Étude du comportement. du CNIT. Club Ouvrages d Art Île-de-France 16 février 2012

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1 Étude du comportement de la structure du CNIT Club Ouvrages d Art Île-de-France 16 février 2012 Service d études sur les transports, les routes et leurs aménagements durable.gouv.fr

2 Le Centre National des Industries et des techniques (C.N.I.T.) 2 2

3 Le Centre National des Industries et des techniques (C.N.I.T.) : Construction du C.N.I.T. Accueil des grandes expositions de Paris (Grand Palais) 1961 : le salon des arts ménagers Aujourd hui : Bureaux, commerces, centre de congrès 3 Propriétaire : Unibail 3

4 Expertise de la structure du C.N.I.T. Contexte : Prolongement de la ligne RER E, il envisagé la réalisation d une gare sous le CNIT 4 4

5 Expertise de la structure du C.N.I.T. Objet de l expertise : XELIS, AMO de RFF a consulté le Sétra pour évaluer le comportement de la structure sous l effet de déplacement des fondations 1.Recueil de données 2.Inspection de la structure 3.Etude structurale : élaboration de modèles de la voûte 4.Etude géotechnique : élaboration de modèles pour le calcul des déplacements des culées 5.Analyse du comportement de la structure sous les actions induites par les travaux (+ rupture éventuelle de tirants) 5 5

6 Expertise de la structure du C.N.I.T. Pilotage technique de la mission d expertise : Sétra / CTOA : Christian Crémona Structures : Sétra / CTOA /DGOI Jean Paul Deveaud Fernando Dias (DiRIF/SAR/DIOA depuis le 01/10/11) Géotechnique : IFSTTAR et Sétra/CTOA Sébastien Burlon (IFSTTAR) Frédéric Rocher-Lacoste Sétra (Sétra/CTOA) Jérôme Saliba (Sétra/CTOA) Inspection et matériaux : IFSTTAR Franziska Schmidt Jean François Seignol 6 6

7 Conception et caractéristiques du CNIT Couverture : structure assimilable à une voûte d arête encastrée sur trois points d appui, inscrite dans un triangle équilatéral de 218m de côté. Variation de la portée théorique de m (façade) à 237,40m (noue) Une «demi-voûte» Tympan de clef 7 arête de façade :

8 Conception et caractéristiques du CNIT Couverture : les 3 «voûtes» sont constituées de 3x3 fuseaux à deux coques réliées par des âmes rayonnantes. arête de noue Joint entre tranches (fin chantier) COUPE E-E Joint entre tranches (fin chantier) arête de façade 1 er tranche d exécution 2 e tranche d exécution 3 e tranche d exécution E Vue en plan d une «demi-voûte» Dans l axe de chaque fuseau la hauteur totale de la section varie de 1,90 à la clef à 2,75 à la naissance Epaisseurs courantes : - des coques : 6 à 6,5cm - des âmes : 6 cm 8 E 8

9 Conception et caractéristiques du CNIT Elévation de la façade Compression de la voûte sous son poids propre Tympan de clef Coupe du tympan de clef Coques supérieures Coques inférieures 9 9

10 Principes de réalisation Réalisation des massifs de fondation et des naissances de la voûte 10 10

11 Principes de réalisation Réalisation des naissances 11 11

12 Principes de réalisation Réalisation du tympan de clé 12 12

13 Principes de réalisation 13 13

14 Principes de réalisation Réalisation de la coque inférieure du premier fuseau 14 14

15 Principes de réalisation Coffrage de la coque inférieure Bétonnage de la coque inférieure 15 15

16 Principes de réalisation Mise en place des âmes et tympans préfabriqués du premier fuseau 16 16

17 Principes de réalisation Mise en places des âmes et tympans préfabriqués Réalisation de la première tranche 17 17

18 Principes de réalisation Réalisation de la coque supérieure du premier fuseau 18 18

19 Principes de réalisation Coffrage de la coque supérieure Fuseau centrale avant le décintrement 19 19

20 Principes de réalisation 20 Vérinage correspondant au raccourcissement élastique de la voûte 20

21 Principes de réalisation 2 cm 6 cm 2 cm 2 cm 21 Poursuite du vérinage pour compenser la moitié des déformations différées 21

22 Principes de réalisation Vérins pour le décintrement 22 22

23 Principes de réalisation Réalisation du tympan de clef du second fuseau 23 23

24 Principes de réalisation 1er fuseau décintré, échafaudages ripés pour l exécution du second fuseau Principe de réalisation des fuseaux successifs 24 24

25 Principes de réalisation Réalisation de la coque inférieure du second fuseau 25 25

26 Principes de réalisation Mise en place des âmes et tympans préfabriqués du second fuseau 26 26

27 Principes de réalisation Réalisation de la coque supérieure du second fuseau 27 27

28 Principes de réalisation Vérinage - décintrement 28 28

29 Principes de réalisation Réalisation du tympan de clef du troisième fuseau 29 29

30 Principes de réalisation Réalisation de la coque inférieure du troisième fuseau 30 30

31 Principes de réalisation Mise en place des âmes et tympans préfabriqués du troisème fuseau 31 31

32 Principes de réalisation Réalisation de la coque supérieure du troisième fuseau 32 32

33 Principes de réalisation Vérinage - décintrement 33 33

34 Principes de réalisation Troisième fuseau terminé 34 34

35 Principes de réalisation Troisième fuseau réalisée 35 Joint entre fuseau au niveau du tympan de clef 35

36 Principes de réalisation Clavage des fuseaux 36 36

37 Principes de réalisation Clavage des fuseaux 37 37

38 Principes de réalisation Vue du CNIT à l achèvement des travaux,

39 Modélisation Deux modèles : Un modèle à barre avec le logiciel PCP pour la modélisation globale de la structure qui permet de modéliser facilement le phasage de construction avec la prise en compte des effets différés (retrait fluage) Un modèle aux éléments finis avec le logiciel d EDF Code Aster pour valider le modèle à barre et pour les effets non appréhendables par le modèle à barre (par exemple la diffusion des efforts à la clé dans le tympan et les coques) 39

40 Modélisation PCP Géométrie E E E E G 40 40

41 Modélisation PCP Géométrie E Poutre F F E E F F Poutre 3 Poutre 2 Poutre 1 E G 41 41

42 Modélisation PCP Vue général 42 42

43 Modélisation PCP Sections des poutres Poutre 1 Poutre 2 Poutre 3 Tympan de clef 43 43

44 Modélisation PCP Liaison Liaison tympan de clef Liaison entre tranches 44 44

45 Modélisation PCP Vue Solidview 45 45

46 Modélisation PCP Phasage de construction Phasage de construction : prise en compte du fluage/retrait du béton respect du calendrier des opérations de coulage, décintrement et vérinage des fuseaux Comparaisons des déplacements observés pendant le chantier / calculés par le modèle Clavage des éléments en fin de construction 46 46

47 Modélisation aux éléments finis Gmsh pour le maillage et l'exploitation graphique des résultats Code_Aster pour le calcul mécanique Géométrie Commune au modèle PCP. Éléments finis utilisés De type coque 3D pour : les coques âmes tympans De type éléments volumiques pour : Les massifs de fondation Le tympan de clé Nature du calcul Élastique linéaire 47

48 Modélisation aux éléments finis 48

49 Modélisation aux éléments finis 49

50 Modélisation aux éléments finis Éléments de coque flexible Éléments volumiques 50

51 Modélisation aux éléments finis 51

52 Modélisation Comparaison des 2 modèles Contrainte extrados sous poids propre Compression : Aster (σ < 0) - PCP (σ > 0) 52 Code Couleur : ASTER Valeurs : PCP 52

53 Résultats des études 53 53

54 Résultats des études «Etat actuel moyen» Contrainte moyenne dans les fuseaux 54 54

55 Résultats des études «Etat actuel moyen» - Contraintes au sommet des coques supérieures 55 Réunion au Sétra le 16/12/

56 Résultats des études «Etat actuel moyen» - Contraintes en bas des âmes 56 Réunion au Sétra le 16/12/

57 Résultats des études avec rupture tirants D (1 tirant) = 13,6 mm D (2 tirants) = 22 mm 57 57

58 Résultats des études «ELS Caractéristiques avec rupture» - Contraintes au sommet des coques supérieures 58 Réunion au Sétra le 16/12/

59 Résultats des études «ELS Caractéristiques avec rupture» - Contraintes en bas des âmes 59 Réunion au Sétra le 16/12/