L’objet du PN CEOS.fr est, sur les phénomènes de fissuration des structures en béton, d’acquérir une connaissance théorique, basée sur l’expérimentation et la modélisation numérique, suffisante pour permettre notamment de :
- mettre au point et proposer des outils d’ingénierie assez simples pour être utilisés par les professionnels des études de Génie Civil,
- valider le domaine d’application des Règlements existants et proposer des règles et des méthodes d’ingénierie pour les ouvrages sortant du domaine d’application des règlements et pratiques existantes.
La présente section est consacrée à la présentation des tâches liées aux problèmes de l’ingénierie, notamment les modélisations à mettre en œuvre dans le cadre des projets par les bureaux d’étude et les règles et méthodes de calcul de la fissuration à insérer dans des textes de nature normative ou des règles de l’art.
Les documents ayant servi de base aux différentes parties des Eurocodes devront être analysés, ainsi que le code modèle FIP-CEB (y compris ses évolutions de 1978 à 1990) et les documents étrangers traitant du sujet (ACI 207 béton de masse, ACI 209 retrait et fluage, ACI 224 fissuration, ACI318 structures en béton, dont les chapitres relatifs à la fissuration ont été réécrits récemment,….). De même les thèses ou publications sur ces thèmes seront examinées.
Pour les déformations gênées, peu de documents à caractère réglementaire ou normatif traitent de ces sujets globalement. Les éléments normatifs sont répartis dans différents documents dont les limites de validité ne sont pas explicites et pas forcément cohérentes (EN1992-1-2 pour les caractéristiques thermiques du béton vis-à-vis du feu, EN1992-3 pour l’estimation des déformations gênées, EN1992-1-1 ou 1992-2 pour l’estimation des déformations de retrait et fluage,…).
Les pratiques d’ingénierie actuelles restent empiriques et disparates. Elles s’appuient sur quelques éléments de la réglementation permettant d’estimer les lois contraintes-déformations ou effort-déplacements pour justifier la résistance, et/ou sur des règles de ferraillage minimal.
Les retours d’expérience d’ouvrages existants devront être analysés (maquette d’essai d’enceinte en air et en vapeur MAEVA-EDF, comportement d’une paroi mince soumise à un gradient thermique-LCPC ; fissuration au jeune âge de voiles de 1,20 m d’épaisseur-galeries EDF, comportement thermo-hydrique d’un cylindre en béton-MAQBETH, fissuration d’aéroréfrigérant…), au regard des méthodes et formules existantes.
Les documents de référence ou à caractère normatif (manuels du CEB, BAEL ou Eurocode 2) ne traitent pas de fissuration en sollicitation cyclique, surtout en situation accidentelle ou sismique.
La fissuration peut être provoquée par trois types de chargements, qui nécessitent des analyses et des connaissances différentes. Nous allons donc aborder ces trois chargements séparément, du point de vue de la normalisation.
Quatre besoins se font sentir concernant la fissuration sous charges statiques monotones :
- Etablir le domaine de validité des méthodes actuelles exposées dans les divers règlements et leur pertinence. En plus des domaines de validité, la pertinence des deux formules permettant de calculer l’espacement des fissures en fonction de l’enrobage, de la dimension du tirant équivalent en flexion et du diamètre des armatures, avec comparaison des diverses formules existantes sera étudiée. Il en sera de même pour la limitation de la différence d’allongement acier-béton prévue dans l’Eurocode 2. La prise en compte de la différence d’adhérence entre armatures de précontrainte et de béton armé doit être explicitée. La problématique de la déformation gênée telle qu’elle apparaît dans la partie 3 de l’Eurocode 2 sera aussi vérifiée et approfondie.
- Étudier la fissuration des pièces sortant des limites précédemment établies,c’est-à-dire les pièces épaisses : voiles, radiers, semelles, ou des pièces minces ou épaisses très peu ferraillées soumises à des déplacements imposés gênés. Pour les semelles calculées par la méthode des bielles et tirants, les formules d’ouverture de fissures seront soit adaptées soit reformulées. Les pièces autres que rectangulaires seront envisagées. Les fissurations provenant de l’effort tranchant et de la torsion seront abordées.
- Etablir de nouvelles formules pour le ferraillage minimal. Cela concerne les armatures minimales des éléments de structures minces ou épais lorsqu’ils sont soumis à des déplacements gênés ou à des variations de contraintes internes, de façon à éviter par exemple que pour des structures épaisses le pourcentage d’armatures soit proportionnel à l’épaisseur.
- Estimer l’importance des fissures.
Enfin il serait souhaitable de définir des ouvertures (liées à l’espacement) et profondeurs de fissures maximales permettant de garantir aux structures une fonction d’étanchéité, ainsi que de corréler ouverture de fissure et possibilité de colmatage de celles-ci.