Dimensionnement des structures en béton > L’Eurocode 2 (Eurocode béton)

La norme de base pour le calcul des structures en béton est l’Eurocode 2 (norme NF EN 1992 – calcul des structures en béton). L’Eurocode 2 comprend quatre normes permettant de concevoir et dimensionner les structures et les éléments structuraux des constructions en béton (bâtiments, ouvrages d’art, silos et réservoirs…) et ou de vérifier les propriétés mécaniques des éléments structuraux préfabriqués en béton.



• NF EN 1992-1-1: règles générales et règlesn pour les bâtiments
• NF EN 1992-1-2: règles générales – calcul du comportement au feu
• NF EN 1992-2: ponts – calcul et dispositions constructives
• NF EN 1992-3: silos et réservoirs

Ces normes permettent le calcul des bâtiments et des ouvrages de génie civil en béton non armé, en béton armé ou en béton précontraint. Elles traitent, en conformité avec l’Eurocode 0, des principes et des exigences pour la résistance mécanique, la sécurité, l’aptitude au service, la durabilité et la résistance au feu des structures en béton.

Elles remplacent en concentrant en un texte unique les règles de calcul du béton armé (BAEL) et du béton précontraint (BPEL). Elles ne révolutionnent pas les calculs du béton armé ou précontraint, car on y retrouve tous les principes fondamentaux du BAEL et du BPEL.

Eurocode 2 partie 1-1

=> Section 1: généralités
La norme NF EN 1992-1-1 définit les principes généraux du calcul des structures et les règles spécifiques pour les bâtiments. Les principes relatifs à la durabilité font l’objet de la Section 4 (durabilité et enrobage des armatures). Ces principes conformes à ceux de la section 2 de la norme NF EN 1990 introduisent pour la conception vis-à-vis de la durabilité, la prise en compte des actions environnementales et de la durée d’utilisation de projet.

Article 4.1 (1) (P) : « une structure durable doit satisfaire aux exigences d’aptitude au service, de résistance et de stabilité pendant toute la durée d’utilisation de projet, sans perte significative de fonctionnalité ni maintenance imprévue excessive ».



L’article 7.3 (Maîtrise de la fissuration) précise que la fissuration doit être limitée pour ne pas porter atteinte à la durabilité de la structure. Des limites d’ouverture des fissures en fonction du type de béton (béton armé, béton précontraint) et de la classe d’exposition sont imposées.

La section 8 prescrit les dispositions constructives relatives aux armatures de béton armé et de béton précontraint qui doivent être respectées pour satisfaire aux exigences de durabilité.

L’Annexe E prescrit des classes de résistance minimales en fonction de la classe d’exposition pour assurer la durabilité de l’ouvrage. Cette classe de résistance à la compression du béton peut être supérieure à celle exigée pour le dimensionnement de la structure.



=> Section 2: bases de calcul
Cette section précise que les exigences de base de la norme NF EN 1990 doivent être respectées et que les actions doivent être définies conformément à la série des normes NF EN 1991. Elle explique en particulier comment prendre en compte les effets du retrait, du fluage de la précontrainte et des tassements différentiels. Elle donne les coefficients partiels relatifs aux matériaux à prendre en compte pour le calcul aux états limites ultimes.

Situations de projet	γC (béton)	γS (acier de béton armé)	γS (acier de précontrainte)
Durable Transitoire	1,50	1,15	1,15
Accidentelle	1,20	1,00	1,00
Tableau 8 : coefficients partiels relatifs aux matériaux

=> Section 3: matériaux
La section 3 regroupe les données relatives aux matériaux. Les propriétés des matériaux sont représentées par des valeurs caractéristiques.

=> Section 4: durabilité et enrobage des armatures
L’article 4.2 reprend les classes d’exposition définies dans la norme NF EN 206-1. Cette classification est fonction des actions environnementales auxquelles sont soumis l’ouvrage ou les parties d’ouvrages.

Les exigences relatives à la durabilité (article 4.3) sont basées sur la mise en oeuvre de dispositions appropriées afin de protéger chaque partie d’ouvrage des actions environnementales. Ces dispositions sont à prendre tout au long du cycle de conception jusqu’à la réalisation de l’ouvrage, en passant par le choix des matériaux, des dispositions constructives, des procédures de maîtrise de la qualité et de contrôles d’inspection.

La norme décrit (Article 4.4) les règles de détermination de l’enrobage nominal des armatures qui représente la distance entre la surface du béton et l’armature la plus proche (cadres, étriers, épingles, armatures de peau, etc.). L’enrobage des armatures et les caractéristiques du béton d’enrobage sont des paramètres fondamentaux pour la maîtrise de la pérennité des ouvrages.

Les recommandations de l’Eurocode 2 en matière d’enrobage des bétons de structures sont novatrices. Elles visent, en conformité avec la norme NF EN 206-1 et les normes des produits préfabriqués, à optimiser de manière pertinente la durabilité des ouvrages. En effet, la détermination de la valeur de l’enrobage, qui doit satisfaire en particulier aux exigences de bonnes transmissions des forces d’adhérences et aux conditions d’environnement doit prendre compte :

• la classe d’exposition dans laquelle se trouve l’ouvrage (ou la partie d’ouvrage) ;
• la durée d’utilisation de projet ;
• la classe de résistance du béton;
• le type de systèmes de contrôles qualité mise en oeuvre pour assurer la régularité des performances du béton et la maîtrise du positionnement des armatures ;
• le type d’armatures (précontraintes ou non) et leur nature (acier au carbone, inox) et leur éventuelle protection contre la corrosion;
• la maîtrise du positionnement des armatures.

La valeur de l’enrobage peut ainsi être réduite en particulier :

• si l’on choisit un béton présentant une classe de résistance à la compression supérieure à la classe de référence (définie pour chaque classe d’exposition);
• s’il existe un système de contrôle de la qualité;
• si l’on utilise des armatures inox.

L’Eurocode définit des « classes structurales », dans le tableau 4.3 NA qui permettent de déterminer en fonction de la classe d’exposition, l’enrobage minimum C_min satisfaisant aux conditions de durabilité. Deux tableaux donnent la valeur de C_min, en fonction de la classe structurale, l’un pour les armatures passives et l’autre pour les câbles ou armatures de précontraintes.

L’enrobage qui figure sur les plans est l’enrobage nominal C_nom : C_nom = C_min + ΔC_dev

ΔC_dev est la tolérance de pose des aciers. Elle est prise normalement égale à 10 mm. L’Eurocode 2 permet aussi de dimensionner l’ouvrage pour une durée d’utilisation supérieure en augmentant la valeur de l’enrobage (+ 10 mm pour passer de 50 à 100 ans).

Le LCPC a édité un guide technique intitulé: « Structures en béton conçues avec l’Eurocode 2 – Note technique sur les dispositions relatives à l’enrobage pour l’application en France ». Les règles de calcul des enrobages de l’Eurocode 2 y sont explicitées. Les spécificités nationales telles que la prise en compte des classes d’exposition liées aux environnements chimiquement agressifs sont présentées.

=> Section 5 : analyse structurale
Ce chapitre présente les principes de modélisation de la structure qui est constituée d’éléments.

• Une poutre est un élément dont la portée est supérieure ou égale à trois fois la hauteur totale de la section. Lorsque ce n’est pas le cas, il convient de la considérer comme une poutre-cloison.
• Une dalle est un élément dont la plus petite dimension dans son plan est supérieure ou égale à cinq fois son épaisseur totale.
• Un poteau est un élément dont le grand côté de la section transversale ne dépasse pas quatre fois le petit côté de celle-ci et dont la hauteur est au moins égale à trois fois le grand côté. Lorsque ce n’est pas le cas, il convient de la considérer comme un voile.

Les effets du second ordre doivent être pris en compte. Des imperfections géométriques sont pour ce faire définies.

=> Section 6: États Limites Ultimes
Les États Limites Ultimes (ELU) font l’objet de la section 6.

=> Section 7: États Limites de Service
La section 7 est consacrée aux États Limites de Service (ELS). Les ELS sont associés à des états de la structure, ou de certaines de ses parties, lui causant des dommages limités mais rendant son usage impossible dans le cadre des exigences définies lors de son projet (exigences de fonctionnement, de confort pour les usagers ou d’aspect). Ils sont définis en tenant compte des conditions d’exploitation ou de durabilité de la construction ou de l’un de ses éléments : sans qu’il puisse en résulter, du moins à court terme, la ruine de la construction.

Les États Limites de Service courants concernent :

• la limitation des contraintes ;
• la maîtrise de la fissuration;
• la limitation des flèches.

Trois types de combinaisons d’actions sont à prendre en compte :

• combinaisons caractéristiques ;
• combinaisons fréquentes ;
• combinaisons quasi-permanentes.

Pour les ELS, les vérifications consistent à s’assurer que la valeur de calcul de l’effet des actions est inférieure à la valeur limite de calcul du critère d’aptitude au service considéré.

Le calcul des contraintes est fait :

• soit en section homogène, si la contrainte maximale du béton en traction calculée sous combinaison caractéristique est inférieure à f_ctm;
• soit en section fissurée, en négligeant toute contribution du béton tendu.

=> Section 8: dispositions constructives relatives aux armatures de béton armé et de précontrainte
Cette section donne les règles pratiques nécessaires à la réalisation des plans d’exécution. Elle traite des exigences relatives à la possibilité de bétonnage correct et définit les distances minimales des armatures permettant la transmission des forces d’adhérence.

Elle précise les règles pour la détermination des :

• espacements horizontaux et verticaux, des armatures;
• diamètres des mandrins cintrage des barres ;
• ancrages des armatures longitudinales et des armatures d’effort tranchant;
• recouvrements des barres, des treillis et des paquets de barres ;
• ancrages des armatures de précontrainte par prétension;
• disposition des armatures et des gaines de précontrainte;
• dispositifs de paquets de barres;
• zones d’ancrage de précontrainte.

=> Section 9: dispositions constructives relatives aux éléments et règles particulières
Cette section, précise quelques règles complémentaires relatives aux pourcentages minimaux d’armatures, aux espacements minimaux des barres. Elles sont classées par éléments structuraux : poteaux, poutres, dalles pleines, voiles, poutrescloisons, planchers dalles et fondations.

Elle précise aussi les règles relatives au chaînage et les règles d’arrêt des armatures longitudinales tendues. « L’épure d’arrêt des barres » permet de prévoir le ferraillage suffisant pour résister à l’enveloppe des efforts de traction en prenant en compte les résistances des armatures dans leur longueur d’ancrage.

Il convient de prévoir :

• des chaînages périphériques à chaque plancher ;
• des chaînages intérieurs à chaque plancher ;
• des chaînages horizontaux des poteaux ou des voiles à la structure;
• et si nécessaire, des chaînages verticaux, en particulier dans des bâtiments construits en panneaux préfabriqués.

Les chaînages dans deux directions horizontales doivent être effectivement continus et ancrés en périphérie de la structure.

=> Section 10 : règles additionnelles pour les éléments et les structures préfabriqués en béton
La section 10 expose les effets des traitements thermiques sur les caractéristiques des bétons (résistance, fluage et retrait), sur la relaxation des aciers et sur les pertes par relaxation. Elle précise aussi des dispositions constructives spécifiques et des règles de conception concernant les assemblages et les joints.

=> Section 11 : structures en béton de granulats légers
Cette section regroupe toutes les spécificités relatives aux structures en béton de granulats légers.

=> Section 12 : structures en béton armé ou faiblement armé
Cette section fournit des règles complémentaires pour les structures en béton non armé ou lorsque le ferraillage mis en place est inférieur au minimum requis pour le béton armé.

Eurocode 2 – partie 1-2

L’Eurocode 2 partie 1-2 « Règles générales, calcul du comportement au feu » précise les principes, les exigences et les règles de dimensionnement des bâtiments exposés au feu.

Cette norme traite des aspects spécifiques de la protection incendie passive des structures et des parties de structures. Elle traite du calcul des structures en béton en situation accidentelle d’exposition au feu. Elle est utilisée conjointement avec les normes NF EN 1992-1-1 et NF EN 1991-1-2.

Elle précise uniquement les différences, ou les éléments supplémentaires, par rapport au calcul aux températures normales.

Les structures en béton soumises à une exigence de résistance mécanique sous condition d’incendie, doivent être conçues et réalisées de telle sorte qu’elles puissent maintenir leur fonction porteuse pendant l’exposition au feu en évitant une ruine prématurée de la structure et en limitant l’extension du feu.

=> CIM'FEU EC2, le logiciel de calcul au feu des structures en béton
La norme NF EN 1992-1-2 donne trois méthodes de calcul pour satisfaire aux exigences requises :

• emploi des méthodes tabulées ;
• utilisation de calculs simplifiés (analyse par éléments);
• application de calculs avancés (calcul de la structure dans son ensemble).

Les exigences ou fonctions concernent :

• la fonction porteuse (R) ;
• la fonction étanchéité (E) ;
• la fonction Isolation (I).

Ainsi, un élément structural est classé selon ces exigences et pour une durée requise. Par exemple, un mur porteur classé REI pendant une durée déterminée (ex: REI 120) représente une cloison porteuse ou un mur coupe-feu qui assure cette fonction pendant deux heures (120 minutes).

Pour faciliter le travail des projeteurs et des contrôleurs techniques, Cimbéton a fait développer par le CSTB un logiciel de calcul au feu « CIM’FEU version DTU(93) NF P 92-701 ».

La version Eurocode 2 du logiciel « CIM’FEU EC2 » sera disponible courant 2009. Ce logiciel, qui intègre la méthode de calcul général par éléments (calcul du champ de température dans toute la section), permet de calculer les poutres rectangulaires et en I, les murs et cloisons, les poteaux ronds et carrés, les dalles des éléments en béton armé et précontraints.

Eurocode 2 – partie 2

L’Eurocode 2 partie 2 (NF EN 1992-2) définit les principes, les règles de conception et les dispositions spécifiques pour les ponts en béton non armé, en béton armé et en béton précontraint constitué de granulats de masse volumique traditionnelle ou légers, en complément de ceux de la norme NF EN 1992-1-1.

Cette partie, dont le sommaire est identique à celui de la partie 1-1, regroupe les articles spécifiques aux Ponts, soit en les réécrivant, soit en ajoutant un nouvel article. Les articles inchangés ne sont pas repris.

Elle précise – section 4 article 4.2 – les exigences sur les conditions d’environnement, en particulier, relatives aux classes d’exposition pour les surfaces de béton protégées par une étanchéité ou exposées aux agressions des sels de déverglaçage. Ces exigences ont été complétées dans l’Annexe Nationale française :

• classe d’exposition pour surfaces protégées par une étanchéité: XC3;
• distances de l’effet des sels de déverglaçage par rapport à la chaussée (6 m dans le sens horizontal et dans le sens vertical);
• classes d’exposition pour surfaces soumises directement aux sels de déverglaçage: XD3 et XF2 ou XF4.

La section 8 concerne les dispositions constructives relatives aux armatures de béton armé et de précontrainte. L’annexe B détaille plus précisément le calcul des déformations dues au fluage et au retrait.

Eurocode 2 – partie 3

L’Eurocode 2, partie 3 « Silos et Réservoirs » présente les règles complémentaires à l’Eurocode 2 partie 1-1 pour le calcul des structures en béton non armé, en béton armé et en béton précontraint, destinées à contenir des liquides ou stocker des produits granulaires ou pulvérulents. Elle est utilisée conjointement avec la norme NF EN 1991, partie 4.