PROJET DE FIN D’ETUDE      Comparaison BAEL/EC2 et modélisation PS92/ EC8 appliquée à un                       établisseme...
SommairePROJET DE FIN D’ETUDE                                                                        1Comparaison BAEL/EC2...
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  1. 1. PROJET DE FIN D’ETUDE Comparaison BAEL/EC2 et modélisation PS92/ EC8 appliquée à un établissement hospitalierRapport Auteur : Metz Marie- Laure, INSA STRASBOURG, Génie Civil Tuteurs ICAT : M. Waltisperger : gérant BET ICAT (Pfastatt,68) M. Yousfi : ingénieur, INSA 2008 Tuteur INSA : M. Zink 1 ème Metz Marie Laure Génie Civil 5 année
  2. 2. SommairePROJET DE FIN D’ETUDE 1Comparaison BAEL/EC2 et modélisation PS92/ EC8 appliquée à un établissement hospitalier 1Rapport 1Sommaire 1Liste des figures 6Liste des symboles 9Remerciements 11Introduction 131. Présentation de l’ouvrage 1 1.1 Le projet 1 1.1.1 Implantation du bâtiment 1 1.1.2 Caractéristiques 2 1.2 Les différents acteurs du projet 3 1.3 Planning du projet 42. Charges et descente de charges 4 2.1 Détermination des charges 4 2.1.1 Charges permanentes 4 2.1.2 Charges d’exploitation 4 2.1.3 Charges de neige 5 2.1.4 Charges de vent 5 2.1.5 Contreventement 5 2.2. Descente de charges 53. Comparaison BAEL/Eurocode 2 6 3.0. Charges et matériaux EC2 /BAEL 4 3.0.1 Charges –EC2 4 3.0.1. Charges - BAEL 5 3.0.2 Combinaison de charges – EC2 6 3.0.2 Combinaisons de charges –BAEL 7 3.0.3 Synthèse et comparaison des charges et combinaisons de charges 9 3.0.4 Matériaux – EC2 10 3.0.4 Matériaux - BAEL 11 3.0.5 Vérification au feu (NF EN 1992-1-2 clause 5.4.2.2) 14 3.0.5 Vérification au feu – DTU FEU / règles FB 15 3.0.5 Récapitulatif – comparaison de la prise en compte des matériaux EC2-BAEL 17 3.1. Poutre : flexion simple 18 1 èmeMetz Marie Laure Génie Civil 5 année
  3. 3. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.1.1 ELU : détermination des armatures –EC2 18 3.1. Poutre : section rectangulaire 19 3.1.1 ELU : détermination des armatures –BAEL 19 3.1.2 ELS : vérification des contraintes – EC2 24 3.1.2 ELS : vérification des contraintes – BAEL 25 3.1.3 Effort tranchant – EC2 26 3.1.4 Bielle d’about – EC2 26 3.1.5 Dispositions constructives–EC2 26 3.1.3 Effort tranchant – BAEL 27 3.1.4 Bielle d’about – BAEL 27 3.1.5 Dispositions constructives–BAEL 27 3.1.6 Comparaison des deux règlements BAEL / Eurocode 2 28 3.2. Poutre continue, flexion simple –EC2 32 3.2.1 Calcul des moments 32 3.2. Poutre continue, flexion simple –BAEL 33 3.2.1 Calcul des moments 33 3.2.2 Détermination des sections d’armatures –EC2 38 3.2.3 Vérification des contraintes– EC2 38 3.2.4 Effort tranchant –EC2 38 3.2.2 Détermination des sections d’armatures – BAEL 39 3.2.3 Vérification des contraintes – BAEL 39 3.2.4 Effort tranchant -BAEL 39 3.2.6 Poutre continue à deux travées, flexion simple - Comparaison 40 3.3.1 Cas de dispense de la flèche – EC2 42 3.3. Calcul de la flèche d’une poutre en flexion simple- EC2 42 3.3.1 Cas de dispense de la flèche – BAEL 43 3.3.2Calcul de la flèche- BAEL – clause B.6.5.2 43 3.3. Calcul de la flèche d’une poutre en flexion simple - BAEL 43 3.3.2 Calcul de la flèche – EC2 44 3.4.1 Calcul en poutre – EC2 46 3.4 Dalles –EC2 46 3.4.1 Calcul en poutre – BAEL 47 3.4.2 Calcul en dalle - EC3 -BAEL 47 3.4 Dalles –BAEL 47 3.4.2 Calcul en dalle –EC2 48 2 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  4. 4. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.4.1.7 comparaison des résultats BAEL /EC2 50 3.5.1.1 Tirant Principal –EC2 52 3.5.1.2 Aciers principaux inférieurs –EC2 52 3.5.1.5Armatures secondaires horizontales –EC2 52 3.5 Poutre-voile – EC2 52 3.5.1 Détermination des armatures 52 3.5.1.1- condition d’application - épaisseur minimale -BAEL 53 3.5.1.2Aciers principaux inférieurs -BAEL 53 3.5.1.3Armatures horizontales -BAEL 53 3.5 Poutre-voile – BAEL 53 3.5.1 Détermination des armatures 53 3.5.1.6 Armatures secondaires verticales –EC2 54 3.5.1.7 Suspente –EC2 54 3.5.1.4 Armatures verticales - BAEL 55 3.5.1.5 Charges appliquées à la partie inférieure de la paroi - BAEL 55 3.5.2 Comparaison 57 3.6Compression centrée – Poteaux – EC2 58 3.6.1 Vérification de la stabilité et calcul des armatures 58 3.64 Compression centrée – Poteaux – BAEL 59 3.6.1 Vérification de la stabilité et calcul des armatures 59 3.6.2 Dispositions constructives –EC2 60 3.6.3 Comparaison du Poteau P1 au R-1 62 3.7.1 Dimensions – EC2 64 3.7.2 Armatures – EC2 64 3.7.3 Vérification de non-poinçonnement – EC2 64 3.7 Semelle isolée –EC2 64 3.7.1 Dimensions – DTU 13.12 65 3.7.2 Armatures – DTU 13.12 65 3.7.3 Vérification de non-poinçonnement – DTU 65 3.7 Semelle isolée –DTU 13.12 65 3.7.6 Comparaison semelle isolée 66 3.8.1 Calcul de l’élancement lo 68 3.8.2 Calcul ELU 68 3.8.3 Dispositions minimales 683.8. Voile non armé –EC2 68 3 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  5. 5. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.8.1 Calcul de l’élancement lf 69 3.8.2 Calcul ELU 69 3.8.3 Dispositions minimales 693.8. Voile non armé –DTU 23.1 69 3.8.6 Comparaison : voile non armé 714. Modélisation parasismique PS92/EC8 72 4.1 Les règlements et leurs objectifs 72 4.1.1 Le PS92 72 4.1.2 L’EC8 72 4.2 Méthode générale et objectifs 73 4.3 Modèle 73 4.3.1 Généralités 73 4.3.2 Matériaux 74 4.3.3 Relâchements 75 4.3.5 Charges statiques- PS92 / EC8 75 4.2.6 Combinaisons de charges – sismiques PS92 76 4.2.5 Poussée des terres PS92- EC8 77 4.3 Analyse sismique 78 4.3.1 Coefficients à prendre en compte - PS92 78 4.3.5 Classe de ductilité -PS92 78 4.3.4 Coefficients à prendre en compte - EC8 79 4.3.5 Classe de ductilité -EC8 79 4.3.2 Coefficient de comportement q - PS92 80 4.3.6 Coefficient de comportement - EC8 81 4.3.3 Spectre de dimensionnement - PS92 82 4.4 Méthode de calculs 82 4.4.1 Analyse modale PS 92 et EC8 82 4.3.3 Spectre de réponse élastique –EC2 83 4.5 Résultats et comparaisons 84 4.5.1 Vérifications des déplacements et déformations 85 4.5.2 Vérification des poutres et poteaux 86 4.5.2.3 Vérification des poutres – PS92 / conditions d’équilibre et de résistance – EC8 89 4.5.4 Résistance des fondations – EC8 / PS92 97 4.5.5 Vérification des dalles 98 4.5.6 Vérification des diaphragmes horizontaux – EC8 98 4 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  6. 6. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 4.5.11 Vérification de compatibilité de déformation –PS92 11.8.2.3 99 Synthèse de la comparaison PS92 & EC8 1005. Les limites du logiciel ROBOT 101Conclusion 103Avis Personnel 104Bibliographie 105 5 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  7. 7. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier Liste des figuresFigure 1.1.1 Plan masse [4]..................................................................................................................... 1Figure 3.0.4.1.1 Diagramme contrainte-déformation de l’acier- BAEL [2] ............................................ 11Figure 3.0.4.2.4 Pivots A, B, C – EC2 [3] .............................................................................................. 12Figure 3.0.4.2.3 Diagramme bilinéaire [1] ............................................................................................. 12Figure 3.0.4.2.2 Diagramme parabole rectangle [1] .............................................................................. 12Figure 3.0.4.2.1 Diagramme rectangulaire simplifié [1] ......................................................................... 12Figure 3.0.4.3 Pivots A, B, C – BAEL [2] ............................................................................................... 13Figure 3.0.4.2.2 Diagramme rectangulaire simplifié – BAEL [2] ........................................................... 13Figure 3.1.1 Schéma de la poutre isostatique ....................................................................................... 18Figure 3.1.1 Schéma de la poutre isostatique ....................................................................................... 19Figure 3.1.1.3 Diagramme parabole rectangle- pivot B [3] ................................................................... 20Figure 3.1.6.2 Schéma poutre isostatique ............................................................................................. 28Figure 3.1.6.1 Localisation de la poutre [4] ........................................................................................... 28Tableau 3.1.6.1 Comparaison des différentes méthodes ..................................................................... 29Tableau 3.1.6.2 Comparaisons des méthodes BAEL- EC2 .................................................................. 30Figure 3.2.1.1 Schéma poutre continue ................................................................................................ 32Figure 3.2.1.1.1 Schéma g seul............................................................................................................. 32Figure 3.2.1.1 Moment d’une poutre continue ....................................................................................... 33Figure 3.2.1.1.2 Schéma q en travée 1 ................................................................................................. 34Figure 3.2.1.1.3 Schéma q en travée 2 ................................................................................................. 34Figure 3.2.1.2 Schéma poutre continue ................................................................................................ 35– méthode de Caquot ............................................................................................................................ 35Figure 3.2.6.1 Localisation de la poutre continue.................................................................................. 40Figure 3.2.6.2 Schéma poutre continue ................................................................................................ 40Tableau 3.2.6.2 Comparaison des résultats – armatures transversales ............................................... 41 6 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  8. 8. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalierFigure 3.3.1 Courbes l/d =f(ρ) -EC2 ...................................................................................................... 42Figure 3.4.1 Schema dale EC2 ............................................................................................................. 46Figure 3.4.1 Schéma dalle – BAEL ....................................................................................................... 47Tableau 3.4.1.7 Comparaison des résultats EC2 BAEL pour une dalle portant sur deux cotés ......... 50Figure 3.4.1.7 Dalle portant dans les deux directions ........................................................................... 50Tableau 3.4.1.7.2 Comparaison des résultats BAEL /EC2 pour une dalle portant sur quatre cotés .... 51Figure 3.5.1.2 Aciers principaux ............................................................................................................ 52Figure 3.5.1.5 Armatures secondaires horizontales .............................................................................. 52Figure 3.5.1.2 Aciers principaux ............................................................................................................ 53Figure 3.5.1.3.1 Réseau inférieur .......................................................................................................... 53Figure 3.5.1.6 Armatures secondaires verticales .................................................................................. 54Figure 3.5.1.3.2 Réseau supérieur ........................................................................................................ 55Figure 3.6.1.4 Schéma de calcul de l’analyse générale ........................................................................ 61Figure 3.6.3.1 Localisation du poteau [4] .............................................................................................. 62Figure 3.6.3.2 Schéma du Poteau ......................................................................................................... 62Tableau 3.6.3 Synthèse et comparaison .............................................................................................. 63Tableau 3.7.6 comparaison des résultats obtenus................................................................................ 66Figure 3.7.6.1 Localisation de la semelle [4] ......................................................................................... 66Figure 3.7.6.2 Schéma de la semelle .................................................................................................... 66Figure 3.8.6 Localisation du voile [4] ..................................................................................................... 71Tableau 3.8.6 effort normal admissible dans les voiles non armés ...................................................... 71Figure 4.3.1.1 Partie 1 ........................................................................................................................... 73Figure 4.3.1.2 Partie 2 ........................................................................................................................... 73Figure 4.3.1.2 Maillage partie 1 ............................................................................................................. 74Figure 4.2.5 Poussée des terres ........................................................................................................... 77Figure 4.3.3 Spectre de dimensionnement normalisé –PS92 [5] .......................................................... 82Figure 4.4.1 Pourcentage de masse cumulée partie 1 ......................................................................... 82 7 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  9. 9. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalierFigure 4.3.3.2 spectre de réponse élastique – type 2 EC8 [6] ............................................................. 83Tableau 4.5.1 Synthèse des vérifications PS92 et EC8 ........................................................................ 84Figure 4.5.1.1 Déplacements sous combinaisons ACC+ ...................................................................... 85Tableau 4.5.2.1 Extrait du tableau comparaison des contraintes normales Ec8- PS92 ....................... 87Tableau 4.5.2.2 Vérification poteau 184 ................................................................................................ 88Figure 4.5.2.3 Schéma pour la vérification des poutres ........................................................................ 89Tableau 4.5.8 Vérification poutre 338 ................................................................................................... 89Figure 4.5.3.1 Voile n°74 ....................................................................................................................... 91Figure 4.5.3.2.1 Flexion composée ....................................................................................................... 93Figure 4.5.3.2.2 Efforts horizontaux ...................................................................................................... 93Tableau 4.5.3.2.4 Résultats poutre-voile 140 et voile 1485 ................................................................. 94 8 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  10. 10. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier Liste des symbolesRemarque : symbole EC2, nom, symbole BAELGkj, sup : valeur caractéristique de l’action permanente défavorable, GmaxGkj, inf : valeur caractéristique de l’action permanente favorable, GminIcf : moment d’inertie de la section droite fissurée (section homogène réduite)Mcr moment de fissuration, MfMEd moment fléchissant ultime, MuM0e moment du premier ordre équivalent,M0Ed : moment du premier ordre (à l’ELU) tenant compte des imperfections géométriques,MOEqp moment de service du premier ordre sous la combinaison d’actions quasi permanente (ELS)NB charge de flambement évaluée sur la base de la méthode de la rigidité nominaleNEd effort normal de compression à l’ELU, NuQki, valeur caractéristique d’une action variable, valeur caractéristique des actions variables« d’accompagnement », QiVEd effort tranchant de calcul à l’ELU dû aux charges appliquées, VuVRd, c effort tranchant résistant de calcul d’un élément sans armatures d’effort tranchantVRd, max effort tranchant de calcul maximal pouvant être supporté sans provoquer l’écrasement desbielles de béton compriméVRd, s effort tranchant de calcul pouvant être supporté par un élément avec armatures d’efforttranchant travaillant à la limite d’élasticitébt largeur moyenne de la zone tendue d’une section, b0bw largeur d’une section rectangulaire, largeur de l’âme d’une section en T, b0cmin enrobage minimalcmin, b enrobage minimal vis-à-vis des exigences d’adhérencecmin, dur enrobage minimal vis-à-vis des conditions d’environnementcnom enrobage nominald distance du centre de gravité des armatures tendues à la fibre la plus comprimée d’une sectiondroite, hauteur utile des armatures les plus proches de la face supérieurefcd contrainte de compression du béton correspondant à la partie rectiligne du diagramme parabole-rectangle, fbufck résistance caractéristique à la compression du béton à 28 jours, fc28fcm résistance moyenne à la compression du béton à 28 joursfctd résistance de calcul en traction du bétonfctk , ,005 résistance caractéristique à la compression d’ordre 0,05fctk, ,095 résistance caractéristique à la compression d’ordre 0,95fctm résistance à la traction du béton à 28 jours, ft28fcu contrainte uniforme de compression du béton, fbufyd résistance de calcul des armatures (limite d’élasticité), fedfyk limite d’élasticité des aciers, fefywd résistance de calcul des armatures d’âme (limite d’élasticité), fetdfywk limite d’élasticité des aciers transversaux fet 9 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  11. 11. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalieri rayon de giration d’une section droite (béton non fissuré), ilb longueur d’ancrage de référencelbd longueur d’ancrage de calcullbeq, longueur d’ancrage équivalente (ancrages courbes), lalbrqd, longueur d’ancrage requiseleff portée utile (de calcul) d’une poutre, d’une travée, lln portée entre nus d’appuis, ll0 hauteur utile d’un poteau (longueur de flambement), lfl0 longueur de recouvrement, lrn effort normal relatifst espacement tangentiel des cours d’armatures de poinçonnementst, max espacement transversal maximal des armatures d’effort tranchantvRd, c valeur de calcul de la résistance au poinçonnement d’une dalle sans armatures depoinçonnementvRd, cs valeur de calcul de la résistance au poinçonnement d’une dalle avec armatures depoinçonnementvRd, max valeur maximale de calcul de la résistance au poinçonnement d’une dallex hauteur de la zone comprimée d’une section droite fléchie, yxu hauteur de l’axe neutre à partir de la fibre la plus comprimée à l’ELU, yux1 hauteur de l’axe neutre à partir de la fibre la plus comprimée à l’ELS, y1z bras de levier des forces élastiques = distance entre et ,Fsc Fs1 z.cdur, add réduction de l’enrobage minimal dans le cas de protection supplémentaire.cdur, st réduction de l’enrobage minimal dans le cas d’acier inoxydable.cdur, . Marge de sécurité sur l’enrobageecu2 raccourcissement relatif maximal en flexion du béton dans le diagramme parabole-rectangleecu3 raccourcissement relatif maximal en flexion du béton dans le diagramme bi-linéaireec2 raccourcissement relatif maximal en compression simple du béton correspondant à la contraintedans le diagramme parabole-rectangleec3 raccourcissement relatif maximal en compression simple du béton correspondant à la contraintedans le diagramme bi-linéaireµcu moment fléchissant ultime réduit, µbuµlu moment fléchissant limite ultime réduit, µlu 10 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  12. 12. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier RemerciementsMes remerciements au bureau d’études ICAT (Pfastatt) pour m’avoir permisd’effectuer mon projet de fin d’étude en me confiant cette étude qui m’a permis decompléter ma formation INSA.Dans un premier temps, je tiens à remercier M. Waltisperger, gérant du bureaud’études ICAT de son accueil pendant toute la durée du stage.Je tiens également à remercier Adel Yousfi, ingénieur responsable du projet del’EHPAD de Masevaux, pour son aide et ses conseils.Un grand merci à toute l’équipe du bureau d’études : Charif, Gilles, Delphine,Damien, Rolande, Yves, Bernard, Hervé, Isabelle, Jean-Baptiste, Benoit, Francky,Franck, Armand, Sébastien, Nathalie, René , Serge et Nadine, qui m’ont accueillichaleureusement.Je tiens également à remercier M. Zink, professeur d’ouvrages à l’INSA et ingénieurchez Ingérop, qui m’a conseillé et accompagné durant ce PFE.Je tiens à remercier M. Gyuvarch, M. Hottier et M. Troester, professeurs à l’INSApour leurs conseils. 11 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  13. 13. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier Résumé : L’étude que j’ai réalisée pendant mon stage porte sur la restructuration del’établissement hospitalier pour personnes âgées dépendantes (EHPAD) de Masevaux(Haut-Rhin). Il s’agit un bâtiment R+3 de forme courbe en béton et maçonnerie pour les mursextérieurs. Dans un premier temps, l’étude a consisté à effectuer une descente de chargesstatiques, puis à dimensionner les éléments principaux poutres, poteaux, voiles, dalles,poutres-voiles et semelles suivant les deux règlements BAEL et Eurocode 2, qui a été mis enapplication en Mars 2010 en vue de remplacer le BAEL. Il est donc urgent de comparer lesdeux règlements, tant du point de vue des processus de calcul que des dispositionsconstructives. Dans un second temps, j’ai modélisé le bâtiment à l’aide du logiciel Robot, afind’étudier son comportement dynamique sous actions sismiques suivant les règlements PS92et Eurocode 8. L’objectif de cette analyse était de définir les paramètres à prendre encompte pour déterminer l’action sismique, puis de faire les vérifications nécessaires selon lesdeux règlements, afin de vérifier le comportement du bâtiment sous combinaisonssismiques. L’utilisation très poussée du logiciel Robot nous a permis d’établir ses limites etde mettre en place une stratégie logique pour faire tourner des modèles complexes. Zusammenfassung : Das Ziel des Projektes ist der Bau eines Altenheims in der Stadt Masevaux. Es istein Gebäude von 3 Stockwerken: es besteht aus einem ersten und zweiten Obergeschoss,Erdgeschoss und aus einem Kellergeschoss. Zuerst hat man den Lastauftrag ermittelt, um für jedes Element der Struktur zuwissen, welche Kräfte wirken (Normalkraft, Biegungsmoment, Abscheren). Dann hat man die Konstruktionsteile: Stützen, Decken, Mauern und Balken mit demBAEL, der französischen Bauordnung und dem Eurocode 2, der europäischen Bauordnungvermessen. Der Eurocode 2 hat den BAEL im März 2010 ersetzt. Es ist dann wichtig zukennen wie man mit dem Eurocode rechnet und was sich dadurch ändert (Größen, minimaleEinrichtungen, Bewehrungen). Dann hat man das Gebäude modelliert, mit der Software Robot, mit dem PS92, denfranzösischen Regeln für erdbebensichere Bauten und dem EC8, der europäischenRegelung für erdbebensichere Bauten, um die Bewegungen während eines Erdbebens zukennen. Man muss die Parameter bestimmen, um die Erdbebenkraft einzugeben und danndie genützten Prüfungen mit den beiden Bauordnungen um das Verhalten des Gebäudeszu kennen. 12 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  14. 14. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier Introduction Mon PFE a pour but la comparaison des règlements de béton armé BAEL et Eurocode 2 ainsique des règlements parasismiques PS92 et Eurocode 8 à travers le projet de l’EHPAD (EtablissementHospitalier pour Personnes Agées Dépendantes) de Masevaux. Ce bâtiment est une extension del’hôpital de Masevaux, qui créera 60 chambres pour personnes âgées. Les Eurocodes sont divisés en 10 groupes de textes et traitent des aspects techniques ducalcul de structures et du calcul au feu des bâtiments et ouvrages de génie civil. Les Eurocodes « EN199n-p » (norme européenne) sont transposés en norme française « NF EN 199n-p » avec leurannexe nationale « NF EN 199n-p/NA », qui contient des informations sur les paramètres laissés enattente dans l’Eurocode pour le choix national. L’Eurocode 2 a été mis en application en mars 2010, il est donc important de pouvoircomparer les règlements tant du point de vue des processus de calcul que des dispositionsconstructives. L’Eurocode 8 n’est pas encore totalement finalisé, des paramètres doivent encore êtredéfinis, mais il doit remplacer le PS92 prochainement. Dans une première partie, nous verrons comment s’effectue la descente de charge surl’ensemble du bâtiment, puis nous comparerons les règlements BAEL et Eurocode 2 à travers lesdifférents éléments constructifs du bâtiment : poutres, poteaux, voiles, poutre-voiles, semelles afin dedéterminer l’impact du changement de règlement sur l’ensemble du bâtiment. Dans une seconde partie, nous traiterons de la modélisation du bâtiment avec le logicielROBOT, afin de vérifier la réponse du bâtiment aux séismes selon les règlements PS92 et Eurocode8. Nous verrons quelles sont les différences entre les deux règlements du point de vue descoefficients à définir pour la modélisation sur Robot, mais également des méthodes de vérification auxséismes du bâtiment. Ensuite, nous comparerons les résultats obtenus avec les deux modélisations sous Robot(BAEL et PS92 pour la première et Eurocode 2 et Eurocode 8 pour la seconde). Cest-à-dire que nousétudierons les déplacements du bâtiment notamment au niveau du joint de dilatation ainsi quel’ensemble des vérifications préconisées dans les règlements. Ainsi nous vérifierons que les élémentsdimensionnés en statique sont toujours valides sous combinaisons dynamiques. 13 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  15. 15. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier1. Présentation de l’ouvrage1.1 Le projet L’HEHPAD de Masevaux est un bâtiment R+3 (rez bas, rez haut, R+1, R+2 et comblestechniques) qui comprend 66 chambres ainsi qu’une aile spécialisée pour les malades atteints de lamaladie d’Alzheimer. Il sera relié au bâtiment existant du centre hospitalier de Masevaux. La toiture comprend deux parties : une partie basse en couverture métal et une partie hauteen tuile mécanique de pentes respectives 6° et 22°. L’une des spécificités du bâtiment est la fondation sur deux plans pour le rez-haut et le rez-bas sur sol rocheux, constitué par une alternance de grès sédimentaires gris rosé, de schistesmétamorphiques et de roches magmatiques gris foncé. Par ailleurs, les voiles extérieurs sont réalisésen maçonnerie à partir du rez, tandis que les voiles intérieurs sont réalisés en béton armé.1.1.1 Implantation du bâtimentL’EHPAD de Masevaux est une extension de l’hôpital, les deux bâtiments seront reliés par unpassage. Sur la figure ci-dessous est représentée en noir l’implantation de l’extension. Figure 1.1.1 Plan masse [4] 1 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  16. 16. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier1.1.2 CaractéristiquesLes caractéristiques de l’EHPAD de Masevaux sont les suivantes :- Budget total de la construction : 5 200 000€ HT- Budget du gros œuvre : 1 500 000€ HT- Neige : région C1 altitude 440 NGF ;- Vent : zone 1, site normal ;- Parasismique : o zone Ib, site S1, ouvrage de classe C ; o topographie : t=1 ; o accélération 2 m/s² ; o amortissement relatif 4% ;  coefficient de comportement q=1.40 ;- Fondations sur un toit rocheux ;- Classifications parasismiques : o Limons : épaisseur 0.1 à 1.2 m : groupe c ; o Limons + débris de roches : épaisseur 1.7 à 3.6 m: groupe b à a ; o Rocher sain à partir de 1.7 à 3.6 m de profondeur suivant le sondage : groupe rocher ;  contrainte de calcul qaELU =1.5 MPa  contrainte de calcul qaELS=1.0 MPa  fondations par massifs isolés adaptés aux irrégularités du niveau d’assise + encagement de 0.1m réalisé au brise roche hydraulique. o Protection des parties enterrées par un drainage périphérique ;- Dalle portée pour une partie du bâtiment à cause des différences de niveau des fondations et des problèmes de tassements différentiels ;- Murs extérieurs : maçonnerie + isolation extérieure type PSE 120 mm ;- Murs intérieurs : béton ;- Cloisons : SAD 120 mm et plascostill 98mm ; 2 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  17. 17. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier1.2 Les différents acteurs du projet - Maitrise d’ouvrage : hôpital local de Masevaux assisté par le SEMHA : conducteur de l’opération : assistance et représentation sur le plan administratif, technique et financier. - Maitrise d’œuvre : groupement cotraitant : F. Heyd et P. Weber et S. Herrgott : architectes, ICAT : bureau d’études structure, bureau d’étude fluide : SERAT, économiste : ECO INSTRUO ; - Dévolution de travaux : réalisée en corps d’états séparés selon un dégroupage de lots techniques homogènes ; Le marché du gros œuvre a été remporté par l’entreprise « Roesch » et le terrassement par «Colas». - Contrôle technique : réalisé par l’APAVE : cela concerne la solidité de l’ouvrage, la stabilité des ouvrages existants, la sécurité au séisme, la sécurité des personnes, le fonctionnement des installations, l’isolation acoustique, l’isolation thermique, l’accessibilité handicapés ; - Coordinateur SPS : Dekkra - Géomètre : cabinet Faber –Schaller Roth - Mission Fondasol : réalisation de la mission G11 +G12+G4 ;  Etude Géotechnique Préliminaire de site (G11)Elle est nécessaire au stade d’une étude préliminaire ou d’esquisse et permet une premièreidentification des risques géologiques d’un site. Il s’agit de :- Faire une enquête documentaire sur le cadre géotechnique du site et l’existence d’avoisinants ;- Définir si nécessaire, un programme d’investigations géotechniques,- Fournir un rapport avec un modèle géologique préliminaire, certains principes généraux d’adaptationd’un projet au site et une première identification des risques.  Etude Géotechnique d’Avant-projet (G12)Elle est nécessaire au stade d’avant projet et permet de réduire les risques majeurs. Il s’agit de :- Définir un programme d’investigations géotechniques détaillé ;- Fournir un rapport donnant les hypothèses géotechniques à prendre en compte au stade de l’avant-projet ; Cette étude sera obligatoirement complétée lors de l’étude géotechnique de projet.  Supervision Géotechnique d’Exécution (G4)Elle permet de vérifier la conformité de l’étude et le suivi géotechnique d’exécution aux objectifs duprojet.Dans ce projet le bureau d’étude ICAT assure le rôle de bureau d’étude « structure» cest-à-dire grosœuvre et charpente bois et l’économie du lot structure et l’entreprise SERAT celui de bureau d’étudefluide. 3 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  18. 18. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier1.3 Planning du projetEsquisse ESQ : mai 2009Avant projet sommaire APS: septembre 2009Avant projet définitif APD : décembre 2009Ouverture des enveloppes d’appel d’offre : avril 2010Début de préparation du chantier pour les entreprises : 3 mai 2010Ouverture du chantier : 3 juin 20102. Charges et descente de chargesLa première étape du dimensionnement de la structure est la descente de charges. Son but est dedéterminer les charges présentes en chaque point du bâtiment.2.1 Détermination des charges2.1.1 Charges permanentesOn détermine les charges permanentes grâce aux fiches espaces, qui définissent les matériaux misen place dans chaque pièce, ainsi qu’à la norme NF P06-001 :Pour les chambres et espace de vie, on prendra G=8.75 kN/m². Dalle épaisseur 27 cm g=6.75 kN/m² Chape épaisseur 5cm g= 1 .0 kN/M² Cloison g=1.0 kN/m²Pour les couloirs, on prendra G=8.2 kN/m² Dalle épaisseur 27 cm g=6.75 kN/m² Chape épaisseur 5cm g= 1 kN/M² Revêtement PVC + autres charges g= 0.5 kN/m²2.1.2 Charges d’exploitationLes charges d’exploitation sont déterminées en fonction de l’utilisation de chaque pièce dans la normeNF P06-001 :Qbureau=Qsalle de soin=2.5 kN/m²Qlieu de vie=1.5 kN/m²Qbuanderie=Qdépot=3.5 kN/m²Qhall=Qsalle manger=4 kN/m²Qcuisine=Qboutique=5kN/m² 4 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  19. 19. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier2.1.3 Charges de neigeD’après la norme NV65 2009 (voir annexe 1.1.1) :Le projet se situe dans une région C1, ce qui correspond àDe plus, l’altitude est de 440m (NGF) d’où :2.1.4 Charges de ventDans notre projet, nous ne prendrons pas en compte les charges de vent pour la raison suivante :- Les efforts dus au vent sont négligeables par rapport à ceux créés par le séisme. En effet, laclause 8.1 combinaison des actions PS92 définit qu’il n’est pas envisagé de combiner l’action du ventavec celle du séisme;2.1.5 ContreventementLe contreventement longitudinal et transversal de la charpente est assuré par la superstructure enbéton armé des étages. Les voiles et les dalles sont considérés comme étant les éléments primairesde contreventement, cest-à-dire qu’ils interviennent dans la résistance aux actions sismiquesd’ensembles ou dans la distribution de ces actions au sein de l’ouvrage. Les poutres et poteaux sontdes éléments secondaires, cest-à-dire qu’ils n’apportent pas de contribution significative à larésistance aux actions sismiques d’ensemble. Les cages d’escaliers et les cages d’ascenseur formentles noyaux pour le contreventement.Le contreventement dans le plan de la toiture est assuré par des croix de Saint André en bois massifde classe de résistance C24 mis en œuvre entre les pannes et formant une poutre au vent. Cespoutres au vent permettent de ramener les efforts horizontaux de contreventement sur les élémentsde la superstructure en béton armé. Cependant, la charpente permet également de retenir les voilesen tête lorsqu’ils sont soumis à des efforts horizontaux.2.2. Descente de charges Tout d’abord, il faut distinguer les plans d’architecte des plans guides. Les plans d’architectevisualisent l’étage vers le bas tandis que les plans guides représentent la dalle et les éléments qui lasoutiennent, ceci permet de visualiser la façon dont se transmettent les charges de la dalle dans leséléments porteurs.Etape 1 : Faire un plan de charge pour chaque niveau en notant pour chaque élément horizontal lescharges permanentes et les charges d’exploitation. On dessinera également le sens porteur de ladalle et on calculera les charges qui se transmettent aux voiles et aux poteaux. 5 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  20. 20. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalierEtape 2 : Une fois les plans de charges de tous les niveaux déterminés, il faut cumuler les chargesagissants dans les éléments porteurs.Plans de charges comble + plans de charges R+2 = plan de cumul des charges R+2 ;Plans de charges R+1 + plans de cumul de charges R+2 = plan de cumul des charges R+1 ;Plans de charges Rez + plans de cumul de charges R+1 = plan de cumul des charges Rez ;Etc. ..En tout, la descente de charge nécessite de faire 5 plans de charges et 5 plans de cumul de charges.3. Comparaison BAEL/Eurocode 2Dans cette partie, nous étudierons les règlements BAEL et Eurocode 2 pour l’ensemble de laconstruction de l’EHPAD de Masevaux.Tout d’abord, nous comparerons les charges et combinaisons de charges et ensuite les méthodes decalcul et les résultats obtenus par les deux règlements BAEL et Eurocode 2 en prenant en compte ounon les dispositions parasismiques.Enfin, nous étudierons l’impact du changement de règlement sur le dimensionnement de l’EHPAD deMasevaux.Sur la page de gauche sont présentées les méthodes de calcul de l‘Eurocode 2 et dans celle dedroite celles du BAEL. Le tableau récapitulatif des dispositions parasismiques PS92 et Eurocodes 8en annexe 2. 6 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  21. 21. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0. Charges et matériaux EC2 /BAEL3.0.1 Charges –EC23.0.1.1 Actions permanentes -EC2Les actions permanentes ont une durée d’application continue et égale à la durée de vie de lastructure. Elles sont représentées par leurs valeurs caractéristiques. Si les variations sont faibles, onleur attribue une valeur caractéristique unique Gk (poids propre). S’il y a des incertitudes concernantla valeur de l’action permanente, on définit deux valeurs caractéristiques Gksup et Gkinf, qui sontdéterminées de telle façon que la probabilité pour que la valeur réelle de l’action les dépasse soitinférieure à 5%. On supposera que la fonction de répartition est une gaussienne.3.0.1.2 Actions variables –EC2Les charges d’exploitation des bâtiments sont provoquées par l’occupation des locaux. Leurs valeurssont données par l’EC0 et tiennent compte :- De l’usage normal que les personnes font des locaux ;- Des meubles et objets mobiles ;- Des véhicules ;- Des événements rares prévus ;Les charges comprennent :- Les charges sur planchers ;- Les charges sur toiture ;- Les actions dues aux véhicules de transport ;- Les actions des équipements spéciaux ; 4 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  22. 22. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.1. Charges - BAEL3.0.1.1 Action permanente- BAELLes actions permanentes sont notées G et leur intensité est constante ou peu variable dans le tempsou varie toujours dans le même sens en tendant vers une limite. Elles sont généralement introduitesdans les calculs avec leurs valeurs les plus probables. Lorsqu’une action permanente est susceptiblede subir des écarts sensibles par rapport à sa moyenne, il faut en tenir compte en introduisant unevaleur maximale et une minimale.3.0.1.2 Action variable-BAEL3.0.1.2.1 Charges d’exploitation, charges climatiques -BAELLes actions variables sont notées Q et leur intensité varie fréquemment et de manière importante dansle temps. Les valeurs représentatives sont fixées en fonction de l’intensité, de la durée d’application etde la nature des combinaisons.- valeur nominale Qi ;- valeur de combinaison ψ0iQi ;- valeur fréquente ψ1iQi ;- valeur quasi-permanente ψ2iQi ;3.0.1.2.2 Charges appliquées en cours d’exécution - BAELOn distingue : - les charges peu variables et connues de façon précise qui sont introduites dans les calculs avec les charges permanentes ; - les autres charges, dont on évalue une valeur extrême et qui sont introduites avec les charges d’exploitation (charge pouvant varier ou se déplacer au cours d’une même phase de travaux;) 5 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  23. 23. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.1.3 Action accidentelle –EC2Ce sont des actions de courte durée d’application mais de grandeur significative, qui ont peu dechance d’intervenir sur une structure donnée au cours de la durée de vie du projet. On les représentepar une valeur nominale fixée par des codes ou des textes réglementaires.3.0.1.4 Valeur de calcul des actions –EC2La valeur de calcul Fd d’une action F peut s’exprimer sous la forme :  ;Avec : - Fk : valeur caractéristique de l’action ; - γf : coefficient partiel pour l’action, qui tient compte de la possibilité d’écarts défavorables des valeurs de l’action par rapport aux valeurs représentatives ; - ψ : coefficient qui dépend du type de bâtiment et de la combinaison de charges ;3.0.2 Combinaison de charges – EC23.0.2.1 Etats limites ultimes -ELU –EC2Il existe plusieurs types d’états limites ultimes dans l’EC2 : EQU : perte d’équilibre statique de la structure considérée comme un corps rigide ; STR : défaillance interne ou déformation excessive de la structure ou des élémentsstructuraux y compris semelles, pieux lorsque la résistance des matériaux de construction de lastructure domine ; GEO : défaillance ou déformation excessive du sol, lorsque les résistances du sol ou de la roche sont significatives pour la résistance ; FAT : défaillance de la structure ou des éléments structuraux due à la fatigue ;Pour les états limites ultimes de résistance (STR/GEO), la combinaison de charges s’écrit de lamanière suivante : 6 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  24. 24. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.1.3 Action accidentelle -BAELLes actions accidentelles sont notées Fa et proviennent de phénomènes rares (séisme, choc).3.0.1.4 Sollicitations de calcul - BAEL- Gmax : ensemble des actions permanentes défavorables ;- Gmin : ensemble des actions permanentes favorables ;- Q1 : variable de base ;- Qi : variable d’accompagnement ;3.0.2 Combinaisons de charges –BAEL3.0.2.1 Etats limites ultimes -ELU -BAELAux ELU, il existe deux types de combinaisons :Combinaisons fondamentales :Combinaisons accidentelles :Avec : Fa : valeur accidentelleLes ELU correspondent à la limite :  de l’équilibre statique ;  de la résistance de l’un des matériaux ;  de la stabilité de forme ; 7 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  25. 25. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.2.2 Etats limites de service -ELS – EC2Aux ELS, il existe 3 types de combinaisons de charges :  La combinaison caractéristique est à considérer normalement pour les états limites à court terme, liés à une seule atteinte d’une certaine valeur par l’effet étudié : exemple formation de fissures.  La combinaison fréquente est à considérer pour des états limites à moyen terme, liés à l’atteinte par l’effet étudié d’une certaine valeur soit pendant une petite partie de la durée de référence soit pendant un certain nombre de fois.  La combinaison quasi-permanente est à considérer pour l’étude des effets à long terme des actions liées à l’atteinte d’une certaine valeur pendant une longue durée, par exemple fluage du béton.Par simplification pour les bâtiments, la combinaison d’action caractéristique peut s’écrire :  Lorsque l’on ne considère que les actions variables les plus défavorables ;  Lorsque l’on considère toutes les actions variables : ; 8 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  26. 26. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.0.2.2 Etats limites de service -ELS - BAEL La combinaison de charges aux ELS s’écrit : Les états limites de service sont définis en fonction des conditions d’exploitation et de la durabilité (état limites de déformation instantanée et différée et d’ouverture des fissures). 3.0.3 Synthèse et comparaison des charges et combinaisons de chargesLes charges sont divisées en deux types charges permanentes et charges d’exploitation que l’on combinepour obtenir les états limites de service et les états limites ultimes.Nous remarquons des différences au niveau des combinaisons de charges : il existe plusieurs types decombinaisons ELU aux Eurocodes suivant qu’il s’agisse d’une perte d’équilibre, d’une déformationexcessive, d’une déformation du sol ou d’une défaillance de la structure vis-à-vis de la fatigue.Par ailleurs, les coefficients de combinaison de charges sont plus élevés entre le BAEL et l’EC2 pour lesactions secondaires. En effet, sous combinaisons ELU, les actions d’accompagnement sont multipliéespar 1.3* ψ0i pour le BAEL et par 1.5* ψ0i pour l’EC2.Les coefficients ψ sont généralement plus élevés dans l’EC2. Si l’on choisit l’exemple d’une salle deréunion : ψ0 BAEL : 0.77 EC2 : 0.7 ψ1 BAEL : 0.65 EC2 : 0.7 ψ2 BAEL : 0.25 EC2 : 0.6 9 ème Metz Marie Laure Génie civil 5 année
  27. 27. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.4 Matériaux – EC2Il est important de comparer la manière dont les matériaux béton et acier sont abordés dans les deuxrèglements et leurs différences.3.0.4.1 Aciers –EC2  Critères mécaniques :Limite d’élasticité caractéristique : fykModule d’élasticité longitudinal : Es  Forme du diagramme de contraintes-déformations : à palier horizontal, à palier incliné Figure 3.0.4.1.1 Diagramme contrainte- Figure 3.0.4.1.2 Diagramme contrainte- déformation à palier incliné – EC2 [3] déformation à palier horizontal- EC2 [3]Le diagramme contrainte –déformation à palier incliné représente l’écrouissage de l’acier, on noteraque la déformation est limitée à εud. Le diagramme contrainte-déformation à palier horizontalreprésente l’élasto-plasticité parfaite de l’acier, on notera que la déformation n’est pas limitée.  Enrobage des armatures : clause 4.4.1Dans l’EC2 l’enrobage des armatures ne dépend pas de la dimension de l’élément mais de la classe 1structurale et des conditions d’expositions, ce qui favorise les bétons haute résistance. cminb : enrobage minimal vis-à-vis de l’adhérence - diamètre de la barre ou du paquet ; cmindur : enrobage minimal vis-à-vis des conditions d’environnement – tableau 4.1 et 4.2; : écart d’exécution - 10mm ;1 Classe structurale : voir annexe 1.2 10 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  28. 28. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.4 Matériaux - BAEL3.0. 4.1 Aciers - BAEL  critères mécaniquesLimite d’élasticité : feModule d’élasticité longitudinal : EsLe BAEL présente un seul diagramme contraintes –déformations pour l’acier : le diagramme à palierhorizontal. Figure 3.0.4.1.1 Diagramme contrainte-déformation de l’acier- BAEL [2]  Enrobage des armatures :L’enrobage calculé avec le BAEL ne dépend que de la géométrie de l’élément . 11 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  29. 29. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.4.2 Béton – EC2  Caractéristiques mécaniquesRésistance à la compression à 28 jours : fck ;Les classes de résistance sont différentes dans l’EC2 : on distingue 14 classes différentes définiessuivant fck et fck cube.  Diagrammes contraintes -déformationsL’EC2 présente trois diagrammes contraintes-déformations pour le béton : o Le diagramme parabole –rectangle ; o Le diagramme bilinéaire (simplification du diagramme parabole –rectangle); o Le diagramme rectangulaire simplifié (simplification du diagramme bilinéaire) ; Figure 3.0.4.2.1 Diagramme Figure 3.0.4.2.2 Diagramme Figure 3.0.4.2.3 Diagramme rectangulaire simplifié [1] parabole rectangle [1] bilinéaire [1]  Pivots A, B, C du diagramme parabole-rectangle Figure 3.0.4.2.4 Pivots A, B, C – EC2 [3] 12 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  30. 30. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.4.2 Béton - BAELCaractéristiques mécaniquesRésistance de compression à 28 jours : fc28 ;Résistance à la compression au jour j : fcj ;Diagrammes contraintes -déformationsLe BAEL présente plusieurs diagrammes contraintes-déformation pour le béton :  Diagramme parabole rectangle ;  Diagramme rectangulaire simplifié ; Figure 3.0.4.2.1 Diagramme parabole –rectangle Figure 3.0.4.2.2 Diagramme – BAEL [2] rectangulaire simplifié – BAEL [2]  Pivots A, B, C du diagramme parabole rectangle Figure 3.0.4.3 Pivots A, B, C – BAEL [2] 13 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  31. 31. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalierPivot A :  Allongement de l’acier le plus tendu : o εud : diagramme à palier incliné ; o ∞ : diagramme à palier horizontal ;  Traction simple ou flexion simple ou composée ;Pivot B :  Raccourcissement de la fibre de béton la plus comprimée : o εcu2 : diagramme à palier incliné ; o εcu3 : diagramme à palier horizontal ;Pivot C :  Raccourcissement de la fibre en béton à la distance : diagramme à palier incliné ;  Raccourcissement de la fibre en béton à la distance : diagramme à palier horizontal ;  Compression simple ou flexion composée ;3.0.4.3 Classes d’exposition –EC2La clause 4.2 de l’EC2 présente les différentes classes d’expositions auxquelles se référent lesexigences anti-fissuration. Elles sont divisées en 6 parties :  XO : aucun risque de corrosion ni d’attaque ;  XC : corrosion induite par carbonatation ;  XD : corrosion induite par des chlorures ;  XS : corrosion induite par des chlorures présents dans l’eau de mer ;  XF : attaque gel-dégel ;  XA : attaque chimique ;Remarque :- La classe d’exposition intervient dans la détermination de l’enrobage de l’élément.- Pour éviter l’apparition de fissures longitudinales à moins que des mesures spéciales, telles quel’augmentation de l’enrobage des aciers comprimés ou le confinement des armatures transversalesn’aient été prises, la contrainte de compression du béton pour les classes XS, XD et XF est limitée à :3.0.5 Vérification au feu (NF EN 1992-1-2 clause 5.4.2.2)Les valeurs tabulées de la clause 5.4. donnent les dimensions minimales en fonction de la résistanceau feu normalisé. 14 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  32. 32. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalierPivot A :  Allongement de l’acier :  Traction à faible excentricité ou flexion simple ou composée ;Pivot B :  Raccourcissement de la fibre du béton la plus comprimée εbu=3.5% ;  Flexion simple ou composée ;Pivot C :  Raccourcissement du béton à 3h/7 : ;  Section entièrement comprimée ;3.0.4.3 Classes d’exposition – BAEL clause A.7.1Le BAEL ne stipule pas de classe d’exposition mais il indique les dispositions à prendre en comptepour la protection des armatures.Par exemple : « l’enrobage de toutes armatures est au moins égale à 5 cm pour les ouvrages à la merou exposés aux embruns ou aux brouillards salins ainsi que pour les ouvrages exposés à desatmosphères très agressives.3.0.5 Vérification au feu – DTU FEU / règles FB er èmeClassement des bâtiments en familles : 1 – 4 familleTrois critères de résistance :- résistance mécanique sous les charges, Stable au feu- étanchéité aux flammes, Pare flamme- isolation thermique Coupe feuLe chapitre 7, règles constructives par catégorie d’ouvrage indiquent les dimensions minimales deséléments structuraux en fonction de leur durée théorique de résistance au feu. 15 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  33. 33. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 16 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  34. 34. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.0.5 Récapitulatif – comparaison de la prise en compte des matériaux EC2-BAELNous avons remarqué que les matériaux n’étaient pas abordés de la même manière dans l’EC2 etdans le BAEL. Le diagramme à palier incliné pour l’acier et le diagramme bilinéaire pour le béton sontprésentés dans l’EC2. Ces diagrammes vont apportés des changements dans le calcul desarmatures.Le diagramme à palier horizontal pour l’acier est présenté dans les deux règlements, cependant ilfaut faire attention à la manière dont il est exploité. En effet, la déformation est limitée à 10‰ dans leBAEL et n’est pas limitée dans l’EC2.Un autre point important à prendre en compte est la détermination de l’enrobage des armatures, quine dépend plus de la géométrie de l’élément mais de l’exposition et la classe structurale pour l’EC2. 17 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  35. 35. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.1. Poutre : flexion simple 3.1.1 ELU : détermination des armatures –EC2Pour le calcul d’une poutre à l’EC2, il existe plusieurs méthodes suivant les diagrammes que l’onutilise pour le béton et pour l’acier.Dans tous les cas, il faut commencer par calculer : La résistance de calcul en compression du béton ; d h La résistance de calcul de l’acier ; Le moment réduit se détermine comme suit : b le moment MED est déterminé à partir de la portée effective ( annexe 4.1)3.1.1.1 Diagramme élasto-plastique parfait –EC2 LLa déformation de lacier est donnée par Figure 3.1.1 Schéma de la poutre isostatiqueSi avec Es : module d’élasticité de l’acierSi3.1.1.1.1Diagramme rectangulaire simplifié+ diagramme élasto-plastique parfait –EC2La section d’armatures est déterminée par :3.1.1.1.2 Diagramme parabole rectangle + diagramme élasto-plastique parfait PIVOT A –EC2- Soit la déformation des armatures n’est pas limitée et le calcul se fait directement au pivot B :- Soit on choisit volontairement de limiter la déformation à : . 18 èmeMetz Marie Laure Génie civil 5 année
  36. 36. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.1. Poutre : section rectangulaire 3.1.1 ELU : détermination des armatures –BAELDans l’EC2 comme dans le BAEL, une poutre à plan moyen, est sollicitée en flexion simple lorsquel’ensemble des forces et des couples appliqués à gauche d’une section est réductible à un moment etune force appliqués au centre de gravité. Il existe plusieurs méthodes pour déterminer les armaturesde flexion suivant les diagrammes que l’on utilise. Dans tous les cas :  la résistance de calcul du béton est donnée par : d h  le moment réduit est donné par : Figure 3.1.1 Schéma de la poutre isostatique b3.1.1.1Diagramme rectangulaire simplifié+ diagramme élasto-plastique parfait –BAELLa section d’armatures est déterminée par :3.1.1.2Diagramme parabole rectangle + diagramme élasto-plastique parfait PIVOT A- BAELCondition pour le pivot A :La section d’armatures est déterminée par :METZ Marie Laure 19 GC5
  37. 37. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.1.1.1.3 Diagramme parabole rectangle + diagramme élasto-plastique parfait PIVOT B – EC2 Si la déformation de l’acier n’est pas limitée au pivot A : condition du pivot B : . Soit on choisit volontairement de limiter la déformation à : .Bras de levier :La section d’armatures est donnée par : Figure 3.1.1.3 Diagramme parabole rectangle- pivot B [3]3.1.1.1.4 Diagramme bilinéaire + diagramme élasto-plastique parfait -EC2La section d’armatures est donnée par :METZ Marie Laure 20 GC5
  38. 38. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.1.1.3 Diagramme parabole rectangle + diagramme élasto-plastique parfait PIVOT B - BAELCondition pour le pivot B :La section d’armatures est donnée par :METZ Marie Laure 21 GC5
  39. 39. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.1.1.2 Diagramme à palier incliné – EC2 - La déformation de l’acier est déterminée par : - La contrainte dans l’acier en fonction de la déformation est donnée par :3.1.1.2.1 Diagramme rectangulaire simplifié + diagramme palier incliné – EC2La section d’armatures est donnée par :3.1.1.2.2 Diagramme parabole rectangle + diagramme palier incliné PIVOT A – EC2Condition du pivot A : pour de l’acier classe B (voir paragraphe 1.3)La section d’armatures est donnée par :3.1.1.2.3 Diagramme parabole rectangle + diagramme palier incliné PIVOT B – EC2Condition du pivot B : pour de l’acier classe B (voir paragraphe 1.3)La section d’armatures est donnée par :METZ Marie Laure 22 GC5
  40. 40. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.1.1.5 Diagramme rectangulaire simplifié + diagramme palier incliné – BAELLe diagramme à palier incliné n’existe pas dans le BAEL.3.1.1.6 Diagramme parabole rectangle + diagramme palier incliné PIVOT A –BAELLe diagramme à palier incliné n’existe pas dans le BAEL.3.1.1.7 Diagramme parabole rectangle + diagramme palier incliné PIVOT B –BAELLe diagramme à palier incliné n’existe pas dans le BAEL.METZ Marie Laure 23 GC5
  41. 41. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier3.1.1.2.4 Diagramme bilinéaire + diagramme palier incliné –EC2 )La section d’armatures est donnée par : 3.1.2 ELS : vérification des contraintes – EC2Pour les classes d’exposition XD, XS, XF, il faut vérifier que la contrainte dans le béton : avec :Il faut dans un premier temps calculer le moment statique :Puis, il faut déterminer l’inertie de la section fissurée : La contrainte dans le béton : La contrainte dans l’acier :METZ Marie Laure 24 GC5
  42. 42. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.1.2 ELS : vérification des contraintes – BAELDans le BAEL, il n’y a pas de limitation des contraintes suivant l’exposition de l’élément.Le calcul des contraintes dans le béton et dans l’acier se déroule comme suit : La contrainte dans le béton : La contrainte dans l’acier :METZ Marie Laure 25 GC5
  43. 43. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.1.3 Effort tranchant – EC2Pour effectuer le calcul des armatures transversales, il faut vérifier que l’effort tranchant ne dépassepas la valeur maximale limite : etEn toute section, il faut : 3.1.4 Bielle d’about – EC2Sur appui d’extrémité, on aura donc à ancrer : , ce qui correspond à une section minimale de : 3.1.5 Dispositions constructives–EC2Voir annexe 3.1METZ Marie Laure 26 GC5
  44. 44. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.1.3 Effort tranchant – BAELPour le calcul des armatures transversales, il faut vérifier que la contrainte de cisaillement ne dépassepas la valeur limite :En toute section, il faut : 3.1.4 Bielle d’about – BAELSur appui d’extrémité, on aura donc à ancrer :Ancrage du haut de la poutre : on détermine la section d’armatures nécessaires pour équilibrer0.15*Mo. 3.1.5 Dispositions constructives–BAELVoir annexe 3.1METZ Marie Laure 27 GC5
  45. 45. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier 3.1.6 Comparaison des deux règlements BAEL / Eurocode 2 Données : Matériaux : Environnement XC3 Charges : Dimensions : Bâtiment catégorie A : habitation et résidentiel (chambre et salle d’hôpitaux) Coefficient ψ0 = 0.7, ψ1=0.5, ψ2=0. La note de calcul est disponible en annexe 3.2Poutre 1 R-1 67 cm 30 cm 5.50 m Figure 3.1.6.1 Localisation de la poutre [4] Figure 3.1.6.2 Schéma poutre isostatique METZ Marie Laure 28 GC5
  46. 46. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier EC2Diagramme A palier horizontal A palier incliné acierDiagramme Rectangulaire Parabole Rectangulaire Parabole Bilinéaire Bilinéaire béton simplifié rectangle simplifié rectangleMED (kNm) 256 256 256 256 256 256 d (m) 0.645 0.645 0.645 0.645 0.645 0.645 fcd (Mpa) 16.67 16.67 16.67 16.67 16.67 16.67 b (m) 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 Moment 0.123 0.123 0.123 0.123 0.123 0.123 réduit μu Hauteurcomprimée - 0.601 0.600 0.602 0.601 0.601 zu=αd m Sectiond’armatures 9.77 9.79 9.80 9.79 9.80 9.83 cm² Tableau 3.1.6.1 Comparaison des différentes méthodesMETZ Marie Laure 29 GC5
  47. 47. EHPAD de Masevaux : comparaison BAEL/Eurocode 2 et modélisation parasismique PS92 /Eurocode 8 appliquée à un établissement hospitalier Tableau 3.1.6.2 Comparaisons EC2 BAEL des méthodes BAEL- EC2 élasto- élasto A palier A palier A palier Diagramme acier plastique plastique horizontal horizontal horizontal parfait parfait Rect. Parabole Parabole Diagramme béton Bilinéaire Rect. simplifié simplifié rect. rect.Armatures longitudinales MELU ou MED (kNm) 256 256 256 238.26 238.26 Hauteur utile d (m) 0.645 0.645 0.645 0.603 0.603 fcd ou fbu (Mpa) 16.67 16.67 16.67 14.17 14.17 μu ou mu 0.123 0.123 0.123 0.154 0.154 αu 0.165 0.163 0.176 0.2208 0.2101 9.77 9.79 9.80 9.96 9.91 As ( cm²) 2 (9.77) (9.79) (9.80) (9.96) (9.91) σs (MPa) 333 333 333 331 331Contraintes σbc ou σc ( MPa) 9.81 9.81 9.81 10.88 10.88 Vrd (kN) ou τdu (MPa) 179 < 540 kN 0.894<3.33 MPa 2.84 2.77Effort tranchant At/st (cm²/m) (Zone critique : 2HA8 (Zone critque : 2HA8 st=11.8 cm stmax=15.9cm st=11.3 cm stmax=15.1 cm Zone courante : 1HA8 Zone courante : 1HA8 st=stmax=15.2cm) st=11.9 cm stmax=30.3cm) Armatures à prolonger 5.14 (5.14) 3.98 (3.98) sur l’appui (cm²) Bielle d’about (cm²) 2.3 (5.3) 1.8 (5.1)Flèche Flèche 3.2mm<11mm 4.8mm<5.5mm 2 Les valeurs entre parenthèses sont les sections calculées avec les dispositions parasismiques. METZ Marie Laure 30 GC5

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