Plus de performance. Plus de valeur. Rapport spécialisé CRET série 100 Calcul Stefan Lips 19.03.2014
Table des matières Champ d'application Conception structurelle Concept de calcul 2
Champ d'application Le principal domaine d'application concerne la transmission des forces transversales par les joints de dilatation. Les joints de dilatation permettent la déformation des éléments structuraux contigus par suite de Retraits Exemple pour une distance de 20 m entre deux joints: Δf 20000 mm 0.0005 = 10 mm Variations de température Exemple pour une distance de 20 m entre deux joints et une variation de température de 20 C: Δf 20000 mm 20 C 0.00001 1 C = 4 mm Autres facteurs de déformation: fluages, tassements différentiels, etc. Les goujons peuvent être soumis à des charges statiques et dynamiques (cyclique / fatigue). 3
Champ d'application 4
Champ d'application La transmission des forces transversales par les joints peut être nécessaire pour des raisons d'équilibre pour garantir la compatibilité de déformation entre les bords des joints Avantages de l'utilisation de goujons pour la transmission des forces transversales: Géométrie simple de la configuration des joints Configuration simple du coffrage Guidage simple de l'armature Gain de place grâce à l'absence de doubles colonnes ou de doubles parois Economies et gain de place lors de la réalisation par étapes des corps de bâtiments (avec intervalles plus ou moins longs entre la réalisation des différentes étapes) 5
Champ d'application Prise en compte des déplacements de la dalle Prise en compte du centre de déplacement fixé Type 1 Type 2 6
Conception structurelle CRET série 100 normal Fourreau Corps de répartition des charges Goujon Plaque à clous 7
Conception structurelle CRET série 100V déplaçable perpendiculairement Fourreau Corps de répartition des charges Goujon Plaque à clous 8
Conception structurelle 9 Catégorie de résistance à la corrosion indispensable KWK (établie à l'aide de l'autorisation DIBt Z30.3-6; SIA 2029; SIA 262) KWK Critères Exemples I II III IV secs, rarement humides, souvent humides; distance de la mer > 10 km; distance par rapport à une rue traitée au sel de déneigement > 0,1 km humides en permanence; zone industrielle; distance de la mer > 1 km; distance par rapport à une rue traitée au sel de déneigement > 0,01 km distance de la mer < 1 km; distance par rapport à une rue traitée au sel de déneigement < 0,01 km Autres Parties de bâtiments en général Parties de bâtiments en général Eléments structuraux en zone de projections de fines gouttelettes dues aux voies de circulation; éléments structuraux proches de la mer Eléments de ponts, plateformes de parkings, portiques exposés aux traitements au sel de déneigement, murs de soutènement exposés à des projections d'eau chlorée Pour les éléments structuraux non contrôlables, il est opportun de choisir une catégorie de résistance à la corrosion plus élevée.
Conception structurelle Elément structural Numéro de matériau Catégorie de résistance à la corrosion Goujon 1.4462 (acier duplex) Corps de répartition des charges 1.4404 (acier austénitique) ou 1.4362 (acier duplex) IV III Numéro de matériau et catégorie de résistance à la corrosion selon le cahier technique SIA 2029 et l'autorisation DIBt Z30.3-6 10
Principes de calcul EN 1992-1-1:2004, Eurocode 2: construction en béton EN 1993-1-1, -1-8:2005, Eurocode 3: construction en acier EN 1994-1-1:2004, Eurocode 4: construction mixte Annexes nationales à EC2, EC3 et EC4 Autorisation DIBt Z-15.7-253 11
Mécanismes de rupture Goujon Corps de répartition des charges Pression du béton sur le goujon Bielle de compression du béton au bord de la dalle Armature de suspension Résistance au cisaillement de la dalle 12
Goujon Limité par l'interaction M-V dans le goujon (EC 3, 6.2.8) d V pl,rd M V,Rd = (1-r) M pl,rd r = (2V d /V pl,rd -1) 2 V d M pl,rd V d V d M d V d e/2 M d,max M pl,rd = f yd d 3 /6 e/2 13
Corps de répartition des charges T Rd d Limité par la plaque: - Pression sur la paroi du trou - Résistance à la traction V d 14
Pression du béton q cd = f cd,sup d d Limité par la résistance du béton pour les chevilles (EC 4, 6.6.3.1): f cd,sup = a 0 (f ck E cm ) 0.5 /g v V d 15
Bielle de compression du béton & armature de suspension Forces de compression dans le béton Forces de traction dans l'armature V 16
Résistance au cisaillement de la dalle Résistance au cisaillement de la dalle: v Rd > F d /a D -> Distance minimale entre les goujons 17
Paramètres importants pour la mesure Actions (sollicitation) Largeur des joints Epaisseur de la dalle Qualité du béton Distance entre les goujons 18
e = f + Δf Etat du montage f Δf Après déformation (état de la mesure) Δf 19
Armature de bord de dalle nécessaire 20
Le concept de mesure a été validé par 103 essais (avec plus de 200 goujons) École polytechnique fédérale de Lausanne EPFL Essais de rupture sur des bandes de dalles; liées par des goujons CRET série 100-1; EPFL - MCS 98.31-1-d & MCS 98.31-3-d Université de Stuttgart Rapport d'essai AS 155/01 04/20 du 07.01.2005 Rapport d'essai AS 155/02 04/21 du 21.02.2005 Rapport d'essai AS 155/03 05/20 du 17.03.2005 21
Résultats des essais de l'epf Lausanne (-> grande capacité de déformation) 22
Résultats des essais de l'epf Lausanne 23
Tableau des charges (documentation) Hauteur Goujon Type de la dalle Béton Largeur de joint e [mm] a D,min [m] Nombre d'étriers nécessaires n erf [-] fck r = 0,2 r = 0,5 r = 1,0 d s = 8 d s = 10 d s = 12 d s = 16 d s = 20 h [mm] [N/mm2] 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 % % % mm mm mm mm mm 122 N 180 20 54.9 54.9 54.9 54.9 54.9 54.9 54.9 54.9 50.7 46.1 42.3 0 578 0 578 0 562 8 6 4 2 2 122 N 200 20 61.3 61.3 61.3 61.3 61.3 61.3 61.3 56.3 50.7 46.1 42.3 0 570 0 570 0 553 8 6 4 2 2 122 N 220 20 67.6 67.6 67.6 67.6 67.6 67.6 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 563 0 563 0 546 10 6 4 2 2 122 N 240 20 74.0 74.0 74.0 74.0 74.0 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 567 0 567 0 548 10 6 4 2 2 122 N 250 20 77.2 77.2 77.2 77.2 77.2 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 575 0 575 0 551 10 6 4 2 2 122 N 260 20 80.4 80.4 80.4 80.4 80.4 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 582 0 582 0 555 10 6 4 2 2 122 N 280 20 86.8 86.8 86.8 86.8 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 595 0 595 0 562 10 6 4 2 2 122 N 300 20 93.2 93.2 93.2 93.2 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 608 0 608 0 569 10 6 4 2 2 122 N 320 20 99.5 99.5 99.5 96.1 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 620 0 620 0 576 10 6 4 2 2 122 N 340 20 105.9 105.9 102.7 96.1 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 631 0 631 0 582 10 6 4 2 2 122 N 350 20 109.1 109.1 102.7 96.1 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 636 0 636 0 585 10 6 4 2 2 122 N 360 20 112.3 112.3 102.7 96.1 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 642 0 642 0 587 10 6 4 2 2 122 N 380 20 118.7 113.6 102.7 96.1 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 652 0 652 0 593 10 6 4 2 2 122 N 400 20 122.7 113.6 102.7 96.1 84.1 72.4 63.4 56.3 50.7 46.1 42.3 0 649 0 649 0 586 10 6 4 2 2 24
Tableau des charges (logiciel) Pour optimiser les étriers grâce au logiciel Goujon Type Hauteur de la dalle Béton Largeur de joint e [mm] fck [N/mm 2] 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Résistance de la dalle v Rd [kn/m] Résistance d'un étrier Z Rd,s [kn] par étrier Efficacité 'beta' [-] par étrier r = r = r = d s = 8 d s = 10 d s = 12 d s = 16 d s = 20 1 h [mm] 0,2 % 0,5 % 1,0 % mm mm mm mm mm étrier 122 N 180 20 55 55 55 55 55 55 55 55 51 46 42 95 95 98 9 15 25 54 102 0.9 1.8 2.5 3.1 122 N 200 20 61 61 61 61 61 61 61 56 51 46 42 108 108 111 10 16 26 55 103 0.9 1.8 2.6 3.2 122 N 220 20 68 68 68 68 68 68 63 56 51 46 42 120 120 124 10 17 26 56 105 0.9 1.8 2.6 3.3 122 N 240 20 74 74 74 74 74 72 63 56 51 46 42 130 130 135 11 18 27 57 106 0.9 1.8 2.6 3.4 122 N 250 20 77 77 77 77 77 72 63 56 51 46 42 134 134 140 11 18 28 58 107 0.9 1.8 2.6 3.4 122 N 260 20 80 80 80 80 80 72 63 56 51 46 42 138 138 145 11 18 28 59 108 0.9 1.8 2.7 3.4 122 N 280 20 87 87 87 87 84 72 63 56 51 46 42 146 146 154 12 19 29 60 109 0.9 1.8 2.7 3.4 122 N 300 20 93 93 93 93 84 72 63 56 51 46 42 153 153 164 13 20 30 61 111 0.9 1.9 2.7 3.5 122 N 320 20 100 100 100 96 84 72 63 56 51 46 42 161 161 173 13 21 31 62 112 0.9 1.9 2.7 3.5 122 N 340 20 106 106 103 96 84 72 63 56 51 46 42 168 168 182 14 21 32 63 113 0.9 1.9 2.7 3.5 122 N 350 20 109 109 103 96 84 72 63 56 51 46 42 171 171 187 14 22 32 64 114 0.9 1.9 2.7 3.6 122 N 360 20 112 112 103 96 84 72 63 56 51 46 42 175 175 191 14 22 33 64 115 1.0 1.9 2.8 3.6 122 N 380 20 119 114 103 96 84 72 63 56 51 46 42 182 182 200 15 23 33 66 116 1.0 1.9 2.8 3.6 122 N 400 20 123 114 103 96 84 72 63 56 51 46 42 189 189 209 16 23 34 67 118 1.0 1.9 2.8 3.6 2 étrier s 3 étrier s 4 étrier s 25
Application pour les poutres -> Détermination de l'armature de soutien à partir des champs de contrainte 26
Résumé Les principaux paramètres pour le calcul sont: Actions Largeur des joints Epaisseur de la dalle Qualité du béton Distance entre les goujons Le calcul des goujons CRET comporte toutes les justifications nécessaires: Goujon Corps de répartition des charges Pression du béton sur le goujon Bielle de compression du béton au bord de la dalle Armature de suspension Résistance au cisaillement de la dalle Il a été constaté que, pour certains produits concurrents, tous les paramètres ou tous les contrôles n'étaient pas pris en compte. Par conséquent, pour certains produits concurrents, il est indiqué pour une part des résistances ultimes qui ne peuvent absolument pas être transmises. Dans ces cas-là, l'ingénieur doit effectuer lui-même les contrôles manquants pour pouvoir déterminer la résistance ultime effective. 27 Aschwanden AG, Lyss, mars 2013