Contexte normatif et fiabilité

E.4.1. Exigences européennes relatives aux produits préfabriqués de structure

Les normes des produits préfabriqués de structure utilisent la norme NF EN 13369 (« Règles communes pour les produits préfabriqués en béton »). Cette norme couvre en particulier les exigences relatives aux matériaux utilisés, à la production (traitement thermique et cure notamment), aux

méthodes d’essai et à l’évaluation de la conformité. Les différentes normes européennes harmonisées pour les produits de structure reprennent largement le contenu de cette norme. Par ailleurs, cette norme renvoie, lorsque cela est nécessaire, à la norme NF EN 206-1 dont elle précise les conditions d’application aux produits en béton.

E.4.2. Présentation et objectifs des Eurocodes

Les normes Eurocodes ont pour objet d’harmoniser les règles de conception et de calcul au sein des différents états de la communauté européenne et de contribuer à la création du marché unique de la construction des bâtiments et des ouvrages de génie civil. Ces normes forment un ensemble cohérent et homogène de textes faisant appel à une approche unique, dite semi-probabiliste de sécurité des constructions avec des méthodes de dimensionnement selon les états limites. Ces normes peuvent être appliquées aux différents matériaux et aux divers types de constructions.

Les Eurocodes fournissent une série de méthodes et de règles techniques communes pour calculer les résistances mécaniques des éléments ayant une fonction structurelle dans un ouvrage de construction. Ils concernent les aspects techniques du calcul structural et du calcul au feu des bâtiments et des ouvrages de génie civil. Les Eurocodes sont des documents de référence reconnus par les autorités des états membres de l’union européenne et de l’A.E.L.E.3. Ils harmonisent les codes de calcul des états membres et remplaceront à terme les règles en vigueur dans chaque état membre.

Ainsi, les Eurocodes constituent :

- un ensemble de règles communes fondées sur les concepts semi-probabiliste de sécurité des constructions ;

- un langage commun et une culture commune pour les concepteurs européens ; - un système cohérent ;

- un système adaptable aux besoins des prescripteurs à travers certains paramètres déterminés nationalement ;

- une optimisation de la durabilité ;

- une ouverture vers les hautes résistances des bétons et des aciers.

L’ensemble des Eurocodes est constitué de 10 normes, chacune étant en général constituée d’un certain nombre de parties :

- EN 1990 Eurocode 0 : Bases de calcul des structures ; - EN 1991 Eurocode 1 : Actions sur les structures ; - EN 1992 Eurocode 2 : Calcul des structures en béton ; - EN 1993 Eurocode 3 : Calcul des structures en acier ;

- EN 1994 Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-béton ; - EN 1995 Eurocode 5 : Calcul des structures en bois ;

- EN 1996 Eurocode 6 : Calcul des structures en maçonnerie ; - EN 1997 Eurocode 7 : Calcul géotechnique ;

- EN 1998 Eurocode 8 : Calcul des structures pour les résistances aux séismes ; - EN 1999 Eurocode 9 : Calcul des structures en alliages d’aluminium.

Figure 1.41 : Liens entre les « Eurocodes ».

La norme de base concernant le calcul des structures en béton en France est la partie 1-1 de la norme NF EN 1992.

L’Eurocode 2 (NF EN 1992) s’applique au calcul des bâtiments et des ouvrages de génie civil en béton non armé, en béton armé ou en béton précontraint. Il est conforme aux principes et aux exigences de sécurité et d’aptitude au service des ouvrages ainsi qu’aux bases de calcul et de vérification données dans l’EN 1990. L’Eurocode 2 ne traite que ce qui concerne les exigences de résistance mécanique, d’aptitude au service, de durabilité et de résistance au feu des structures en béton.

L’Eurocode 2, les normes de produits préfabriqués et la norme NF EN 206-1 constituent un ensemble cohérent permettant d’optimiser la durabilité des ouvrages.

E.4.3. Eurocode 2, normes de produits et NF EN 206-1 au service de la durabilité

des ouvrages

Ces normes permettent la maîtrise de la fissuration grâce aux états limites de service qui donnent des valeurs recommandées d’ouverture des fissures en fonction de la classe d’exposition.

EN 1993 EN 1992 EN 1995 EN 1999 EN 1994 EN 1996 EN 1997 EN 1998 EN 1990 EN 1991

Sécurité structurale, aptitude au service et durabilité

Actions sur les structures

Conception et calcul

Calcul géotechnique et sismique

Les normes des produits préfabriqués de structure s’appuie notamment sur la norme NF EN 206-1 pour ce qui concerne les aspects matériaux relevant des produits préfabriqués. La norme NF EN 206-1 définit six classes d’exposition à partir de l’agressivité de l’environnement vis-à-vis des armatures en béton. Ces classes d’exposition sont détaillées dans le tableau 1.21 suivant :

Désignation de la classe

Classes d’exposition en fonction des conditions de l’environnement

X0 Aucun risque de corrosion, ni d’attaque XC Corrosion induite par carbonatation (XC1 à XC4) XD Corrosion induite par les chlorures (XD1 à XD3)

XS Corrosion induite par les chlorures dans l’eau de mer (XS1 à XS3) XF Attaque gel/dégel (XF1 à XF4) XA Attaque chimique (XA1 à XA3) Tableau 1.21 : Classes d’exposition de la norme NF EN 206-1.

L’identification des caractéristiques de l’environnement permet de connaître le type d’agression auquel sera soumis le béton. Les structures en béton peuvent être soumises simultanément à plusieurs types d’action environnementale. Dans ce cas, il est nécessaire de combiner les exigences de plusieurs classes d’exposition.

Les exigences liées aux classes d’exposition pour la composition du béton sont précisées par l’intermédiaire des tableaux NA.F1 et NA.F2 (annexe 9). Sauf exigence spécifique du marché, les

préfabricants ont la possibilité d’utiliser, au choix, les exigences du tableau NA.F1 ou celles du tableau NA.F2.

Afin de satisfaire les exigences de durabilité pendant toute la durée d’utilisation de l’ouvrage, des dispositions constructives relatives à l’enrobage des armatures (distance entre la surface de l’armature la plus proche de la surface du béton et cette dernière) doivent également être respectées. Pour cela, les recommandations de l’Eurocode 2 sont novatrices. En effet, elles visent, en cohérence avec les normes de produits et la norme NF EN 206-1, à optimiser la durabilité des ouvrages. La détermination de la valeur d’enrobage prend en compte :

- la classe d’exposition dans laquelle se trouve l’ouvrage (ou la partie de l’ouvrage) ; - la durée de service attendue ;

- la classe de résistance du béton ;

- le type de systèmes de contrôle qualité mise en œuvre pour assurer la régularité des performances du béton ;

- la nature des armatures (acier au carbone ou acier inoxydable) ; - la maîtrise du positionnement des armatures.

L’Eurocode 2 définit ainsi des valeurs minimales d’enrobage (cmin). La valeur nominale de l’enrobage

est ensuite définit par la relation :

cnom = cmin + ∆cdev (1.57)

où cmin représente l’enrobage minimal et ∆cdev une marge de calcul pour les tolérances d’exécution.

La valeur à utiliser pour cmin est définit selon la relation ci-dessous qui prend en compte à la fois

l'adhérence et les conditions d'environnement :

cmin = max {cmin,b ; cmin,dur + ∆cdur,γ – ∆cdur,st – ∆cdur,add ; 10 mm} (1.58)

avec :

- cmin,b : enrobage minimal vis-à-vis des exigences d'adhérence ;

- cmin,dur : enrobage minimal vis-à-vis des conditions d'environnement ;

- ∆cdur,γ : marge de sécurité. En France, la valeur utilisée est celle recommandée par l’Eurocode

2, c'est-à-dire ∆cdur,γ = 0 ;

- ∆cdur,st : réduction de l'enrobage minimal dans le cas d'acier inoxydable ;

- ∆cdur,add : réduction de l'enrobage minimal dans le cas de protection supplémentaire.

L’enrobage minimal permet de garantir la bonne transmission des forces d'adhérence, la protection de l'acier contre la corrosion (durabilité) et une résistance au feu convenable.

Pour les armatures de béton armé et les armatures de précontrainte dans un béton de masse volumique normale, l’Eurocode 2 tient compte des classes d'exposition et utilise la notion de « classe structurale », classe de protection des armatures. Cette classe comprend six niveaux S1 à S6. La classe minimale S1 correspond aux plus faibles valeurs d’enrobage admissibles compte tenu des classes d’exposition. Ainsi, plus la classe est élevée, plus l’enrobage minimal doit être important. Les valeurs à appliquer en France sont données par le tableau 4.4N de l’Eurocode 2 pour les armatures de béton armé et par le tableau 4.5NF pour les armatures de précontrainte (annexe 9). La classe structurale de

référence, avant modulation en tenant compte des paramètres matériau, à utiliser pour les bâtiments et ouvrages de génie civil courants est S4, pour les bétons conformes aux tableaux NA.F1 ou NA.F2 et pour une durée de vie de 50 ans. Pour une durée de vie de 100 ans, on augmente de deux unités le numéro de la classe structurale. Le tableau 4.3NF de l’annexe nationale française de l’Eurocode 2 précise les modulations à appliquer sur la classe structurale selon les facteurs déterminants (annexe 9).

La valeur de ∆cdev pour un pays donné est fournie par l’Annexe Nationale de l’Eurocode 2. Dans le

cas des éléments préfabriqués (utilisation garantie d'un appareil de mesure précis pour la surveillance ainsi que le rejet des éléments non conformes), la marge de ∆cdev est la suivante :

Au-delà de cette démarche d’optimisation ne faisant pas appel à l’approche probabiliste, il est possible de justifier une épaisseur d’enrobage, ou tout autre aspect du dimensionnement [135], en montrant que le choix réalisé ne contribue pas à diminuer la fiabilité de l’ouvrage, estimée en termes d’indice de fiabilité. Utilisant par exemple une méthode de niveau II, le concepteur doit mettre en évidence que l’indice de fiabilité, obtenu par son choix de dimensionnement, reste supérieur à l’indice cible recommandé par l’Eurocode 0. Les valeurs suivantes de l’indice de fiabilité doivent être respectées :

Etats limites β (à 50 ans) Réglementation ou guide de conception

Ultimes 3,8 Eurocode 0

Services 1,5 Eurocode 0

Durabilité 1,1 à 1,3 Life Design Code FIB

βdépend du coût nécessaire au maintien du niveau de fiabilité par rapport au coût initial Tableau 1.22 : Valeurs de l’indice de fiabilité à respecter suivante l’Eurocode 0.