L APPROCHE PERFORMANTIELLE «Une démarche innovante pour concevoir, construire et gérer des structures durables en béton»

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1 Journée COTITA OUEST NORMANDIE CENTRE Rennes, 21 octobre 2010 L APPROCHE PERFORMANTIELLE «Une démarche innovante pour concevoir, construire et gérer des structures durables en béton» Exécution des ouvrages en béton Patrick DANTEC Consultant COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 1

2 LES DIFFÉRENTES APPROCHES DE FORMULATION DES BÉTONS ADAPTÉES À L EXPOSITION DE L OUVRAGE APPROCHE PRESCRIPTIVE NF EN ET FASCICULE 65 annexe NAF et tableau de l article l APPROCHE PERFORMANTIELLE NF EN Concept de performance équivalente du béton (annexe E) Méthode de conception performantielle (annexe J) APPROCHE PERFORMANTIELLE fascicule 65 Dosages dosage en liant équivalent XF3 et XF4 : recommandations pour la durabilité des bétons soumis au gel Autres classes =>«Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages» (AFGC 2003). COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 2

3 EN Méthodes de conception performantielles Les exigences relatives aux classes d'exposition peuvent être établies en utilisant les méthodes de conception performantielles pour la durabilité et elles peuvent être établies en termes de paramètres performantiels, par exemple une mesure d'écaillage dans un essai de gel /dégel. L'annexe J (informative) de la présente norme donne des conseils relatifs à l'utilisation d'une autre méthode de conception en fonction des performances pour la durabilité. L'utilisation d'une variante est soumise aux dispositions en vigueur là où le béton est utilisé. COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 3

4 Approche prescriptive fascicule 65 article DUP de 100 ans classes Spécifications eff /Liant éq maximal E eff Type de béton BA BP XC1 XC4 XC2 XS1- XS2 XS3 XC3 XD1-XD2 XD2 XD3 XF1-XF2 XF2 XF3 XF4 XA1 XA Classe de Rc min BA BP C25/30 C30/37 C30/37 C30/37 C30/37 C35/45 C35/45 C35/45 C35/45 C35/45 Dosage mini Liant éq kg/m 3 BA BP (1) (1) COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 4

5 Possibilité d approche performantielle fascicule 65 article Pour les bétons XF3 et XF4 : Pour les bétons relevant de la classe d exposition XF3 ou XF4, il est autorisé de réduire les dosages en liant équivalent en dessous de 385 kg/m3, dans la limite de 350 kg/m3 pour la classe XF3 et de 370 kg/m3 pour la classe XF4, sous réserve de justifier de la résistance au gel interne par l'essai pertinent (**) selon le degré de saturation en eau du béton (***). COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 5

6 Possibilité d approche performantielle fascicule 65 article ** Il s'agit de l'un des essais définis dans les normes NF P ou NFP *** Il s agit donc d un assouplissement des exigences des «Recommandations pour la durabilité des bétons soumis au gel» (LCPC 2003). Il est rappelé que ces recommandations imposent de plus, et dans tous les cas, la réalisation de l essai de résistance à l écaillage défini dans la norme XP en cas de gel en présence de sels de déverglaçage. Il observé expérimentalement qu il est difficile de satisfaire à cet essai lorsque la teneur en liant équivalent est inférieure à 385 kg/m3. COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 6

7 Possibilité d approche performantielle fascicule 65 article Pour les bétons ne relevant pas des classes XF3, XF4, ou XA, il est autorisé de modifier les spécifications relatives au dosage en liant équivalent sous réserve de justifier, par une approche performantielle validée, la durabilité du béton (*** ***). *** *** Par exemple, l'approche performantielle préconisée dans le guide «Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages» (AFGC 2003). COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 7

8 Les documents de référence rence COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 8

9 Les documents de référence rence COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 9

10 Les documents de référence rence Mars 2010 COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 10

11 Risques de dégradation du béton : -Corrosion des armatures (carbonatation et pénétration des chlorures) => NF EN Fascicule 65 + EC (enrobages) -Effets du gel et du sel (écaillage et gel interne) =>fascicule 65 + recommandations LCPC Réactions de gonflement interne (RAG et RSI) =>fascicule 65 + recommandations LCPC 1994 & 2007 Attaques chimiques : NF EN EN et FDP COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 11

12 Recommandations LCPC pour la durabilité des bétons durcis soumis au gel de décembre 2003 COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 12

13 Gel interne + écaillage COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 13

14 GEL Salage H1 : salage peu fréquent H2 : salage fréquent H3 et H4 : salage très fréquent COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 14

15 Fascicule 65 + recommandations Zone de gel modéré Zone de gel sévère Salage peu fréquent XF 1 XF3 G Salage fréquent Salage très fréquent XD3 + XF2 pour les éléments très exposés XF4 G+S XF4 G+S XF4 G+S COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 15

16 RAG + RSI COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 16

17 Recommandations LCPC pour la prévention des désordres sus à l alcali alcali-réaction action de juin 1994 COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 17

18 RAG Classe d exposition Catégorie d ouvrage I A A A A II A B B B III C C C C ENPC mai Les bétons de structure et leur prescription 18

19 RAG Alcali-réaction : niveau de prévention B Si les granulats sont non réactifs la formule est accepté Sinon dans le cas de granulats potentiellement réactifs : [ Na 2 O eq ] moy < 3 kg/m3 Concentration en alcalins équivalents de la formule selon méthode proposée dans les recommandations pour la prévention des désordres dus à l'alcali-réaction ou ε < 0,020% Essais de performance vis-à-vis de l'alcali-réaction suivant la norme NF P COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 19

20 Recommandations LCPC pour la prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne d ao août 2007 COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 20

21 Définition du niveau de prévention de l ouvrage (As), Bs, Cs ou Ds En fonction de la catégorie de l ouvrage (I, II ou III) et de la classe d exposition XH1, XH2 ou XH3 Pour chaque niveau de prévention correspond un type de précaution : Limitation de la température max Limitation de la durée de maintien d une température élevée Choix du ciment ENPC mai Les bétons de structure et leur prescription 21

22 Catégorie de l ouvrage ou de la pièce Catégorie Catégorie I conséquences faibles ou acceptables Catégorie II conséquences peu tolérables Catégorie III Conséquences inacceptables ou quasi inacceptables Exemples d ouvrages ou d é éléments d ouvrage -Ouvrages de classe de résistance inférieure à C 16/20 -Eléments non porteurs des bâtiments -Eléments aisément remplaçables -Ouvrages provisoires -La plupart des produits préfabriqués non structurels -Les éléments porteurs de la plupart des bâtiments et les ouvrages de génie civil (dont les ponts courants) -La plupart des produits préfabriqués structurels (y compris les canalisations sous pression) -Bâtiments réacteurs des centrales nucléaires et aéroréfrigérants -Barrages -Tunnels -Ponts ou viaducs exceptionnels -Monuments ou bâtiments de prestige -Traverses de chemin de fer ENPC mai Les bétons de structure et leur prescription 22

23 Classes d exposition Classes exposition XH1 XH2 XH3 Description de l environnement sec ou humidité modérée alternance humidité-séchage, humidité élevée en contact durable avec l eau : -Immersion permanente -stagnation d eau à la surface -zone de marnage Exemples informatifs illustrant le choix des classes d exposition -Partie d ouvrage située à l intérieur de bâtiments où le taux d humidité de l air ambiant est faible ou moyen -Partie d ouvrage située à l extérieur et abritée de la pluie -Partie d ouvrage située à l intérieur de bâtiments où le taux d humidité de l air ambiant est élevé -Partie d ouvrage non protégée par un revêtement et soumis aux intempéries, sans stagnation d eau à la surface -Partie d ouvrage non protégée par un revêtement et soumise à des condensations fréquentes -Partie d ouvrage submergée en permanence dans l eau -Eléments de structures marines -Un grand nombre de fondations -Partie d ouvrage régulièrement exposée à des projections d eau ENPC mai Les bétons de structure et leur prescription 23

24 Choix du niveau de prévention de la responsabilité du maître d ouvrage Classe d exposition XH1 XH2 XH3 Catégorie d ouvrage I Risque faible ou acceptable As As As II Risque peu tolérable As Bs Cs III Risque inacceptable As Cs Ds ENPC mai Les bétons de structure et leur prescription 24

25 Classes d exposition XH2 Alternance d'humidité et de séchage, s humidité élev levée XH3 En contact durable avec l'eau immersion permanente, stagnation d'eau à la surface, zone de marnage XH3 En contact durable avec l'eau immersion permanente, stagnation d'eau à la surface, zone de marnage Niveau de prévention/crit vention/critère re Bs T max < 75 C ou T max < 85 C et critère re de performance en expansion ou Tmax<85 C et conditions complémentaires Cs T max < 70 C ou T max < 80 C et critère re de performance en expansion ou Tmax<80 C et conditions complémentaires Ds T max < 65 C ou T max < 75 C et ciment ES et validation de la formule par un laboratoire indépendant expert en RSI Exemple Piles et tabliers Pieux et semelles de fondation Partie immergée d un ouvrage exceptionnel COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 25

26 COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 26

27 Autres facteurs d influence sur la DUP et traités par le fascicule 65 Maîtrise de la qualité de l exécution avec notamment : -fabrication du béton (article 83 du fascicule 65) -mise en œuvre du béton (article 84 du fascicule 65) : coulage, vibration, hauteur de chute, traitement des reprises, épaisseur de couches -position des aciers dans la partie d ouvrage (article 73 du fascicule 65) : maîtrise de l enrobage C min -durée de cure (article du fascicule 65) COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 27

28 Article début et durée de la cure r = Rc 2 j / Rc 28 j Délai minimal de cure Températures à la surface du béton en C (1) Rapide r 0,5 Développement de la résistance r du béton (2) j = jours, h = heures Moyen 0,5 > r 0,3 Lent 0,3 > r 0,15 Très lent r < 0,15 t h 1,5 j 2 j 2 j 25 > t 15 1 j 2,5 j 4 j 5 j 15 > t 10 1,5 j 4 j 7 j 9 j 10 > t 5 (3) 2 j 5 j 10 j 15 j COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 28

29 DÉFINITION DE L ENROBAGE Cnom Cdev Cmin COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 29

30 TOLÉRANCE SUR LES ENROBAGES Aucun enrobage ne doit être inférieur à Cmin Cnom = Cmin + Cdev Cnom est spécifié sur les dessins d exécution et détermine la dimension des cales à utiliser Cdev correspond aux tolérances d exécution En général = 10 mm Peut être réduite à 5 voire 0 mm Rappel : l enrobage est défini comme la distance de l axe de l armature à la paroi la plus voisine diminué du rayon nominal de cette armature COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 30

31 La gestion de l exécution prévue au fascicule 65 Le plan qualité (visé par le Moe) Les procédures d exécution Les contrôles intérieurs et extérieurs Les épreuves : études, convenance, contrôle et information Les points sensibles : points critiques et points d arr arrêt Etc. COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 31

32 Les perspectives sur l évolution du référentiel d exécution La NF EN nouveaux concepts : Spécifications d ex exécution à rédiger par l entreprise avant le démarrage des travaux Elles sont basées sur : CCTP du marché (Moe) + CCTG (fascicule 65) + normes classe d ex exécution en rapport avec le niveau d exigences requis en matière de contrôle=>oa en classe 3 PQ + Documentation de l ex l exécution et contrôles sur les matériaux et produits et sur les «objets de l ex exécution» (fonction de la classe d ex exécution) Classe d ex exécution 3 : contrôle intérieur +contrôle extérieur indépendant (conforme au fascicule 65) COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 32

33 Mise à jour de la «bible de PETRA» Rédaction des articles du CCTP type de PETRA pour prendre en compte la NF EN : Prise en compte du concept de classe d exécution Références aux articles de la NF EN 13670, aux articles du fascicules 65, aux prescriptions de PETRA ou des normes existantes =>Bible mise à jour fin 2010 et disponible début 2011 COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 33

34 FIN COTITA Ouest et Normandie Centre octobre Durabilité des bétons-approche performatielle 34