parements 88

3.1.3 - Caractrisation des parements 89

3.1.4 - Aspect de surface et apprciation des parements 89

3.1.5 - Protection des parements 903.1.6 - Entretien des parements 90


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3.2 Teintes et textures des parements 91

3.2.1 - Teintes des parements 91

3.2.2 - Textures des parements 923.2.3 - Facteurs influenant la teinte des parements 92

3.2.4 - Facteurs influenant la texture des parements 95

3.3 Traitements et animations des surfaces des parements 97

3.3.1 - Principaux traitements de surface 97

3.3.2 - Moules et matrices de coffrage 99

3.3.3 - Calepinages 101

3.3.4 - Matrialisation des joints 102

3.3.5 - Dif frenciation des traitements de sur face 102

3.3.6 - Jeux de lumire 102

3.3.7 - Incrustations et motifs sculpts 103


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Chapitre1 Durabilit des ouvragesen bton

1.1 Notions de durabilit des bton

1.2 Phnomnes influents sur la durabilit

1.3 Recommandations pour la durabilit

des btons


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Un ouvrage doit rsister au cours du temps auxdiverses agressions ou sollicitations (physiques,mcaniques, chimiques) cest--dire aux chargesauxquelles il est soumis, ainsi quaux actions diver-ses telles que le vent, la pluie, le froid, la chaleur, lemilieu ambiant tout en conservant son esthtisme.Il doit satisfaire, avec un niveau constant, les besoinsdes utilisateurs au cours de sa dure de service.

La durabilit de louvrage caractrise sa capacit conserver les fonctions dusage, pour lesquelles il at conu (fonctionnement structurel, scurit,confort des usagers), et maintenir son niveau defiabilit et son aspect esthtique dans son environ-nement, avec des frais de maintenance et dentre-tien aussi rduits que possible (sous rserve de lamise en uvre dune maintenance prventive pro-gramme).

La durabilit du maintien de ses fonctions doit treassortie dune dure, temps minimal et raisonnablepour lequel louvrage est conu, qui est appel ladure de service de louvrage (ou dure dutili-sation de projet). La prise en compte de cette dura-bilit permet de valider et de justifier la rentabilitde linvestissement.

La durabilit directement lie lenvironnementimmdiat ou futur des ouvrages et partie douvrage est aujourdhui le paramtre important considrer pour optimiser la rsistance des btonsaux influences externes: intempries, agressivitdes sols, atmosphres chimiquement agressives.

La seule durabilit intrinsque du bton ne suffit

plus garantir la dure de service de louvrage.Prescrire un bton durable ncessite donc dappr-cier, ds sa conception, lensemble des contraintesenvironnementales, des agressions et des attaquespotentielles, quil aura subir pendant toute sadure de service, et de respecter et mettre enuvre les recommandations en vigueur.

Il convient de ne pas assimiler la durabilit dunproduit de construction celle de louvrage. Eneffet, il est inutile de formuler un bton intrins-

quement durable, si sa mise en uvre au sein dela structure nest pas conforme aux rgles de lartet si les diverses sollicitations auxquelles il est sou-mis nont pas t correctement apprcies, ce quiconduirait ce que louvrage ne remplisse pasdurablement sa fonction pendant sa dure de ser-vice requise.

Chapitre Durabilit des ouvrages en bton1

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1.1 Notions de durabilit des btons


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La durabilit dun ouvrage dpend de nombreuxparamtres dont la qualit de sa conception, laqualit des matriaux et des produits utiliss, laqualit des dispositions constructives, de la ralisa-tion de louvrage et de la mise en uvre des pro-duits ainsi que des diverses conditions dusage,dexploitation et de maintenance.

Pour sassurer de cette durabilit, pendant long-temps, les btons ont t spcifis en considrantles performances mcaniques requises 28 joursassocies ventuellement un dosage minimumen ciment. Pour la construction dune structure,seules les exigences de rsistance et de comporte-ment en service taient prises en compte. Unbton performant ayant en principe un dosage cor-rect en ciment et une bonne compacit, ces deuxprescriptions pouvaient effectivement garantir unecertaine durabilit du matriau bton.

Aujourdhui, la durabilit est apprhende enconsidrant un ensemble de proprits dont, biensr, la rsistance mcanique 28 jours. Les autrescaractristiques prises en compte visent assurerladquation entre les proprits physico-chimiques

du bton et les contraintes qui sappliquent lou-vrage. Les caractristiques prescrire pour garantirla prennit des ouvrages sont dsormais pluscompltes et plus prcises.

La notion de durabilit dun ouvrage se traduit parun ensemble de spcifications techniques bases

sur des mthodes dessais directes ou indirectes,sur lexprience et sur des prconisations de miseen uvre, de fabrication et dentretien.

Il est possible dsormais de dfinir des objectifs dedurabilit et de choisir avec prcision les caract-ristiques du bton en fonction de lagressivit du

milieu dans lequel se trouve louvrage et doptimi-ser ses caractristiques afin de les adapter ladure de service souhaite. Les spcificationsconcernent la nature et le dosage minimal enciment, la compacit minimale, la valeur maximaledu rapport Eau/Ciment, lenrobage minimal desarmatures et la teneur maximale en chlorures dansle bton.

Les connaissances actuelles sur les ciments et lesbtons permettent doptimiser et dadapter encore

mieux la composition et la formulation des btonsaux contraintes environnementales auxquelles ilsseront soumis, tout en respectant les critres deperformances mcaniques.

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Les ciments actuels rpondent aux exigences desemplois usuels ; les milieux qui prsentent desagressions spcifiques ncessitent le recours des

ciments prsentant une caractristique particuliredu fait de leur composition. Cest ainsi quen pr-sence dun facteur agressif pouvant entraner la dis-solution de la portlandite (par exemple leau pure),on prfrera des ciments conduisant une faibleteneur en portlandite. Vis--vis des agressionsdues aux milieux marins ou aux eaux sulfates, onutilisera respectivement des ciments prise mer(PM) ou rsistant aux eaux sulfates (ES).

Un nouveau contexte normatif et rglementaire

encadre dsormais lutilisation du matriau bton.Les normes et les recommandations constituent unensemble cohrent, homogne, logique et com-plet qui permet de prendre en compte, ds laconception, tous les critres de durabilit.

La norme NF EN 206-1 et les normes relatives auxproduits prfabriqus en bton intgrent cettenouvelle approche, en mettant la disposition duprescripteur une dfinition dun ensemble de clas-ses dexposition pour prendre en compte lenvi-

ronnement dans lequel se trouve louvrage ainsique les risques dagressions et dattaques auxquelsil va tre expos pendant sa dure de service.

Cette volution sinscrit dans une logique de pro-grs visant optimiser la qualit des btons et matriser la durabilit des ouvrages.

Un bton durable est un bton compact (prsentantune faible porosit) dont les constituants de qualitont t bien choisis conformment aux normes.Cependant, quelles que soient les prcautions pri-ses pour adapter et optimiser sa formulation, il nepourra assurer sa fonction durablement que si les rgles de lart ont t respectes lors de sa fabri-cation (malaxage efficace adapt la formulation,respect des tolrances sur les constituants) et de samise en uvre (vibration correcte, cure adapte,

prise en compte des conditions climatiques lors dubtonnage, retraits matriss, respect des valeursdenrobage des armatures, etc.). Pour obtenir ladurabilit spcifie, il convient de respecter lesrecommandations ou les normes dexcution desouvrages tels que le fascicule 65, le DTU 21, ou lesnormes des produits prfabriqus ainsi que lanorme NF EN 13369 pour les produits structuraux.


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Nota

De nombreuses recherches sont en cours

pour affiner les mthodes dvaluation de

lvolution des performances des btons

afin de prvoir avec prcision les dures de

service des ouvrages. Des travaux ralissdans le cadre de lAssociation Franaise de

Gnie Civil (AFGC) ont permis de dfinir

une dmarche base sur lutilisation dindi-

cateurs de durabilit. Paralllement de

nombreux modes opratoires ont t mis

au point permettant de caractriser tant la

permabilit du bton que sa rsistance

la migration dlments chimiques tels

que le dioxyde de carbone et les chlorures.

Nota

Des ouvrages ont t raliss ces dernires

annes satisfaisant un cahier des charges

exigeant une dure de service de 120 ans.

Des indicateurs de durabilit ont t dfi-

nis (tels que la permabilit loxygne, ladiffusion des chlorures, la vitesse et pro-

fondeur de carbonatation) et font lobjet

dune surveillance rgulire.

Une structure durable suppose aussi le

respect de lenrobage des armatures et

des performances mcaniques rpondant

aux sollicitations quelle va subir pendant

sa dure de service.

LEurocode 2 dfinit pour les ouvrages

structurels, les rgles pour dterminer les

enrobages en tenant compte en particulier

de la classe dexposition, de la compacitdu bton, du type darmature et de la

dure de service prvue.

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Le dispositif normatif du bton

Structure bton

Normes dedimensionnement

Norme bton NF EN 206-1Normes pour les produits

prfabriqus en bton

Normes sur les constituants

du bton

Fascicules

de recommandations

Normesdexcution


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1.2.1 - Mcanismes de corrosiondes armatures en acier dansle bton

Dans des conditions normales, les armatures enro-bes dun bton compact et non fissur sont pro-tges naturellement des risques de corrosion parun phnomne de passivation qui rsulte de lacration, la surface de lacier, dune pellicule pro-tectrice Fe2O3CaO (dite de passivation).

Cette pellicule est forme par laction de la chauxlibre par les silicates de calcium sur loxyde defer. La prsence de chaux maintient la basicit dumilieu entourant les armatures (lhydratation duciment produit une solution interstitielle basiquede pH lev de lordre de 12 13). Les armaturessont protges tant quelles se trouvent dans unmilieu prsentant un pH compris entre 9 et 13,5.

Deux principaux phnomnes peuvent dans certai-nes conditions dtruire cette protection et initier lacorrosion des armatures en acier: la carbonatation du bton denrobage par lad-

sorption du gaz carbonique contenu dans lat-mosphre;

la pntration des ions chlorures, jusquau niveaudes armatures.

La plus ou moins grande rapidit daction de cesdivers phnomnes est fonction de lhumiditambiante, de la porosit du bton et de la prsencede fissures qui favorisent la diffusion des gaz oudes liquides agressifs. Le diagnostic des ouvragesaffects par une dtrioration du bton denrobagerecouvrant les armatures rvle que les dommagessont dus, dans la grande majorit des cas, une

paisseur denrobage trop mince et/ou un btondenrobage trop poreux et pas assez rsistant.

Carbonatation

La carbonatation du bton par le gaz carbonique delair (CO2) est un phnomne naturel qui nest pasnocif pour le bton. Au cours de la prise et du dur-cissement, les ciments se combinent avec leaupour former des produits hydrats de caractrebasique. Certains de ces produits [KOH, NaOH etCa(OH)2] restent dissous dans la solution aqueuseinterstitielle du bton (dont le pH est compris entre12 et 13). Le gaz carbonique contenu dans lair atendance se combiner avec les produits hydrats,en commenant par les bases alcalines dissoutesdans la solution aqueuse interstitielle, en particulierle Ca(OH)2, selon une raction produisant du car-bonate de calcium CaCO3 :

Ca (OH)2 + CO2 + H2O CaCO3 + 2H2O


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1.2 Phnomnes influents sur la durabilit


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Le milieu basique (pH 12 13) se trouve progres-sivement modifi par la neutralisation de lalcalinitdu ciment pour atteindre un pH de lordre de 9,nassurant plus la protection des armatures etentranant une dpassivation de lacier (destructionde la couche de passivation), ce qui dveloppe uneraction doxydation la surface des armatures.

La progression de la carbonatation se fait de lex-trieur de louvrage, en contact avec lair ambiant,vers lintrieur. Dans un premier temps, la vitessede propagation est ralentie par la formation descarbonates qui colmatent partiellement la porosit.Elle diminue donc avec la profondeur atteinte.Dans un second temps, la carbonatation a pourconsquence une neutralisation (chute du pH de lasolution interstitielle) du milieu de protection desarmatures, qui peuvent alors soxyder. La cintiquedu processus dpend de la teneur en dioxyde decarbone et de la facilit avec laquelle le gaz carbo-nique pntre dans les pores du bton.

Cette progression est fonction de paramtres lisaux caractristiques du bton (nature et dosage duciment, dosage en eau, porosit et permabilit) etau milieu environnant. Plus le bton est compact,le dosage en ciment lev, le rapport eau/cimentfaible et la rsistance du bton leve, plus la pro-gression du front de carbonatation est lente. Tout cequi conduit diminuer la porosit du bton retardelchance de dpassivation des armatures.

Lhumidit relative de lair joue, en particulier, unrle important: la vitesse de carbonatation estmaximale pour une humidit relative de lordre de60 %, pratiquement nulle en atmosphre sche oupour des btons compltement saturs en eau.

La cintique et la profondeur de carbonatation dunbton sont donc fonction de sa composition, de sastructure poreuse, de la classe dexposition et delhumidit relative dans laquelle est situ louvrage. Elle dpend aussi de la concentration endioxyde de carbone et de la temprature de lat-mosphre environnant.

Pour un bton courant, lpaisseur de la couchecarbonate augmente proportionnellement laracine carre du temps.

De nombreuses tudes ont dmontr que la migra-

tion du dioxyde de carbone travers la textureporeuse du bton est significativement rduitelorsque la compacit du bton denrobage est aug-

mente. La porosit totale du bton et la distributionde la taille des pores sont les paramtres dtermi-nants pour la diffusivit du dioxyde de carbone.

Laugmentation de la compacit est obtenue enparticulier en rduisant le rapport E/C. Ce rapportconditionne la permabilit du bton donc linter-connexion du rseau poreux et par consquent, lavitesse ainsi que la possibilit de diffusion des gazet des ions dans le bton. Une cure prolonge per-met daugmenter la rsistance du bton la pn-tration du dioxyde de carbone en amliorant lesproprits de surface du bton.

Action des chlorures

Laction des chlorures est spcifique certains envi-ronnements dans lesquels peut se trouver le btoncomme les ouvrages soumis aux sels de dvergla-age ou situs en site maritime (zone de marnage,surfaces soumises aux embruns). Les ions chlorurespeuvent pntrer par diffusion ou migrer parcapillarit lintrieur du bton, franchir la zonedenrobage, atteindre les armatures, et provoquer

des corrosions (par mcanisme de dissolution dumtal suivant une raction doxydorduction:

mtal ions mtal Mn+ + n lectrons),

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dabord ponctuelle (corrosion par piqres) puisgnralise toute la surface de lacier. La vitessede pntration des chlorures dpend aussi de laporosit du bton. Elle dcrot lorsque le rapporteau/ciment diminue.

La corrosion samorce ds que la teneur en chloru-res au niveau des armatures atteint un certain seuilde dpassivation. Ce seuil est fonction du pH de lasolution interstitielle et de la teneur en oxygne auniveau des armatures; il est de lordre de 0,4 0,5 % par rapport au poids du ciment. Il est atteintplus rapidement si le bton est carbonat.

Effets de la corrosion

Le dveloppement de la corrosion des armaturespeut provoquer par gonflement une pousse sur lebton denrobage (les oxydes de fer tant plusvolumineux que lacier, ils gnrent des contrain-tes internes dans le bton qui peuvent tre sup-rieures sa rsistance en traction) et donc unealtration de laspect extrieur de louvrage (cla-tements localiss, formations de fissures, forma-tions dpaufrures, apparitions en surface de tracesde rouille et ventuellement mise nu des arma-

tures) entranant une rduction de la section effi-cace de larmature et de son adhrence au bton.

En rgle gnrale, dans des milieux peu agressifsles enrobages et les caractristiques des btons(compacit, homognit, rsistance) prconisssont suffisants pour garantir la protection naturelledes aciers durant la dure de service escompte de

louvrage.

Toutefois, des dfauts denrobage, des btons malvibrs et de ce fait trop poreux, ou des milieux trsagressifs, risquent de conduire une dgradationprmature de larmature en acier.

1.2.2 - Action des eaux agressives

Un ouvrage peut tre soumis de multiples agres-sions engendres par laction des sels ou des gazen solution dans leau (eaux souterraines, eaux demer, pluie, etc.). Les eaux peuvent tre chargesen sels minraux les plus divers en fonction dessols traverss. Les milieux les plus agressifs sontsoit acides, soit salins (chlorures, nitrates, et surtoutsulfates de sodium, de calcium ou de magnsium).

Lagressivit des milieux dans lesquels peuvent setrouver les ouvrages en bton est lie la prsencedeau et laptitude de celle-ci ragir avec cer-tains minraux de la matrice cimentaire du bton.


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En effet, les agents agressifs dissous dans leauconstituent une solution chimiquement agressivepour le bton qui peut provoquer plusieurs typesde phnomnes lorsque la formulation du btonnest pas optimise.

Attaques acides

Le bton prsente un caractre basique levinduit par les composs hydrats de la pte deciment (la phase interstitielle contenue dans lebton a un pH trs lev). Il peut donc prsenterune certaine ractivit vis--vis des solutions aci-des telles que les pluies acides, les eaux naturellescharges en dioxyde de carbone, les eaux rsi-duaires, les eaux des industries agroalimentairesou industrielles contenant des acides organiques,les eaux charges en acides minraux, mais aussiles eaux pures.

Lixiviation

Dans une structure en bton expose lairambiant, leau ne svapore que sur une paisseurlimite quelques centimtres.

Les pores sont saturs lorsque le bton est encontact de manire prolonge avec leau. Des ionsen provenance du milieu extrieur peuvent alorstransiter, dans la phase liquide interstitielle dubton. En fonction de la nature des lments chi-miques qui pntrent dans le matriau, il peut enrsulter des ractions chimiques de dissolution/prcipitation et donc une lixiviation progressivedes hydrates. Les eaux pures ou trs peu chargesont un grand pouvoir de dissolution, elles peuventdissoudre les constituants calciques du bton (la

portlandite notamment).

Malgr la complexit des ractions chimiquesgnres par les eaux agressives, lapplication dequelques principes de prvention lmentairesrespects au niveau de la formulation du bton(formulation adapte, dosage en ciment adquat,faible E/C, bton compact et peu permable), de laconception de louvrage et lors de sa ralisation(vibration, cure) permettent dobtenir des btonsrsistants durablement dans les milieux agressifs.

Un bton compact et peu permable

Les qualits intrinsques du bton, sa compacit etsa permabilit conditionnent sa durabilit. Le bton

rsiste dautant mieux laction des eaux agressi-ves que sa porosit et sa permabilit sont faibles.Les principaux facteurs prpondrants au niveaude la formulation dun bton pour obtenir unecompacit leve (donc une faible porosit) sont: un dosage en ciment adquat; une faible teneur en eau; une granulomtrie comportant des lments fins,

en quantit suffisante pour remplir les espacesentre les plus gros granulats ;

loptimisation de la vibration, du traitement ther-mique ventuel et de la cure.

Une formulation adapte

Un dosage suffisamment lev en ciment, un rap-port E/C faible et le respect des exigences sur lacomposition chimique permettent de matriser lesprincipales agressions.

Une conception de louvrage adapte

Louvrage doit tre conu de manire viter, dansla mesure du possible, de crer des zones daccu-mulations et de stagnations deau et de chemine-ments prfrentiels dus aux ruissellements.

Une mise en uvre soigne

La vibration doit tre adapte et homogne. Lacure doit tre efficace afin dviter en particuliertout phnomne de dessiccation excessive dubton au jeune ge. La temprature et lhumiditrelative pendant la mise en uvre du bton et les jours suivants sont des paramtres importantsconditionnant les performances du bton.

1.2.3 - Mcanismes dvelopps par legel et les sels de dverglaage

Les mcanismes de dgradation du bton sont lis lalternance de cycles rpts de phases de gel et dedgel. Le risque de dsordres est dautant plus levque le degr de saturation en eau du bton estimportant. Cest le cas notamment des partiesdouvrages non protges des intempries et encontact direct avec des eaux satures en sel. Une for-mulation mal adapte et une mise en uvre incor-recte du bton peuvent amplifier les dgradations.

Ce phnomne est aggrav, en surface, par lappli-cation des sels de dverglaage (ou fondants rou-tiers), qui engendrent un accroissement des

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gradients de concentrations en sels, gnrant ainsides pressions osmotiques plus leves.

Les dgradations occasionnes par le gel peuventtre de deux types: une microfissuration rpartie dans la masse du

bton (feuilletage parallle aux parois), provo-que par un mcanisme de gel interne;

un dlitage de la zone superficielle (dgradationsuperficielle), appel caillage, sous leffet conju-gu des cycles de gel-dgel et des sels de dver-glaage.

Un gradient thermique important au voisinage dela surface, gnre par lapplication des sels titrecuratif sur un film de glace, amplifie la dgradationde surface.

Ces deux formes de dgradation peuvent se pro-duire simultanment ou de manire indpendante,elles peuvent affecter la durabilit de la structureet en particulier la prennit architecturale desouvrages.

Action des cycles gel-dgel

Il est gnralement admis que laccroissement devolume, de lordre de 9 %, accompagnant la trans-formation de leau en glace (le bton contient tou-jours de leau non combine, une partie de cetteeau gle ds que la temprature descend dequelques degrs en dessous de 0 C) nest pas laseule cause de la dgradation du bton.

Dans la zone atteinte par le gel, des cristaux deglace se forment dans les plus gros capillaires,crant un dsquilibre thermodynamique qui vadclencher une migration de leau des capillairesles plus fins vers les capillaires dans lesquels leauest gele (leau dans les capillaires les plus fins res-tant ltat liquide). Cest laccroissement despressions hydrauliques dans les capillaires, engen-dr par ces mouvements de leau interne nongele vers les fronts de conglation , ainsi queles pressions osmotiques cres par les diffrences

de concentrations en sels dissous entre leau situe proximit de leau gele et celle non gele(prsente dans les capillaires fins), qui est consi-dr aujourdhui comme la cause principale des

dgradations. Ces pressions (hydrauliques etosmotiques) peuvent localement fissurer la pte deciment, si elles sont suprieures la rsistance latraction de la pte. Ce sont les modifications rp-tes et alternes de temprature (temprature

positive temprature ngative) qui aprs un cer-tain nombre de cycles peuvent dgrader le bton.Les dgradations sont le rsultat dun endomma-gement progressif. Elles dpendent de la vitessede descente en temprature, du nombre de cycleset de la dure du gel.

Les dgradations de gel interne ne se produisentpas lorsquil existe dans le bton un rseau de peti-tes bulles dair, dense et homogne, permettant ledplacement de leau ou lorsque la quantit deau

gelable est suffisamment faible (cest le cas de cer-tains BHP qui ont une compacit trs leve).

Pour empcher lapparition de pressions exces-sives dans le bton, il est possible de crer, grce un agent entraneur dair, un rseau de bulles quidoivent tre nombreuses, de petites dimensions,bien rparties et suffisamment rapproches. Lerespect de la quantit dair entran dans un btonnest pas suffisant pour garantir sa rsistance augel, il faut crer un vritable rseau de bulles dair.

Leurs dimensions ne doivent pas dpasserquelques dizaines de microns. Leur espacement,qui dtermine le niveau de pression, proportionnelau trajet parcouru par leau pour atteindre le front


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de gel le plus proche, doit tre infrieur unevaleur seuil de lordre de quelques centaines demicrons. Ce rseau de bulles va servir de vasesdexpansion permettant les mouvements deleau et la formation de glace sans prjudice pour

le matriau.

Lagent entraneur dair a un double rle: maintenir dans le bton un pourcentage dair de

lordre de 3 8 % du volume de bton; fractionner les bulles en de nombreuses petites

bulles de faibles dimensions (crer le plus grandnombre de bulles de petites dimensions).

Lutilisation dun agent entraneur dair permet destabiliser les bulles qui ont t cres au moment

du malaxage, sous forme dun rseau homogneet dense de petites bulles dair.

Un rseau efficace de bulles dair est caractris pardeux paramtres: le volume dair total exprim en pourcentage du

volume du bton (la mesure de ce paramtre esteffectue sur bton frais au moyen dun arom-tre);

le facteur despacement des bulles dair L (barre)qui correspond approximativement la demi-

distance moyenne sparant les parois de deuxbulles voisines, dun rseau suppos rgulier. Ilreprsente la distance moyenne que doit parcou-rir leau pour atteindre une bulle dair. Il condi-

tionne la tenue au gel des btons formuls avecun agent entraneur dair, sa valeur doit tre inf-rieure des valeurs seuil.

Action des sels de dverglaage

La cause principale des dgradations de surfacepouvant rsulter de la diffusion des sels de dver-glaage dans les capillaires du bton est unaccroissement des pressions osmotiques.

Limportante chute de temprature de surface, due la quantit de chaleur consomme pour provo-quer la fusion de la glace, amplifie les effets du geldans la zone du bton proche de la surface (la

chute de temprature de surface peut atteindre4 C/minute au lieu de 4 C/heure habituellement).La peau du bton va donc se refroidir brutalement.Mais ce phnomne est rarement gnrateur duncaillage, car les sels de dverglaage sont rpan-dus dans la plupart des cas titre prventif sur lesouvrages dart des rseaux routier et autoroutier,pour garantir la scurit des usagers. Il ny a doncpas de film de glace lorsque les sels sont rpandus.

Paralllement aux phnomnes essentiellement

dordre physique, la prsence des chlorures doit treconsidre en vue de se prmunir des risques decorrosion des armatures, en respectant de manirerigoureuse les prescriptions relatives lenrobage.

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19/110

1.2.4 - Phnomne dalcali-raction

Le phnomne dalcali-raction rsulte de lactiondes alcalins solubles (oxyde de sodium Na2O etoxyde de potassium K2O) du bton sur une cer-taine forme de silice ractive, en prsence deau. Ilcorrespond un ensemble de ractions chimiquescomplexes qui peuvent se dclencher entre cer-taines phases minrales contenues dans les granu-lats et la solution interstitielle fortement basique dubton, lorsque plusieurs conditions sont runiessimultanment : prsence dune forme de silice desgranulats dite potentiellement ractive , desalcalins du bton et de leau en quantit suffisante.

Il sagit de ractions internes au bton mettant enjeu essentiellement les lments prsents lori-gine dans le bton et un apport deau externe. Enlabsence de prcaution, cette pathologie peutapparatre dans les parties douvrages les plussvrement exposes lhumidit, en gnral aubout de quelques annes (voire plusieurs dizainesdannes). On observe la formation dun gel gon-flant qui peut provoquer, en particulier, au cur dubton, des dformations et une microfissuration dumatriau. Les contraintes expansives gnrent, si

elles dpassent la rsistance en traction du bton,un dcollement linterface pte-granulats et laformation de microfissures linterface bton-

armatures qui se matrialisent en surface par unefissuration oriente selon la direction des aciers.

Trois conditions sont ncessaires pour amorcer

et entretenir les ractions de ce phnomne

exceptionnel : il faut que simultanment, lenvi-

ronnement soit fortement humide, la teneur en

alcalins solubles dans la solution interstitielle

soit leve et dpasse un seuil critique, et quil

existe dans le bton de la silice ractive en

quantit suffisante (apporte par des granulats

potentiellement ractifs).

Le rle fondamental de lhumidit (80 85 %dhumidit relative moyenne) a t mis en vi-dence par de nombreux essais en laboratoire et pardes constatations sur des ouvrages.

Des travaux de recherche importants ont t enga-gs en France ds le dbut des annes soixante-dix associant les experts du rseau du ministre delquipement et de lindustrie cimentire afin de

trouver une explication cette raction et de mettreau point des essais danalyse. Ces travaux ont abouti ltablissement de recommandations de prven-tions, provisoires en 1991 puis dfinitives en 1994.


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20/110

Quelques ouvrages conus en France dans les

annes 1970 1980 ont prsent des pathologies

gnres par lalcali-raction, sans mettre en cause

leur capacit structurelle et sans affecter les propri-

ts mcaniques du bton. Les recherches menes

entre les annes quatre-vingt et quatre-vingt-dix,

suite aux analyses des donnes dobservation sur

des ouvrages, et des expriences en laboratoires ont

permis de mettre en uvre des mesures prventi-

ves qui se sont avres efficaces. La mise en place

dun ensemble cohrent de recommandations de

prvention a enray depuis plus de dix ans toute

manifestation du phnomne.

Le phnomne dalcali-raction est depuis plu-

sieurs annes parfaitement matris, il est main-

tenant possible de prvenir tout risque dalcali-

raction dans les btons et viter tout dsordre.

1.2.5 - Actions de leau de mersur le bton

Un bton expos en site maritime peut tre lobjet

de plusieurs types dagressions :

agressions mcaniques dues laction des vagues et des mares, abrasion due aux chocs

des matriaux flottants et rosion due aux effets

des vagues;

agressions chimiques dues laction des chlo-rures prsents dans leau de mer et des sulfates ;

agressions climatiques dues aux variations de

temprature et ventuellement des phno-

mnes de gel-dgel.

Les structures situes en site maritime sont expo-

ses trois types de configurations. Selon les varia-

tions du niveau de la mer, elles peuvent tre:

continuellement immerges (bton situ sous le

niveau de la mer mare basse), les btons

situs dans cette zone sont rarement lobjet de

dgradations importantes; continuellement merges et soumises aux

embruns et brouillards marins contenant des

chlorures, les btons situs dans cette zone peu-

vent subir de lgres agressions ;

alternativement merges ou immerges en

fonction du niveau de la mer (zones de marnage

dtermines par les niveaux de mare haute et

basse) ou soumises aux claboussures provo-

ques par les vagues, les btons situs dans cette

zone sont les plus agresss.

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Indpendamment de leurs caractristiques prop-res, la rsistance des btons est donc variable enfonction du type dexposition au milieu marin et dudegr dimmersion.

Le bton en prsence deau de mer est soumis plusieurs ractions chimiques faisant intervenir dessulfates, des chlorures et des ions magnsium selonplusieurs mcanismes (cristallisation de sels expan-

sifs, prcipitation de composs insolubles, attaquesioniques, dissolution de la portlandite, etc.).

Certaines ractions peuvent avoir des effets bn-fiques sur le bton (telle que par exemple la cra-tion dune couche protectrice ou lobturation despores par les prcipits), dautres peuvent gnrerdes phnomnes dexpansion ou de lixiviation. Laprsence dions chlorure peut provoquer des ph-nomnes de corrosion des armatures, si la compa-cit du bton et lenrobage des armatures ne sont

pas adapts aux conditions dexposition. Les sul-fates et les chlorures peuvent ragir sur les compo-ss hydrats du ciment.

Les parties douvrages plus particulirement expo-ss aux actions de leau de mer sont: les piles et cules des ponts situes en zone de

marnage; les blocs de dfense maritime; les murs de quais.

Les principes de prvention mettre en uvresont les suivants.

Un bton compact et peu permable

Le facteur essentiel qui garantit le bon comporte-ment du bton en site maritime est sa compacit.Plus le bton sera compact, plus les agents agres-sifs auront des difficults pntrer et circulerdans son rseau poreux. Ce qui suppose une for-mulation prvoyant un rapport E/C relativementfaible (par lutilisation de super-plastifiants ou dad-juvants rducteurs deau) et une optimisation dusquelette granulaire.


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Une formulation base dun ciment

adapt suffisamment dos

La formulation du bton doit comprendre unciment de caractristiques complmentaires PM(Prise Mer), conforme la norme NF P 15-317(ciments pour travaux la mer) ou des ciments base de laitier.

Le respect des valeurs denrobage

des armatures

Le respect des paisseurs denrobage permet dematriser la corrosion des armatures de btonarm.

Une mise en uvre et une cure soignes

Une vibration adquate et une cure efficace per-mettent dobtenir les performances souhaites etviter la dessiccation de surface du bton.

Lhydratation optimale du ciment permet derduire la porosit et daccrotre la rsistance dubton.

1.2.6 - Phnomne de gonflementinterne sulfatique

Lettringite est un hydrate contenant des sulfatesdont les proprits de gonflement sont connuesdepuis plus dun sicle. Cest pourquoi, des pr-cautions particulires sont prises lorsquun btonest expos un environnement riche en sulfates,notamment vis--vis des caractristiques du ciment.

Cependant, dans certains cas rares, lorsque lebton subi un chauffement au jeune ge, la for-mation diffre dettringite peut avoir lieu sansapport dions sulfate externes. Ces ractions sont

susceptibles de provoquer un gonflement dubton. Les dgradations sont caractrises par desfissures en surface qui apparaissent aprs plusieursannes dexposition des conditions svrescaractrises par une forte humidit. Ce phno-mne rare peut se rencontrer, seulement dans desenvironnements humides, dans des pices mas-sives en bton coules en place en priode estivaleou sur des pices de bton ayant subi un trai-tement thermique. Il est souvent dnomm DEF(Delayed Ettringite Formation), traduction anglaisede Formation Diffre dEttringite. Lorigine dugonflement et la nature des paramtres impliqusont fait lobjet de nombreuses tudes.

On a constat lincidence importante: de la temprature du bton lors de sa prise et de

ses traitements thermiques; de la teneur en alcalin sur la solubilit de lettrin-

gite; de lhumidit (leau tant un des facteurs fonda-

mentaux de la raction).Les cas de structures concernes par cette patholo-gie sont peu nombreux.

La conjonction ncessaire et indispensable de

nombreux facteurs, limite le nombre douvrages

susceptibles dtre exposs au phnomne.

La dmarche prventive consiste limiter linci-dence dun de ces facteurs. En priorit en limitant lchauffement du bton

au cur de la structure. Il existe plusieursmoyens pour limiter cet chauffement en interve-nant soit au niveau de la formulation du bton, soitau niveau de sa fabrication, soit lors de la ralisa-tion de louvrage. En utilisant des constituants du bton confor-

mes aux normes afin de limiter lapport en sul-

fates.

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En France, des documents spcifiques, recomman-dations et fascicules de documentation, synth-tisent des principes de prvention pour desproblmatiques de durabilit en compltant lesnormes europennes.

1.3.1 - Recommandations pourla prvention contre lesphnomnes dalcali-raction

Les recommandations relatives la prventioncontre les phnomnes dalcali-raction font lobjetdun fascicule dit par le LCPC en juin 1994 inti-tul: Recommandations pour les prventions desdsordres dus lalcali-raction .

Le principe de la dmarche prventive consiste ne pas se retrouver dans une situation danslaquelle sont prsentes simultanment les troisconditions ncessaires lamorage de la raction.Il convient donc dviter la conjonction des trois

facteurs: eau (condition dhumidit relative sup-rieure 80-85 %) / quantit dalcalins dans lebton importante / silice ractive (prsence de gra-nulats ractifs).

La mthode de prvention se dcline en deux ta-

pes. Elle consiste en fonction de lenvironnement(classe 1 4 tableau 1) et du type douvrage(type I III tableau 2) dterminer le niveau deprvention atteindre (A, B ou C tableau 3), puisvrifier que la formulation prvue pour le bton estsatisfaisante. Elle permet donc de mettre en uvredes recommandations de prvention adaptes limportance de louvrage et son environnement.


22

1.3 Recommandationspour la durabilit des btons

Tableau 3 : niveau de prvention

Types Classes dexposition

douvrages 1 2 3 4

I A A A A

II A B B B

III C C C C

Tableau 1 : environnement

Classes Environnement

1 Sec ou peu humide (hygromtrie infrieure 80 %)

2 Hygromtrie suprieure 80 % ou en contact avec leau

3 Hygromtrie suprieure 80 % et avec gel et fondants

4 Marin

Tableau 2 : types douvrages

TypesNiveau de risque Exemples douvrages

douvrages

Risques dapparit ion lments non porteursI des dsordres faibles La plupart des produits

ou acceptables prfabriqus en bton

IIRisques dapparit ion La plupart des ouvrages

de dsordres peu tolrables de gnie civil

IIIRisques dapparit ion Tunnels, barrages,

de dsordres inacceptables ponts, viaducs


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Les recommandations appliquer sont fonction duniveau de prvention. Niveau A: pas de spcifications particulires Niveau B: six possibilits dacceptation de la for-mule bton* Niveau C: granulats non ractifs (granulats PRPsous conditions)**

risques lis au gel-dgel ne sont pas concerns parces recommandations.

Ce document prcise les dispositions relatives llaboration des btons traditionnels, des Btons Hautes Performances et des btons technologiespcifique: bton dmoulage immdiat (btons

fabriqus en usine de prfabrication), btons mou-ls sur site avec une machine coffrage glissant etbtons projets.

Les principes de prvention sappliquent auxouvrages non protgs des intempries ou encontact avec leau ou les rejaillissements de sau-mure et soumis deux types dexposition spci-fiques: le gel pur ou le gel pur en prsence de selsde dverglaage.

Les principes de prvention permettant dassurerla durabilit des btons durcis en ambiance hiver-nale reposent sur les constatations suivantes.

Le bton rsiste dautant mieux, que sa compacit et sa rsistance mcanique, en

particulier en traction, sont leves; que son degr de saturation en eau est faible; quil est impermable et ne se laisse pas saturer

par les sels de dverglaage; que le rseau de bulles dair est adapt la quan-

tit deau gelable.Ces recommandations permettent: de matriser les agressions pouvant rsulter des

cycles de gel-dgel en prsence ou non de selsde dverglaage;

de formuler et de confectionner des btons dura-bles en ambiance hivernale.

Le bton doit tre compact (rapport E/C faible etdosage en ciment lev), prsenter lorsque nces-saire un rseau de bulles dair appropri, et tre

formul en utilisant des granulats non glifs.

Les principes de prvention concernent tous lesparamtres de formulation, les conditions environ-nementales et les conditions de fabrication et demise en uvre du bton (temps de transport,vibration, talochage, cure, etc.).

Les recommandations sappuient pour les granu-lats sur les normes NF EN 12620 et XP P 18-545ainsi que sur la norme NF EN 1367-1 pour la sensi-

bilit au gel.

Elles dfinissent les essais mettre en uvre ainsique les caractristiques exiger sur le bton durci

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* Pour valider une composition, il convient de rpondre au moins unefois positivement lune des six questions: ltude du dossier granulats montre-t-elle que les granulats sont non-

ractifs? la formulation satisfait-elle un critre analytique (bilan des alcalins) ? la formulation satisfait-elle un critre de performance? la formulation prsente-t-elle des rfrences demplois suffisamment

convaincantes? le bton contient-il des additions minrales inhibitrices en proportion

suffisante? les conditions particulires aux granulats PRP sont-elles

satisfaisantes?

Si la formulation ne rpond positivement aucune de ces six questions,il convient de modifier tout ou partie des granulats, ou de choisir unciment mieux adapt ou dincorporer des additions minrales

normalises inhibitrices et de revrifier ces six conditions dacceptation.** Utilisation recommande de granulats non ractifs (NR), granulatspotentiellement ractifs effet de pessimum (PRP) ventuellementautoriss sous rserve que les conditions particulires leur emploisoient satisfaites, sur la base dun essai de performance.

La mise en place dun ensemble cohrent de recom-mandations de prvention a enray depuis plus dedix ans toute manifestation du phnomne.

Le phnomne dalcali-raction est depuis plu-sieurs annes parfaitement matris. En effet, il estmaintenant possible de prvenir tout risque dalcali-raction dans les btons et viter ainsi tout dsor-dre.

1.3.2 - Recommandationspour la durabilit des btonsdurcis soumis au gel

Les recommandations de niveau national relatives la prvention contre les mcanismes dvelopps

par le gel font lobjet dun guide technique ditpar le LCPC en dcembre 2003 intitul Recommandations pour la durabilit des btonsdurcis soumis au gel . Les recommandationsconcernent les btons raliss sur chantier, en usi-nes de prfabrication et en centrales de bton prt lemploi pour les ouvrages relevant du domainedu gnie civil, et conus pour une dure dutilisa-tion de projet de cent ans. Les produits prfabri-qus disposant dune certification intgrant les


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(facteur despacement des bulles dair). Les essaisperformanciels sont bass sur des cycles de gel-dgel en prsence ou non de sels de dverglaage.

Elles tiennent compte de lvolution des consti-tuants des btons (ciments, adjuvants, etc.) et dfi-

nissent les essais mettre en uvre ainsi que lescaractristiques exiger sur le bton durci poursatisfaire la durabilit aux cycles gel-dgel en pr-sence ou non de sels de dverglaage.

Rsistance au gel interne

La rsistance au gel du bton dans la masse est va-lue de deux manires suivant le type de bton.

Bton formul avec un agent entraneur dair. Le

facteur despacement L (barre) est dtermin dsle stade de la formulation du bton. Il est mesursur bton durci selon la norme ASTM C 457 unechance de 4 5 jours et permet de valider leffi-cacit du rseau de bulles dair entran. Les para-mtres du rseau de vides dair dans le bton durcisont dtermins au microscope.

Bton formul sans ou avec peu dagent entra-neur dair. La rsistance au gel interne de cesbtons est value avec lessai de performance

dfini dans la norme P 18-424 pour le gel svreavec un fort degr de saturation en eau du bton etdans la norme P 18-425 pour le gel modr quelque soit le degr de saturation en eau du bton, et

pour le gel svre avec une saturation modre eneau du bton. La dure des essais est de lordre detrois mois et demi.

Rsistance lcaillage

La rsistance lcaillage reprsente le comporte-ment de la surface du bton soumis aux cycles degel-dgel en prsence de sels de dverglaage.Elle est dtermine selon la norme XP P 18-420 enmesurant la masse de matire caille (sur quatreprouvettes cubiques de bton durci exposes des cycles de gel-dgel en prsence dune solutionsaline). La dure de lessai est de lordre de troismois.

Quatre classes dexposition dfinies dans la

Norme NF EN 206-1 concernent les btons soumis laction du gel et/ou aux sels de dverglaage. XF1 : saturation modre en eau sans agent de

dverglaage. XF2: saturation modre en eau avec agents de

dverglaage.XF3: forte saturation en eau, sans agent de dver-

glaage.XF4: forte saturation en eau, avec agents de dver-

glaage.

La mthode consiste dfinir le type de bton mettre en uvre en fonction des niveaux de gel(gel svre et gel modr) niveau prcis dans lacarte des zones de gel en France voir la norme


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NF EN 206-1 et le fascicule de documentationP 18-326 et des niveaux de salage (salage peu fr-quent, salage frquent, salage trs frquent) niveau prcis dans le document SETRA aide llaboration du dossier dorganisation, de la viabi-lit hivernale. Les zones de gel faible ne sont pasconcernes par ces recommandations.

Selon le niveau de gel auquel est soumis louvrageet le niveau de salage, on distingue quatre typesde btons: bton soumis au gel modr sans eau avec peu

de sels de dverglaage (salage peu frquent); bton soumis au gel modr en prsence de sels

de dverglaage (salage frquent); bton soumis au gel svre sans sels de dver-

glaage. Ces btons sont dnomms bton G(bton formul pour rsister au gel interne seul);

bton soumis au gel modr et svre en pr-sence de sels de dverglaage. Ces btons sontdnomms bton G + S (bton formul pourrsister au gel interne et laction des sels dedverglaage).

Seuls les btons G et G + S font lobjet de pres-criptions particulires.

Les recommandations concernent la formulation,

les spcifications sur les constituants (ciments, gra-nulats, additions), les spcifications exiges sur lebton durci ainsi que la fabrication, la mise enuvre et les dispositions constructives.

Pour les btons traditionnels, les recommandationsconcernent les btons de rsistances caractris-tiques 28 jours infrieures 50 MPa, formulsavec un entraneur dair.

Pour les BHP, les recommandations concernent les

btons de rsistances caractristiques 28 jourssuprieures ou gales 50 MPa formuls avec ousans entraneur dair.

Les recommandations distinguent deux classes deBHP en fonction du rapport E/C: classe 1 E/C 0,32 classe 2 E/C < 0,32Et deux types de formulations: bton formul sans entraneur dair; bton formul avec entraneur dair.Le guide technique consacre aussi un chapitre sp-cifique aux modalits de ralisations des preuvesdtude et de convenance, et donne des lmentspour la mise en place dun plan de contrle de laqualit des btons.

1.3.3 - Fascicule de documentationFD P 18-011

Le fascicule de documentation FD P 18-011 Dfinition et classification des environnementschimiquement agressifs, recommandations pour laformulation des btons dfinit des environne-ments agressifs, pour les btons arms et lesbtons prcontraints. Il permet de spcifier desdispositions prventives adaptes pour la formu-lation des btons rsistant ces environnements

agressifs.

Ce fascicule est complmentaire de la normeNF EN 206-1. En effet la norme NF EN 206-1 sp-cifie, dans les tableaux NA.F.1 et NA.F.2, des exi-gences relatives aux btons en fonction des classesdexposition. Elle prcise, pour les classes dexpo-sition XA1, XA2 et XA3 qui correspondent respec-tivement des environnements faible, modreet forte agressivit chimique quil convient de serfrer au fascicule FD P 18-011 pour le choix du

ciment.

Le fascicule de documentation FD P 18-011 dfinitet distingue trois types denvironnements chimi-quement agressifs: les milieux gazeux: gaz, vapeurs ; les milieux liquides: eaux de mer, eaux rsiduai-

res, solutions acides, solutions basiques, eauxpures;

les milieux solides: sols contenant des sulfatespar exemple.

Il dfinit les modes daction denvironnementschimiquement agressifs (eaux pures, solutions aci-des, solutions basiques, solutions salines milieux

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Tableau 4: types de btons

Niveau Niveau de gel

de salage Modr Svre

Peu frquent Bton adapt* Bton G

Bton adapt* avec:Frquent teneur en air minimale de 4 % Bton G + S

ou essais de performance

Trs frquent Bton G + S Bton G + S

* Bton adapt: bton conforme aux normes en vigueur, (normeNF EN 206-1 et normes de produit) et possdant une bonne compacit.


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gazeux, sols) et prcise, pour ces environne-ments, les compositions et les caractristiques des

ciments privilgier.

Pour chaque environnement agressif, correspon-dant aux classes dexpositions XA1, XA2 et XA3(dfinies dans la norme NF EN 206-1), le fasciculedonne des recommandations sur le choix du typede ciment pour les milieux contenant des sulfates,les milieux acides et leau pure.

Il recommande en particulier des mesures prven-tives pour la formulation des btons afin dassurer

leur durabilit.Il dfinit des mesures de protection pour les ouvra-ges en fonction des conditions environnementalesagressives auxquelles ils sont soumis.

1.3.4 - Recommandations pour laprvention des dsordres lis

aux ractions sulfatiques

internes

De nombreuses recherches, aussi bien au sein durseau des laboratoires de lquipement que dansles centres de recherches de lindustrie cimentireet lindustrie du bton prfabriqu, ont permis demettre au point et de valider des principes de pr-vention mettre en uvre.

Un groupe de travail pilot par le LCPC a rdigdes recommandations pour se prmunir contre ledveloppement de ractions sulfatiques internes(RSI) et limiter le risque dapparition des dsordresinduits par ces ractions. Elles font lobjet dunguide technique publi en aot 2007 intitul: Recommandations pour la prvention des dsor-dres dus la raction sulfatique interne .

Ces recommandations prcisent des dispositionsconstructives mettre en uvre pour la concep-

tion et la ralisation de louvrage et des prcau-tions appliquer pour la mise en uvre et laformulation du bton. Elles sont complmentairesdes spcifications de la norme NF EN 206-1.


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Tableau 5 : recommandations pour le choix du ciment

en milieux acides


en milieux contenant des sulfates (solution)


en milieux contenant des sulfates (sol)


en eaux pures

Classedexposition

Choix du ciment

XA1

CEM II/B-S, CEM II/B-V, CEM II/B-P, CEM II/B-Q,

CEM II/B-M (S-V), CEM III/A conformes la norme

NF EN 197-1

CEM III/A conformes la norme NF EN 197-4

Ciments conformes la norme NF P 15-317 (PM)

ou NF P 15-319 (ES)

CEM IV/A et B conformes la norme NF EN 197-1

XA2

CEM II/B-S, CEM II/B-V, CEM II/B-P, CEM II/B-Q,

CEM II/B-M (S-V), CEM III/A conformes la norme

NF EN 197-1

CEM III/A conformes la norme NF EN 197-4

Ciments conformes la norme NF P 15-319 (ES)

CEM IV/A et B conformes la norme NF EN 197-1

XA3

CEM III/A, B et C, CEM V/A et B conformes la

norme NF P 15-319 Ciments daluminates de calcium conformes la norme

NF EN 14647

CEM IV/B conforme la norme NF EN 197-1

Classedexposition

Choix du ciment

XA1 Pas de recommandations particulires

XA2

(Au-dessous de 1500 mg/l) ciments conformes la

norme NF P 15-317 (PM) ou NF P 15-319 (ES) (Au-dessus de 1500 mg/l) ciments conformes la norme

NF P 15-319 (ES)

XA3 Ciments conformes la norme NF P 15-319 (ES)

Classedexposition Choix du ciment

XA1 Pas de recommandations particulires

XA2 Ciments conformes la norme NF P 15-317 (PM)

ou NF P 15-319 (ES)

XA3 Ciments conformes la norme NF P 15-319 (ES)

Classedexposition

Choix du ciment

XA1

XA2

XA3

CEM III/A, B et C, CEM V/A et B conformes la normeNF P 15-319,

Ciments daluminates de calcium conformes la norme

NF EN 14647

CEM IV/B conforme la norme NF EN 197-1


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Elles prennent en compte: la catgorie douvrages; les actions environnementales auxquelles seront

soumises les parties douvrages concernes pen-dant la dure dutilisation de la structure;

les conditions thermiques du bton lors de samise en uvre et au cours de son durcissement.

Les prcautions mettre en uvre sont fonctiondun niveau de prvention dfini pour chaque par-tie douvrage potentiellement critique . Sontconcernes par ces recommandations uniquementles parties douvrages en bton de dimensionsimportantes en contact avec leau ou soumises une ambiance humide. Il sagit de pices massivesou critiques pour lesquelles la chaleur dgagelors de lhydratation du ciment (la prise et ledurcissement du bton gnrent un dgagementde chaleur d lexothermie des ractions dhy-dratation) est peu vacue vers lextrieur, ce quiconduit une lvation importante de la tempra-ture au cur du bton.

Le principe de la dmarche prventive consiste identifier les parties douvrages susceptibles dtresoumises au phnomne de RSI, puis dfinir unniveau de prvention ncessaire en fonction de lacatgorie de louvrage (catgories I III dutableau 9, traduisant le niveau de risque que lematre douvrage est prt accepter) ou de la par-tie douvrage et des classes dexposition spci-fiques la RSI (tableau 10), (intgrant limportance

Nota

La catgorie douvrages dpend de sonutilisation et du niveau de consquences

en terme de scurit que le matre dou-

vrage est prt accepter.

27

Tableau 9 : catgorie douvrages

Tableau 10 : classes dexposition de la partie douvrage

vis-a-vis de la RSI

Catgorie

douvrages

Niveau

de consquences

dapparition

des dsordres

Exemples douvrage

ou de partie douvrage

I

Faibles ou acceptables

* Ouvrage en bton de classe de

rsistance infrieure C 16/20

* lments non porteursde btiment

IIPeu tolrables

* lments porteurs de la plupart

des btiments et les ouvrages de

Gnie Civil

III

Inacceptables ou quasi

inacceptables

* Btiments racteurs de centrales

nuclaires

* Barrages, tunnels

* Ponts et viaducs exceptionnels

Classe

dexposition

Description de

lenvironnement

Exemples

informatifs

XH1

Sec ou humidit

modre

* Partie douvrage en bton situe

lintrieur de btiments o le tauxdhumidit de lair ambiant est

faible ou moyen

* Partie douvrage en bton situe

lextrieur et abrite de la pluie

XH2 Alternance dhumi-

dit et de schage

Humidit leve

Partie douvrage en bton situe

lintrieur de btiments o

le taux dhumidit de lair ambiant

est lev

Partie douvrage en bton non

protge par un revtement et

soumis aux intempries sans

stagnation la surface

XH3

En contact durableavec leau

Immersion

permanente

Stagnation deau

la surface

Zone de marnage

Partie douvrage en bton submer-

ge en permanence dans leau

Partie douvrage en bton rguli-

rement expose des projections

deau

Nota

Ces classes dexposition spcifiques la

RSI sont complmentaires des 18 classes

dexposition dfinies dans la norme

NF EN 206-1. Elles doivent tre spcifiesdans le CCTP pour chaque partie dou-

vrage susceptible dtre soumise au ph-

nomne de RSI.


29/110

Les prcautions appliquer sont fonction dechaque niveau de prvention par ordre croissant

dexigences de As Ds. Elles visent essentielle-ment limiter la temprature maximale suscepti-ble dtre atteinte au cur de chaque picecritique.

titre dexemples: les prcautions appliquer pour le cas le pluscourant, soit le niveau de prvention As, est la sui- vante: la temprature Tmax susceptible dtreatteinte au sein de louvrage doit rester infrieure 85 C;

pour le niveau de prvention Bs, lune des deuxprcautions suivantes doit tre mise en uvre: la temprature Tmax doit rester infrieure

75 C; si Tmax ne peut rester infrieure 75 C, elle

doit rester infrieure 85 C et une desconditions suivantes doit tre respecte;

matrise du traitement thermique(dure du maintien de la tempratureau-del de 75 C limite);

utilisation dun ciment adapt;

vrification de la durabilit du btonvis--vis de la RSI laide de lessai deperformance (LPC n 59).

TABLEAU 4:

Le guide propose des dispositions pour limiter lesrisques potentiels de raction sulfatique interne.

Au niveau de la conception et du dimensionne-ment des ouvrages, en vitant les zones de sta-gnation deau, en protgeant le bton par unetanchit, en privilgiant les pices creuses.


28

Tableau 11 : choix du niveau de prvention

Tableau 12 : rcapitulatif des prcautions appliquer vis-a-vis de la RSI

Catgoriedouvrage

Classe dexposition XH1 XH2 XH3

I As As As

II As Bs Cs

III As Cs Ds

des paramtres eau et humidit) traduisant lenvi-ronnement dans lequel se trouve le bton.

chaque niveau de prvention (As, Bs, Cs, Ds) cor-respond un niveau de prcaution appliquer.

Il convient alors de mettre en uvre pour chaquepartie douvrage concerne les prcautions adap-tes chaque niveau de prvention (tableau 11,obtenu par croisement des classes dexposition etdes catgories douvrages).

Nota

Le choix du niveau de prvention pour

chaque partie douvrage est de la respon-

sabilit du matre douvrage. Le niveau de

prvention doit tre spcifi dans le CCTP.

Au sein dun mme ouvrage les parties

susceptibles dtre soumises au phno-

mne de RSI peuvent tre lobjet de

niveaux de prvention diffrents.

Les prcautions sont modules en fonction du

niveau de prvention. Elles portent en priorit

sur la fabrication, le transport et la mise en

uvre du bton. Des prcautions sur la formu-

lation sont aussi possibles si ncessaire.

Niveau de

prvention

Temprature maximale

du bton Tmax

Temprature limite

du bton Tlimite

Conditions respecter si temprature comprise

entre Tmaxet Tlimite

As 85 C / /

Bs 75 C 85 C

Matrise du traitement thermique

ou ciment adapt

ou essai de per formance

Cs 70 C 80 C

Matrise du traitement thermique

ou ciment adapt

ou essai de per formance

Ds 65 C 75 C

Ciment adapt

Validation de la formulation par un laboratoire

indpendant expert en RSI


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Au niveau de la formulation: il est prfrable

de choisir des ciments faible chaleur dhydrata-tion nots LH (cf. amendement A1 la normeNF EN 197-1).A priori les 5 types de ciments courants (CEM I,CEM II, CEM III, CEM IV et CEM V) sont utilisables.Une partie du CEM I peut aussi tre substitue pardes additions minrales (dans la limite permise parla norme NF EN 206-1) afin de diminuer lexother-mie de bton.Un compromis peut savrer ncessaire sur lechoix du ciment adapt par exemple dans le cas de

pices critiques soumises un gel svre associ des sels de dverglaage et qui seraient suscepti-bles dtre aussi soumises un risque de ractionsulfatique interne. En effet les recommandationsrelatives au gel imposent des dosages levs enciment de type CEM I, solution pas favorable pourlimiter la temprature du bton au jeune ge.La dtermination du ciment adapt doit donc

faire lobjet trs souvent dune analyse multicri-

tre privilgiant en priorit la durabilit de len-

semble de louvrage, en respectant les

spcifications lies aux classes dexposition,

tout en prenant en compte de manire perti-

nente les exigences de mise en uvre.

Lors de la fabrication (refroidissement des granu-

lats, eau de gchage froide) et du transport dubton (rduction du temps de transport et dat-tente des toupies).

Au cours de la mise en uvre: il convient en par-ticulier dviter le coulage des ouvrages en priodede fortes chaleurs ou de mettre en uvre tous lesmoyens ncessaires pour rduire la tempraturedu bton (par exemple en incorporant des serpen-tins dans le bton dans lesquels on fait circuler deleau frache) et/ou de privilgier des coffrages non

isolants.

Ces dispositions doivent permettre: de limiter la temprature atteinte au sein du

bton ; dviter les contacts prolongs du bton avec

leau.

Le LCPC a dvelopp un essai de performanceacclr sur bton (mthode dessai des LPCn 66: ractivit dune formule de bton vis--vis

dune raction sulfatique interne) permettant d-valuer la durabilit des couples Formule de btonet chauffement du bton vis--vis de la forma-tion dettringite diffre suivie dexpansion, qui

29


31/110

1. Dans le cas CEM I et CEM II/A. Teneur en alcalins quivalents actifs du bton limite 3 kg/m3.

2. Ciment avec teneur en So3 infrieure 3 % et dont le C3A du clinker est infrieur 8 %.

3. Le CEM I doit respecter C3A (rapport au ciment) infrieure 8 % et SO3 infrieure 3 %.

4. La proportion daddition doit respecter les spcifications de la norme NF EN 206-1.

soit reprsentatif des phnomnes observs dansdes cas rels et adapts aux conditions dexcu-

tion, tels que le cycle de traitement thermiqueappliqu au bton lors de ltuvage en usine deprfabrication et lchauffement dune pice mas-sive, de taille critique, coule en place sur chantier.Cet essai dune dure de 12 15 mois, consiste caractriser le risque de gonflement dun bton vis--vis de la RSI. Il permet de valider une formulationde bton en dterminant sa ractivit potentielle la formation diffre dettringite.

Le guide LCPC rappelle (annexe III) les principes de

lexothermie des ractions dhydratation et linci-dence du dosage en liant et de sa nature. Il pro-pose aussi (annexe IV) une mthode de calculsimplifie permettant destimer la tempratureatteinte au cur du bton.

Llvation de temprature au sein dune partiedouvrage en bton est fonction:

de lexothermie du bton; de la gomtrie de la partie douvrage; de la temprature initiale du bton lors de la mise

en uvre dans le coffrage; des dperditions thermiques lies en particulier

au type de coffrage.

Ce calcul permet dvaluer si la partie douvragedoit tre considre comme une pice critique vis--vis des risques de RSI. Il comprend une succes-sion dtapes:

le dgagement de chaleur induit par le ciment partir de donnes propres en particulier sondosage et sa chaleur dhydratation;

la prsence ventuelle dadditions minrales; les dperditions thermiques.


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Tableau 13 : recommandation sur le choix des ciments vis--vis de la RSI, selon le niveau de prvention

Niveau de prvention Ciment adapt

Bs

Ciment conforme la norme NF P 15-319 (ES) (1)

CEM II/B-V, CEM II/B-S, CEM II/B-C, CEM II/B-M (S-V), CEM III/A, CEM V (2)

CEM I en combinaison avec cendres volantes, laitiers de haut-fourneau (3)

Proportion dadditions suprieure 20 % (4)

Cs

Ciment conforme la norme NF P 15-319 (ES) (1)

CEM II/B-V, CEM II/B-S, CEM II/IB-C, CEM II/B-M (S-V), CEM III/A, CEM V (2)

CEM I en combinaison avec cendres volantes ou laitiers de haut-fourneau (3)

Proportion dadditions suprieure 20 % (4)

Ds Ciment conforme la norme NF P 15-319 (ES) (1)


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Chapitre2 Dimensionnementdes structuresen bton

2.1 Les Eurocodes

2.2 LEurocode 2 (Eurocode bton)

2.3 Le bton arm

2.4 Les armatures pour bton arm

2.5 Lenrobage des armatures

2.6 Le bton prcontraint

2.7 BA-CORTEX


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2.1.1 - Prsentation gnraledes Eurocodes

Les Eurocodes sont des normes europennes deconception et de calcul des btiments et des struc-tures de gnie civil. Elles ont pour objet dharmo-niser les rgles de conception et de calcul au seindes dif frents tats europens membres delUnion Europenne (UE) et de lassociation euro-penne de libre-change (AELE) et de contribuerainsi la cration du march unique de la construc-tion (ouverture du march europen aux entre-prises et aux bureaux dingnierie) et aurenforcement de la comptitivit de lingnierieeuropenne.

Ces normes europennes forment un ensemblecohrent et homogne de rgles techniques. Ellesconstituent un langage commun pour tous lesconcepteurs europens, bnficiant des connais-sances les plus rcentes.

Elles font appel une approche semi-probabilistede scurit des constructions (mthode des coeffi-cients partiels) avec des mthodes de dimension-nement fondes sur le concept des tats limites(tats limites de service et tats limites ultimes).Elles sappliquent aux diffrents matriaux (bton,acier, bois, etc.) et aux diffrents types de construc-tion (btiments, ponts, silos, etc.).

Lapproche semi-probabiliste consiste dfinir lesvaleurs des actions prendre en compte en fonc-tion de leur occurrence pendant une certainepriode. Cette priode est respectivement de 50ans, 475 ans et 1000 ans pour les actions clima-tiques, les sismes et le trafic,

Elles fournissent une srie de mthodes et dergles techniques communes tous les pays euro-pens pour calculer la stabilit, la rsistance mca-

nique et la scurit incendie des lments ayantune fonction structurelle dans un ouvrage de construc-tion. Elles concernent les ouvrages neufs unique-ment.

Elles harmonisent les codes de calcul des diff-rents tats membres et remplaceront terme lesrgles en vigueur dans chacun de ces tats.

Nota

En France, pour les ouvrages en bton,elles se substituent progressivement auxrgles actuelles de dimensionnement(rgles BAEL et BPEL).

Elles sont bases sur des principes fondamentaux: scurit; durabilit; robustesse des constructions ; aptitude au service ; fiabilit.

La scurit structurale est laptitude dune structure assurer la scurit des personnes lgard desrisques dorigine structurale.

Chapitre Dimensionnement des structures en bton2

32

2.1 Les Eurocodes

Les tats membres de lUE et de lAELE recon-naissent les Eurocodes comme documents derfrence:

pour prouver la conformit des ouvrages de

btiment et de gnie civil aux exigencesessentielles de la Directive sur les Produitsde Construction (DPC) en particulier lexi-gence n 1 stabilit et rsistance mca-nique et lexigence n 2 scurit en casdincendie ;

pour tablir les spcifications des contratspour les travaux de construction et servicesdingnierie;

pour tablir les spcifications techniquesharmonises pour les produits de construc-

tion.


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Les Eurocodes constituent un ensemble de 58normes regroupes en 10 groupes de normes(NF EN 1990 NF EN 1999):

NF EN 1990 Eurocode 0: bases de calcul desstructures

NF EN 1991 Eurocode 1: actions sur les structu-res

NF EN 1992 Eurocode 2: calcul des structuresen bton

NF EN 1993 Eurocode 3: calcul des structures

en acier NF EN 1994 Eurocode 4: calcul des structures

mixtes acier-bton NF EN 1995 Eurocode 5: calcul des structures

en bois NF EN 1996 Eurocode 6: calcul des structures

en maonnerie NF EN 1997 Eurocode 7: calcul gotechnique NF EN 1998 Eurocode 8: calcul des structures

pour leur rsistance aux sismes NF EN 1999 Eurocode 9 : calcul des structures en

alliages daluminium

Liens entre les Eurocodes

Scurit structurale,

NF EN 1990 aptitude au service

et durabilit

NF EN 1991 Actions sur les structures

NF EN 19 92 NF EN 19 93 NF E N 1 99 4Conception et calcul

NF EN 19 95 NF EN 19 96 NF EN 19 99

NF EN 1997 NF EN 1998Calcul gotechnique

et sismique

La durabilit structurale est laptitude dune struc-ture rester fiable pendant une dure dutilisationconventionnelle.

La structure doit tre conue de telle sorte que sadtrioration, pendant la dure dutilisation de projet,nabaisse pas ses performances en dessous decelles escomptes, compte tenu de lenvironne-ment et du niveau de maintenance escompt.

Les normes Eurocode instaurent un vritable sys-tme normatif performantiel fond sur des conceptsscientifiques cohrents qui est un gage doptimi-sation des matriaux et de prennit des ouvrages.

Les normes Eurocode permettent une optimisa-tion de la durabilit des structures. Elles supposentque:

le choix du systme structural et le projet destructure sont raliss par un personnel suffisam-ment qualifi et expriment ;

lexcution est confie un personnel suffisam-ment comptent et expriment; une surveillance et une matrise de la qualit ad-

quates sont assures au cours de la ralisation,dans les bureaux dtudes, les usines, les entre-prises et sur le chantier;

les matriaux utiliss sont conformes aux normesappropries;

la structure bnficiera de la maintenance ad-quate;

lutilisation de la structure sera conforme aux

hypothses admises dans le projet.

33


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Les diffrents articles des normes Eurocode sedcomposent en deux principales catgories.

Les Principes

Les Principes (P) sont des noncs dordre gnralet des dfinitions ou des prescriptions qui ne com-portent pas dalternative et qui sont des bases pourgarantir les niveaux de performances structurales.

Les Rgles dapplication

Les Rgles dapplication sont conformes aux princi-pes. Il est possible dutiliser dautres rgles sousrserve de dmontrer leur conformit aux principes.

Les Eurocodes dfinissent des exigences fonda-mentales pour atteindre des niveaux de perfor-

mance appropris en matire de fiabilit desconstructions dont les quatre composantes sont: la scurit structurale pour les personnes et les

animaux domestiques;laptitude au service, fonctionnement, confort la robustesse en cas de situations accidentelles ; la durabilit, compte tenu des conditions envi-

ronnementales.

NotaLa dtermination des actions applicablesaux constructions et les rgles de concep-tion parasismique, communes tous lestypes douvrages, se trouvent, respective-ment, dans lEurocode NF EN 1990, dans lasrie des Eurocodes NF EN 1991 et dans lasrie des Eurocodes NF EN 1998.

Le calcul de la rsistance mcanique et de larsistance au feu des ouvrages en bton seffec-tue partir des Eurocodes NF EN 1992-1-1 etNF EN 1992-1-2.

2.1.2 - Transposition nationaledes Eurocodes

Les normes europennes Eurocode ne peuventtre utilises dans chaque pays quaprs transposi-tion en normes nationales. Elles sont compltespar une Annexe Nationale (AN).

Dans chaque pays, lAnnexe Nationale dfinit lesconditions dapplication de la norme europenne.Elle permet de tenir compte des particularits go-graphiques, gologiques ou climatiques ainsi quedes niveaux de protection spcifiques chaquepays. En effet, le choix des niveaux de fiabilit etde scurit des projets est une prrogative destats. Les Eurocodes offrent la souplesse nces-saire pour que des modulations puissent tre effec-tues au niveau de clauses bien identifies afin de

les adapter aux contextes nationaux.

Les normes nationales transposant les Eurocodescomprennent la totalit du texte des Eurocodes


34

LA DIRECTIVE SUR LES PRODUITS

DE CONSTRUCTION

La Directive sur les Produits deConstruction couvre tous les produitsdestins tre incorpors durablementdans un btiment ou un ouvrage degnie civil, ds lors quils peuvent avoirune incidence sur la scurit, la sant, lenvi-ronnement ou lisolation.

Les produits de construction viss par cettedirective doivent tre conus de tellesorte que les ouvrages dans lesquels ilssont utiliss satisfassent aux exigencesessentielles suivantes:1 La rsistance mcanique et la stabilit ;2 La scurit en cas dincendie;3 Lhygine, la sant et lenvironnement ;4 La scurit dutilisation;5 La protection contre le bruit;6 Lconomie dnergie et lisolation

thermique.Les produits concerns doivent porter lemarquage CE symbolisant la conformit ces dispositions.


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(toutes annexes incluses), tel que publi par leCEN; ce texte est prcd dune page nationale detitres et par un Avant-Propos national, et suividune Annexe Nationale.

LAnnexe Nationale contient en particulier desinformations sur les paramtres laisss en attentedans lEurocode pour choix national, sous la dsi-gnation de Paramtres Dtermins au NiveauNational (NDP), il sagit:

de valeurs et/ou des classes l o des alternati-ves figurent dans lEurocode ;

de valeurs utiliser l o seul un symbole estdonn dans lEurocode ;

de donnes propres un pays (gographiques,climatiques, etc.), par exemple carte de neige,carte de gel ;

de la procdure utiliser l o des procduresalternatives sont donnes dans lEurocode;

des dcisions sur lusage des annexes informati-ves; des rfrences des informations complmentai-

res pour aider lutilisateur appliquer lEurocode.

2.1.3 - Eurocode 0

LEurocode 0 (norme NF EN 1990 Bases de cal-cul des structures ) dcrit les principes et les exi-gences pour la scurit, laptitude au service et ladurabilit des structures et dfinit les bases pour ledimensionnement des structures.

Le dimensionnement dune structure est associ la notion de dure dutilisation de projet (durependant laquelle la structure ou une de ses partiesest cense pouvoir tre utilise comme prvu enfaisant lobjet de la maintenance escompte, maissans quil soit ncessaire deffectuer des rpara-tions majeures) et de fiabilit (capacit dunestructure ou dun lment structural satisfaire auxexigences spcifies, pour lesquelles il ou elle a tconu(e).

La fiabilit de la structure suppose un dimension-nement conforme aux normes Eurocode et lamise en uvre de mesures appropries en matiredexcution et de gestion de la qualit. Elle sex-prime en terme de probabilit.

La maintenance couvre lensemble des oprationseffectues pendant la dure dutilisation de lastructure, afin de lui permettre de satisfaire auxexigences de fiabilit.

NotaLa notion de dure dutilisation de projetna pas de porte juridique lie des tex-tes lgislatifs et rglementaires traitant deresponsabilit ou de garantie.

LEurocode 0 pose les exigences de base sui-

vantes.

Article 2.1.1 (P)

Une structure doit tre conue et ralise de sorteque, pendant la dure dutilisation de projetescompte, avec des niveaux de fiabilit appro-pris et de faon conomique:

elle rsiste toutes les actions et influences sus-ceptibles dintervenir pendant son excution etson utilisation;

elle reste adapte lusage pour lequel elle a tconue.

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Article 2.1.2 (P)

Une structure doit tre conue et dimensionnepour avoir une rsistance structurale, une aptitudeau service et une durabilit de niveaux appropris .

Les Eurocodes accentuent la prise en compte de ladurabilit des ouvrages en sappuyant sur la notionde dure dutilisation de projet.

Larticle 2.4 de lEurocode 0 dfinit la notion dedurabilit de la structure.

Article 2.4.1 (P)

La structure doit tre projete de sorte que sadtrioration, pendant la dure dutilisation de pro-

jet, nabaisse pas ses performances au-dessousde celles escomptes, compte tenu de lenviron-nement et du niveau de maintenance escompt .

Les exigences de durabilit doivent tre prises encompte en particulier dans:

les conditions denvironnement, traduites par lesclasses dexposition;

la conception de la structure et le choix du sys-tme structural ;

le choix et la qualit des matriaux; les dispositions constructives; lexcution et la matrise de la qualit de la mise

en uvre; les mesures de protection spcifiques ; les inspections et les contrles ; les dispositions particulires (utilisation darma-

tures inox); les niveaux de la maintenance

Pour atteindre la dure dutilisation de projet requisepour la structure, desdispositions appropries doivent

tre prises afin de protger chaque lment struc-tural des actions environnementales et matriserleurs effets sur la durabilit.

La dure dutilisation du projet doit tre spci-fie par le matre douvrage.

Proprits des matriaux

Les proprits des matriaux ou des produits sontreprsentes par des valeurs caractristiques

(valeur de la proprit ayant une probabilit don-ne de ne pas tre atteinte lors dune hypothtiquesrie dessais illimite).

Les valeurs caractristiques correspondent auxfractiles 5 % (valeur infrieure) et 95 % (valeursuprieure) pour les paramtres de rsistance et la valeur moyenne pour les paramtres de rigidit.Par exemple pour le bton, on distingue deuxgrandeurs pour la rsistance en traction:

fctk0,05 et fctk0,95

Classification des actions (section 4)

Les actions sont: un ensemble de forces ou de charges appliques

la structure (action directe); un ensemble de dformations ou dacclrations

imposes, rsultant par exemple de variations detemprature, de tassements diffrentiels ou detremblement de terre (action indirecte).

Elles se traduisent sur les lments structuraux par

des efforts internes, moments, contraintes, ou surlensemble de la structure par des flches ou desrotations.

Les actions sont classes en fonction de leur varia-tion dans le temps, en quatre catgories:

les actions permanentes (G), par exemple lepoids propre des structures, des lments nonstructuraux (revtements de sols, plafondssuspendus), quipements fixes (ascenseur,quipements lectriques) et revtements de

chausse, et les actions indirectes (provoquespar un retrait et des tassements diffrentiels) etles actions de la prcontrainte ;


36

Tableau 5 : la dure indicative dutilisation de projetselon norme NF EN 1990 tableau 2.1 (NF)

Catgorie Dure indicativede dure dutilisation

Exemples

dutilisation de projetde projet (en annes)

1 10 Structures provisoires

2 25 lments structuraux remplaables

3 25 Structures agricoles et similaires

4 50 Btiments et autres structures courantes

5 100Btiments monumentaux

Ponts et autres ouvrages de gnie civil


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lesactions variables (Q), par exemple les char-ges dexploitation sur planchers, poutres et toitsdes btiments, les actions du vent, les charges dela neige, les charges de trafic routier ;

lesactions accidentelles (Ad), par exemple les

explosions ou les chocs de vhicules; lesactions sismiques (Aed).

Les actions sont galement classes: selon leur origine, comme directes ou indirectes; selon leur variation spatiale, comme fixes ou libres; ou, selon leur nature, comme statiques ou dyna-

miques.On distingue ainsi :

les actions statiques (neige, charges de mobilier) ; les actions dynamiques (trafic, vent, sisme, choc).

LEurocode 0 fixe les coefficients de scurit par-tiels applicables aux actions (g pour les actionspermanentes, Qpour les actions variables) et dfi-nit les combinaisons dactions. Une structure estsoumise un grand nombre dactions qui doiventtre combines entre elles.

La probabilit doccurrence simultane dactionsindpendantes peut tre trs variable selon leurnature. Il est donc nc

Les ouvrages en béton_dimensionnement-durabilité et esthétique

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