Journée Expertise & Construction

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1 Journée Expertise & Construction Dimensionnement parasismique des planchers à poutrelles équipés de rupteurs thermiques Armand LEROUX (Cerib) Epernon, 7 juillet 2015

2 Sommaire Contexte Objectifs Démarche adoptée L approche expérimentale L approche numérique 2

3 Le contexte A l initiative du GS3 (Groupes Spécialisés Structures, planchers et autres composants structuraux - CCFAT) et lors de la séance traitant des rupteurs pour planchers à poutrelles, il est décidé: de constituer un groupe de travail autour des industriels fabricants de rupteurs thermiques pour planchers à poutrelles ; de définir, via ce groupe de travail, les hypothèses et exigences générales de l étude sismique ; de réaliser sur cette base une étude commune à tous les procédés de rupteurs thermiques, permettant de justifier d un domaine d emploi en zone sismique. A la suite de plusieurs réunions d échanges avec le CSTB, le CERIB et les industriels (AFIPEB*, FIB), les modalités de réalisation de l étude sont arrêtées. Mise en place d un co-financement entre le CERIB, l AFIPEB* et certains industriels de lafibpo Comité de pilotage: COPREC, FFB, CSTB, FIB, AFIPEB, CERIB * Association Française de l Isolation en Polystyrène Expansé dans le Bâtiment 3

4 Le contexte les procédés visés Rupteur longitudinal Rupteurs rehausses Rupteurs entrevous Rupteur transversal 4

5 Sommaire Objectifs 5

6 Objectifs Justifier, pour un domaine d emploi le plus large possible, la résistance sous sollicitations sismiques des planchers à poutrelles équipés de rupteurs type entrevous et rehausse avec les dispositions constructives retenues comme dispositions génériques. Définir une méthode de modélisation permettant de réaliser une étude sur un ouvrage spécifique. 6

7 Sommaire Démarche adoptée 7

8 Démarche adoptée état d avancement Etape n 1 - Choix de la disposition constructive générique ; Etape n 2 Essais d orientation; Etape n 3 Essais de caractérisation pour disposer au final de 3 essais sur rupteurs transversaux et 3 essais sur rupteurs longitudinaux ; Etape n 4 Exploitation des résultats et étude d une construction de «complexité simple» associée à un domaine d emploi A ; Etape n 5 Etude d une construction de «complexité moyenne» associée à un domaine d emploi A+ ; Etape n 6 Etude d une construction de «complexité élevée» associée à un domaine d emploi A++. 8

9 Sommaire L approche expérimentale 9

10 L approche expérimentale - Objectif Réaliser des essais expérimentaux afin d obtenir les trois grandeurs physiques de chaquetypedenervureenbétonarméencisaillement: La raideur k [N/m] Le coefficient de comportement q La capacité résistante Rupteur longitudinal Rupteurs rehausses Rupteur transversal Rupteurs entrevous 10

11 L approche expérimentale Corps d épreuves Deux voiles béton de dimensions 2100 x 1420 x 200 en mm (longueur x hauteur x épaisseur) Un plancher de type poutrelle et entrevous mis en place après le coulage des demi voiles de dimensions 1600 x 1600 x 200 en mm (longueur x largeur x épaisseur) Deux nervures en béton armé associées aux poutrelles de chaque côté du plancher pour assurer la liaison voile/plancher. 11

12 L approche expérimentale Principe de l essai Deux types de chargement appliqués au plancher: Chargement horizontal alterné appliqué par le vérin Chargement vertical constant appliqué par des masses (poids propre du plancher, charges permanentes, surcharges d exploitation) Charge verticale constante Système de rupteur thermique Z Voile support Y X Déplacement imposé au plancher suivant X+ et X- 12

13 L approche expérimentale Type de résultat Réponse force-déplacement: F Détermination d une courbe enveloppe U U : Déplacement relatif entre les voiles et le plancher F : Force horizontale appliquée par le vérin 13

14 L approche expérimentale Exploitation des résultats Exploitation de la courbe enveloppe à partir de deux équivalences en énergie : La raideur.. La capacité résistante F y Le coefficient de comportement q = 14

15 Sommaire L approche numérique 15

16 L approche numérique A partir de plans 16

17 L approche numérique Les principales hypothèses numériques : Calcul modal : la somme des masses modales effectives atteint systématiquement au moins 70 % de la masse totale de la structure en prenant en compte les modes résiduels Avec le spectre de calcul, réalisation des calculs spectraux basés sur la méthode CQC (Complete Quadratic Combination) en sollicitant la structure dans les deux directions horizontales à l aide des combinaisons suivantes : 0.3 E Edx «+» E Edy E Edx «+» 0.3E Edy Eléments de type coque pour les murs et la table de compression et des éléments de type poutre pour les poutrelles, la poutre et les chaînages Module d élasticité des murs divisé par deux afin de tenir compte de la fissuration (NF EN (7)) Structure encastrée en pied 17

18 L approche numérique - Spectre de calcul zone de sismicité 4 : a gr = 1.6 m/s² 18

19 L approche numérique - Spectre de calcul Zone du domaine d emploi la plus critique zone de sismicité 4 : a gr = 1.6 m/s² catégorie d importance du bâtiment II : γ I =1 (a g =γ I * a gr =1.6 m/s²) 19

20 L approche numérique - Spectre de calcul Rocher Mou zone de sismicité 4 : a gr = 1.6 m/s² catégorie d importance du bâtiment II : γ I =1 (a g =γ I * a gr =1.6 m/s²) classe de sol E : S=1.8 20

21 L approche numérique - Spectre de calcul,! #.$ % 2.88 (/*² Dans cet exemple q=2.5 zone de sismicité 4 : a gr = 1.6 m/s² catégorie d importance du bâtiment II : γ I =1 (a g =γ I * a gr =1.6 m/s²) classe de sol E : S=1.8 coefficient de comportement =min[ ; ;2.5] 21

22 L approche numérique - Résultats observés (1/2) Différence de distribution des efforts par mètre linéaire de mur en pied des murs de fondations entre une maison avec rupteurs et sans rupteurs 22

23 L approche numérique - Résultats observés (2/2) Valider les efforts dans les nervures des rupteurs thermiques transversaux et longitudinaux dans le cas de la maison avec rupteurs par rapport aux résistances obtenues expérimentalement. 23

24 L approche numérique 1 ère conclusion de l étude L introduction de rupteurs dans les liaisons planchers/mur de façade de la maison simple et moyenne ne perturbe pas le comportement au séisme de la structure. Le dimensionnement du BE de la maison simple et moyenne sans rupteurs serait utilisable pour une structure avec rupteurs. En complément de cette maison simple et moyenne, une dernière typologie de bâtiment de complexité supérieure (petit collectif) avec un domaine d emploi associé est à l étude et viendra compléter cette conclusion. 24

25 Un exemple de ce qui est réalisable au CERIB Réalisations d essais - Caractérisation des propriétés mécaniques du procédé Calculs numériques à partir des données expérimentales 25

26 Stand Pôle Structures Venez découvrir nos compétences (problématiques à froid, sismique, à chaud, nos formations, accompagnement avis technique ) dans notre stand! Vous êtes ici Structures 26

27 Merci pour votre attention Contact : Armand Leroux : :

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