Diagnostic des structures en béton
exposées au feu Dr. ir.-arch. Emmanuel Annerel Prof. dr. ir. Geert De Schutter Prof. dr. ir. Luc Taerwe Laboratoire Magnel de Recherche sur Béton Département d’Ingénierie Structurale Université de Gand
Laboratorium Magnel voor Betononderzoek
Approches pour la durabilité des structures en béton dans le feu
CONCEPTION RÉPARATIONTemps
• Phase de conception: conception basée sur la performance des structures en béton exposées au feu
• Phase d’utilisation: réparation des structures en béton exposées au feu
UN GRAND POTENTIEL ! ATTENTION AUX PIÈGES !
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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L’effet du feu sur une structure en béton
Température
Fissures
Effort de traction
Déformation
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Calcul thermomécanique Modélisation des fissures
1 2
3
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Fissures type 1 Dilatations gênées internes
Effort de traction → fissures!
Charge externe
+ =Dilatations gênées internes
tension
tension
compression
compression
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Fissures type 1 Dilatations gênées internes
Des fissures sont déterminées en réalité dans les élements en béton. PIÈGE pour la réparation des structures en béton! Les fissures ne sont pas visibles de la surface de l’élément en béton. La rigidité de la structure doit être réparée.
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Fissures type 1 Dilatations gênées externes
50 min ISO 834
67 min ISO 834
143 min ISO 834
Rotule plastiqueplastification des étriersRupture par effort tranchant!?
Début d’écoulement d’armature du colonne
2 x rotules plastiquesUne fissure supplémentaire!
Critères D et dD/dt de EN1363-1 n’ont pas encore été atteint à 180 min
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Fissures type 2 Dilatations gênées externes
Il y’a d’armature supérieure Il n’y a pas d’armature supérieure
Rotulesplastiques
θθ
−=∆
rEIM 1
PIÈGE pour la résistance au feu des structures en béton! Défaillance est possible avant la résistance au feu déclarée est atteinte. Example: FEM simulation: 50 min ? < R120 selon EN1992-1-2
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Poinçonnement des dalles en béton
50min 143min 180min
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Rupture par effort tranchant des poteaux
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Approches pour la conception basée sur la performance Composition de béton
CH CSH Plus stable à la
chaleur
20°C 800°C
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Approches pour la conception basée sur la performance Conception d’appui et position de l’armature
DEFAVORABLE Plus de déformations dans la direction du feu
FAVORABLE Moins de déformations dans la direction du feu
Conception sismique Connexion fermée contre l’écaillage
Assemblage poutre-dalle
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Température θ?
fy(θ)
fc(θ)
Élément: M = As.fy(θ).z Structuur globale: FEM
Outils de diagnostic
Transformations physico-chimiques
Résistance résiduelle
Estimer la capacité portante de la structure après le feu
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Outils de diagnostic La colorimétrie
rouge (300-600°C) blanc-gris (600-900°C) chamois (900-1000°C)
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Outils de diagnostic Microscopie électronique & à fluorescence
A
A A
CH
CSHettr
CH
CSH*
CSH*
20°C 350°C 550°C
20°C
>450°C >100°C
20°C 20°C
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0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0 10 20 30 40 50 60Time [days]
fccu
b150
(T)/f
ccub
150(
20°C
) [-]
SCC - 350°C - water storage
SCC - 350°C - air storage
TC - 350°C - water storage
Récupération limitée
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Temperature [°C]
fccu
b150
(T)/f
ccub
150(
20°C
) [-]
EC Siliceous -- 0d (hot)EC Calcareous -- 0d (hot)TC1-12 -- 0dTC2k-4 -- 0dSCC1-5 -- 0dHPC1-5 -- 0d
TC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storageTC - 350°C - water storage
Conservation après le feu+ 20-30% de perte
0,4
Perte immédiatement après le refroidissement
Résistance résiduelle du béton
Extinction: + 30-35% de perte
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Conclusions
• La durabilité des structures en béton exposées au feu peut être améliorée par une conception de performance.
• Il est important de faire attention au déformations gênées
• Avec la méthode des élément finis on peut: • faire une modélisation des fissures • indiquer les endroits où on a besoin d’armature/enrobage/isolation
supplémentair • détecter les endroits de fissures internes dans le cadre d’une
réparation après le feu
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Recherches futures
• L’influence des fissures en raison des déformations gênées sur la capacité portante pendant et après l’exposition au feu.
• L’importance des forces indirectes à l’endroit des liaisons entre les éléments en béton en vue d’une réparation après un incendie.
• L’effet du refroidissement sur la capacité portante et les déformations engendrées.
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