FRISCC Fire Resistance of Innovative and Slender Concrete Filled Tubular Composite Columns

Transcription

1 FRISCC Fre Resstance of Innovatve and Slender Concrete Flled Tubular Composte Columns Résstance au feu des poteaux mxtes en tube creux rempl de béton

2 INTRODUCTION

3 INTRODUCTION Avantages des poteaux mxtes en tube creux rempl de béton Coffrage nutle : béton coulé drectement dans le tube en acer Esthétque : formes de secton varées 3

4 INTRODUCTION Comportement au feu de ce type de poteau mxte Contrbuton du tube non protégé néglgeable Transfert des charges du tube vers le noyau en béton armé Méthodes «smples» de vérfcaton en stuaton d ncende Eurocode 4 Parte 1-2 Valeurs tabulées Méthode générale Annexe H Annexe Natonale PCRB Domane d applcaton Tout type de poteau mxte Lmtatons Forme de secton Effet des contrantes thermques non spécfé Charge excentrée Forme de secton Non applcable en France Forme de secton Projet FRISCC 4

5 PROJET FRISCC

6 INTRODUCTION Projet FRISCC Fre Resstance of Innovatve and Slender Concrete Flled Tubular Composte Columns Projet FRCA Jullet 2012 jun 2015 Coordnateur Unversté de Valence (+ AIDICO) Partenares Unversté de Hanovre Unversté de Combra Imperal College of London Condesa CTICM Sectons crculares, carrées, rectangulares et ellptques Essas au feu de poteaux Calbraton d un modèle éléments fns Etude paramétrque à l ade du modèle calbré Proposton d une méthode de calcul smplfée 6

7 ESSAIS AU FEU DE POTEAUX MIXTES Données Nombre d essas Secton Pourcentage d armature Longueur de flambement Nveau de chargement Excentrcté relatve de la charge 193, ,5 2,4 % ρ 5 % 2,5 % ρ 5,15 % 0 % ρ 2,7 % 0 % ρ 2,6 % 3 m 3 m 3 m 2,1 et 3 m 20 % 20 % 20 % 20 % 0 % 75 % 0 % 75 % 0 % 50 % 0 % 50 % 7

8 ESSAIS AU FEU DE POTEAUX MIXTES Dspostf expérmental Echauffement suvant la courbe de feu normalsée Avant l essa Après l essa Rune par flambement 8

9 ESSAIS AU FEU DE POTEAUX MIXTES Smulaton des essas au feu de poteaux mxtes Modélsaton bdmensonnelle par éléments fns Proprétés des matéraux : Eurocode 4 Parte mesures Couplage : transfert thermque + analyse mécanque Thermque : Cast3M Mécanque : Ssmef Quart de secton modélsé Gradent sur la longueur du poteau 9

10 ESSAIS AU FEU DE POTEAUX MIXTES Smulaton des essas au feu de poteaux mxtes Évoluton du déplacement vertcal en tête de poteau 10

11 ETUDE PARAMETRIQUE Paramètres Nombre de cas Secton Pourcentage d armature à à à , ,3 à ,2 0 % ρ 5 % 0 % ρ 5 % 0 % ρ 5 % 0 % ρ 5 % Elancement rédut 0,2 2 0,2 2 0,2 2 0,2 2 Nveau de chargement Excentrcté relatve de la charge 15 % η f 70 % 15 % η f 70 % 15 % η f 70 % 15 % η f 70 % 0 % 100 % 0 % 100 % 0 % 100 % 0 % 100 % 11

12 ETUDE PARAMETRIQUE Données d entrée fxes Poteau b-artculé : l θ = L Matéraux Nuance d acer o Tube en acer S355 o Barres d armature en acer S500 Béton de remplssage o NC de classe C30/37 o Masse volumque 2300 kg/m 3 o Granulats calcares o Teneur en eau 4 % o Conductvté thermque Lmte haute 12

13 ETUDE PARAMETRIQUE Résultats Températures Fort gradent entre le tube et le noyau o Exemple : secton ellptque ,2 30 mn de feu normalsé 60 mn de feu normalsé 13

14 ETUDE PARAMETRIQUE Résultats Glssement en tête de poteau Aucun effet en l absence d armature Favorable en présence d armature (surtout pour les poteaux élancés) o Ex : poteau à secton crculare ρ = 2,5 % Déplacement vertcal en tête de poteau Déplacement latéral à m-hauteur de poteau 14

15 METHODE DE CALCUL SIMPLIFIEE Températures équvalentes Sommaton des malles de la secton mxte du modèle de transfert thermque Tube en acer Are = A a, Inerte = I a Noyau en béton Are = A c, Inerte = I c Barres en acer Are = A s, Inerte = I s Résstance plastque équvalente k k k y, c, sy, tube A k a, eq,1 A béton c, eq,1 A barres a A k c A k s, eq,1 A s y, c, sy, k k k Rgdté effcace équvalente E, a E, c E, s a,eq,2 c,eq,2 s,eq,2 tube béton barres I k I a I k I I c I k s E, a c E, s E, Température équvalente θ a,eq = max{θ a,eq,1 ; θ a,eq,2 } θ c,eq = max{θ c,eq,1 ; θ c,eq,2 } θ s,eq = max{θ s,eq,1 ; θ s,eq,2 } 15

16 METHODE DE CALCUL SIMPLIFIEE Résstance au flambement Résstance plastque de la secton N f, pl,rd A k a y, fy Ac k a, eq c, f c,eq c As ksy, f s, eq sy Rgdté effcace EI f, eff a, IakE, Ea c, IckE, Ec s, IskE, a a,eq c c,eq s s, eq E s Élancement rédut f,pl,r Résstance au flambement sous charge centrée N f, Rd,SLIP f N 1 f f,pl,rd 1 N N f,cr 0% 0,21(courbe a) 0% 0,34 (courbe b) 2 2 f(secton, l θ, durée) 1,2 f(a m /V, durée, ρ) N EI f,pl,r f,eff Résstance au flambement sous charge excentrée Résstance au flambement sans glssement en tête de poteau (ρ > 0 %) N f,rd,noslip N f,rd,slip overload N f, Rd, N N b,rd, b,rd frod N f,rd f( l θ, B, δ) : 1,15 16

17 METHODE DE CALCUL SIMPLIFIEE Résstance au flambement : coeffcent de réducton χ f FRISCC / MEF Non sécurtare Non sécurtare Non sécurtare Sécurtare Sécurtare Sécurtare Non sécurtare Non sécurtare Non sécurtare Sécurtare Sécurtare Sécurtare 17

18 CONCLUSION

19 CONCLUSION Méthode de calcul smplfée proposée Sécurtare Implémentée dans le logcel FRISCC Renfort du noyau : barres d armature unquement Applcable aux sectons doublement symétrques Autres formes de secton Modèles de calcul avancés Renfort alternatf : noyau en acer par exemple 19

20 Parc Technologque L Orme des Mersers Immeuble Apollo Sant Aubn Tél. : + 33 (0) Fax. : + 33 (0) Courrel : ctcm@ctcm.com