ISO/TR 6116:1981
(Main)Actions on structures
Actions on structures
Creates a common basis for the determination of actions for the verification of safety and serviceability of structures. Concers building and civil engineering structures whatever the nature of the material used. Covers terminology, classification and representation of actions, design values and combinations of actions.
Actions sur les structures
General Information
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TECHNICAL REPORT 6116
Published 1981-07-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXA’YHAPOAHAlI OPrAHM3AUMfi I-IO CTAHAAPTM3AWM l ORGANIZATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Actions on structures
Actions sur /es structures
Technical Report 6116 was drawn up by Technical Committee ISO/TC 98, Bases for design of structures, and approved by the
majority of its members. The reason which led to the decision to publish this document in the form of a Technical Report rather than
an International Standard is the impact of the revision of IS0 2394, Generalprincl;oles for the verification of structures, undertaken by
TC 98. The future International Standard will be based partly on this Technical Report which will probably form an integral part of the
revised text of IS0 2394.
0 Introduction
This document which has been prepared as a contribution towards the revision of IS0 2394-1973, Genera/principles for the verifica-
tion of the safety of structures, is based on principles worked out by the Joint Committee on Structural Safety (JCSS), taking into ac-
count other relevant documents such as the CEB Model Code, CMEA Standards, etc. This document is published as a Technical
Report because it covers only some of the problems which enter into the content of IS0 2394, and because the rules for establishing
design values and combination values of actions given in this document are closely related to the principles of verification of structural
safety currently under review. The document points out the existence of divergences in approach between regional organizations on
standardization.
It is hoped to review and possibly transform this document into a standard after the agreement or the new version of IS0 2394 has
been reached.
During the preparation of this document care was taken to weigh off the physical and theoreti cal soundness versus clarity and
simplicity. The flexibility of the document which ensures its acceptability to all member bodies, is achieved by the introduction of a
large number of decision parameters. These are :
-
the reference period T and the probability of non-exceedance p for the characteristic values;
-
the partial safety coefficient vfU for the ultimate limit states;
-
the coefficients w0 and yfU for combination values;
-
the number rl of variable actions for fundamental combinations;
-
the fraction cl and the coefficient yfs for frequent values;
-
the fraction c2 and the coefficients yfU and yfs for quasi-permanent values;
-
the number r2 of variable actions for long-term combinations.
The adoption of these parameters and their numerical values are left to the discretion of national code committees. A proper calibra-
tion of decision parameters should be carried out for those rare situations which - for the sake of simplicity - do not appear explicity
in this document (service value and some rare combinations of actions for the serviceability limit states).
UQC 624.042 Ref. No. ISO/TR 6116-1981 (E)
Descriptors : civil engineering, buildings, sfrucfures, safety, mechanical strength.
@ international Organization for Standardization, 1981 @
Printed in Switzerland
Price based on 14 pages
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lSO/TR 6116-1981 (E)
1 Scope and field of application
The aim of th is to create a common basis for the determination of actions for the verification of safety and serviceability
of structures.
The document concerns building and civil engineering structures whatever the nature of the material used.
2 Terminology
An action F is :
a) an assembly of concentrated or distributed forces acting on the structure (direct actions), or
the cause of imposed or constrained deformations in the structure (indirect actions).
b)
An action is considered to be one single action if it can be assumed as being stochastically independent, in time and space of any
other action acting on the structure.
NOTE - Actions, however, often occur simultaneously and they may be stochastically dependent to some extent. For the sake of calculation, it is
more convenient to treat them as single actions. The problem of stochastic dependence may be treated as a special case. To facilitate the calculation
of the action effects, it may be convenient to regroup several analogous elementary actions into one composite action or to resolve certain actions into
a sum or difference of several components.
Actions and their random variations should normally be established on the basis of reliable observations, tests, or from data supplied
of material, equipment, etc.
by manufacturers
Other sources of information, for example, judgement on the type of use, legal or physical constraints, may also be taken into
account.1).
3 Qualitative classification of actions
3.1 General considerations
Actions be classified according to the variation of their ma gnitude with time and/or space, or according to the effects of the ac-
may
tions on the structure (static or dynamic).
NOTE - Actions may be further classified according to other criteria.
Classification of actions according to the variation of their magnitude with time
3.2
according to their variation in time - into :
Actions are divided -
3.2.4 Permanent actions, G, which are likely to act throughout a given design situation2) and for which variation in magnitude
with time are negligible in relation to the mean value; or those for which the variation is in one sense and the actions attain some
limiting values.
The permanent actions include :
the weight of structures themselves (except possibly certain parts of this weight during certain phases of construction);
a)
the weight of superstructures when appropriate;
b)
C) the forces applied by earth pressure, resulting from the weight of soil;
the deformations imposed by the mode of construction of the structure;
d)
1) In existing documents, values obtained within this group of information are described as “nominal values”.
cture i is generally necessary to consider seve It-al distinct design si tuations, for example consecutive stages of construction, normal
2) For any s tru
is required for each design si tuation.
use, changes in use, a C cidents etc. Separate safety checking
2
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e) the actions resulting from shrinkage of concrete, and distortions due to welding;
the forces resulting from water pressure when appropriate;
f)
the actions resulting from support settlements and mining subsidence;
9)
h) prestressing forces.
3.2.2 v tions, Q, which are unlikely to act throughout a given design situation or for variations in magnitude
‘ariable ac
time a re not negiigi bie in relation to the mean value.
The variable actions include :
loads due to use and occupancy;
a)
certain parts of the weight of structures themselves during certain phases of construction;
b)
cl erection loads;
ail moving loads and their effects;
wind loads;
e)
f) snow loads;
ice formation;
9)
earthquakes’);
h)
the effects of variable level of water surface, when appropriate;
k) temperature changes;
wave loads.
ml
materials it is usefu I to disting uish between actions of long and short duration, depending upon the behaviour of the
For some
structure on which they are acting.
which, in any given structure and with a significant
3.2.3 Act idental actions, &, the occurence of value, is unlikely for a period of
time under conside ration.
in the total population of structures only a limited number of structures will be exposed to an accidental action,
The accidental actions include :
collisions;
a)
explosions;
b)
subsidence of su bsoii;
cl
tornados in regions not normally exposed to them;
d)
e) earthquakesI);
f) fire;
extreme erosion.
9)
1) Earthquakes may be considered either as a variable action or as an accidental action.
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3.3 Classification of actions according to their variation in space
Actions are divided - according to their variation in space - into two groups :
magnitude of the action is unambiguously
fixed ac tions, which have a fixed, spatial distribution over the structure, so that the
a)
point;
de termined for the whole structure if it is given for one
free actions, which may have arbitrary spatial distribution over the structure within given limits.
b)
Actions cannot be defined as belonging to either of these two groups may be considered as consisting of a fixed part and a free
part.
is determined
The treatme nt of free ac tions consideration of different cases. A load case by fixing the configuration of
each of the free actions.
NOTE - In some cases it is necessary to distinguish fixed actions and actions which are movable or act in a probabilistic way at certain points or on
certain parts of structures. In such cases and in the absence of a more detailed study, it is generally agreed that such actions are separated into dif-
ferent elementary actions; those applied to points or parts recognized, a priori, as the most unfavourable, and those applied to other parts.
3.4 Classification of actions according to the structural response
According to the way in which the structure responds to an action it is distinguished between :
to the structure without causing significant acceleration of the structure or structural
a) static actions, which are applied
member;
dynamic actions, which cause significant acceleration of the structure.
b)
Whether or not the action is regarded as a dynamic one is thus dependent on the structure.
dynamic effects which depend on the behaviour of the structure,
NOTE - For simplification, dynamic actions may be often treated as static actions,
nto account by an appropriate increase in the magnitude of actions.
being taken i
Quantitative representation of actions
4
4.1 Representative values
An action is specified by its representative value. Each action may have several representative values. The main representative value is
the characteristic value of an action. Representative values may also be used to study the effects resulting from frequent or long-term
application of an action (frequent and quasi-permanent values). Other representative values may be values for a combination of ac-
tions (combination values). it is also possible, in the alternative approach, instead of using these combination values, to modify the
safety factors (see 4.3.4).
The characte ristic value E;( of an ac tion is a value with an accepted probability p of not being exceeded towards unfa
vourabie values
during some reference per ,iod, havi ar .d to the in ten ded life of the structure and to the duration of the design situation
w w
action may have two teristic ower. In
in some cases an charac values : upper and I cases where the effect of a reduction in the action is
for the the mor *e unfavourabie.
more da ngerous structure, the lower values should be taken as
4.2 Representative values of permanent action, G
Ail representative values of permanent actions, G, are in general assumed to be equal to the characteristic values.
structures themselves is re prese nted, in general, by a unique value calculated from the drawings of the pro-
a) The weight, G,, of
ject and the mean unit weight of the materials;
represented, where a riate, by two values, upper and lower,
The weight of non -structural elements may be assessed
b) PProP bY
unt ail variations which are reason ably foreseeable.
tak ing in to acco
ts are
NOTE - For many structu res, on ly the maximum values of weight of non-structural elemen relevant for design.
The minimum value of the weight of certain non-structural elements is l often taken as zero.
4
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cl The actions of earth pressure are in the present state of knowledge represented in the same manner, as in b) above.
NOTE - For many structures, only the maximum value of the active earth pressure, and the minimum value of the passive earth pressure, are
relevant for design.
d) The actions of pre-stress may be represented by two characteristic values, an upper and a lower; both values depend on the
time elapsed since pre-stressing .
The deformations imposed by the mode of construction of the structure and by shrinkage, are normally represented by unique
e)
values.
NOTE - However, the shrinkage varies with time, and the action of shrinkage during a certain interval of time may be represented by taking into
account the values calculated at the beginning and the end of this interval of time.
The actions due to settlement and mining subsidence are represented by two values, an upper and a lower which is often zero.
f)
NOTE - Support settlement is generally a composite action representing the global effect of the settlements of various supports. Mining sub
sidence is generally a succession, sometimes complex, of several forces or imposed deformations. Consideration should be given to possible dif-
ferential settlement which may be positive or negative.
Representative values of the variable actions
4.3
Representative values of the variable actions may be, in general, ail those given in 4.1.
4.3.1 Characteristic values, Qk, of variable actions are determined by the general definition given in 4.1.
If an action satisfies certain conditions of stability, the probability p of non-exceedance during the reference period (see 4.1) may be alter-
NOTE -
natively expressed by the corresponding return period (mean return period).
Various statistical procedures for determination of characteristic values may be used. One example of such a procedure is given in annex A.
For certain actions dependent on use, the characteristic values may be taken as those values which the users are expected not to ex-
4.3.2 The representative frequenty value
The frequenty value cyl Fk of a variable action may be determined so that the total duration T1 of its exceedance constitutes a small
1) of the reference period T;
portion cl
A value of an action, which has a significant number of occurences but a value of cl below the specified one, should nevertheless be
taken as the frequenty value. The same applies for a value which is exceeded frequently, regardless of numerical value of the coeffi-
cient c’~.
4.3.3 The representative quasi-permanent value
The quasi-permanent value ly2 F’k of a variable action may be determined so that the total duration T2 of its exceedance constitutes a
large portion c2 2) of the reference period T :
T2 = c2 T
For many types of actions where the relevant data are available (for example, stationary normal processes), this is equivalent to the condition :
I)
w1 Fk = 4m + k, $-J
instanta neous of the action, k, is a coefficient dependin g on the chosen of C’,
where q,,., a nd sq are the mean a nd standard deviation of the
. The value of c, may be taken, for example, as 0,05.
(see annex B)
For many types of actions this is equivalent to the condition :
2)
w2 p;k = 4m + k, 3’q
> 05 the coefficient k, is in most cases negative.
Usually, the value of c2 will be taken as equal to or greater than 0,5. For c’~
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ISO/TR 6116-1981 (E)
4.3.4 The representative combination value
< 1) takes account of the reduced probability of simultaneous appearance o
...
RAPPORT TECHNIQUE 6116
Publié 1981-07-01
*ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXfi’YHAPOAHAP OPTAHM3AUMR no CTAHAAPTM3AUWM
Actions sur les structures
Actions on structures
Le Rapport technique 6116 a été élaboré par le comité technique ISO/TC 98, Bases du calculdes constructions, et a été approuvé par
la majorité de ses membres. La raison qui a conduit à publier ce document sous la forme d’un rapport technique plutôt que d’une
Norme internationale est que I’ISO 2394, Principes généraux pour vérifier la sécurité des ouvrages, est révisée par I’ISO/TC 98. La
future Norme internationale sera basée en partie sur ce Rapport technique qui sera probablement partie intégrante du texte révisé de
I’ISO 2394.
0 Introduction
Ce document, préparé en vue de contribuer à la révision de I’ISO 2394-1973, Principes généraux pour vérifier la sécurité des ouvrages,
est basé sur les principes élaborés par le Joint Committee on Structural Safety (JCSS) et tient compte d’autres documents tels que le
CEB Mode1 Code, les normes CMEA, etc. Ce document est publié sous forme de rapport technique car, d’une part, il ne traite que de
quelques-uns des sujets qui entrent dans le cadre de I’ISO 2394 et que, d’autre part, les règles d’établissement des valeurs de calcul et
des valeurs de combinaison des actions, figurant dans ce document, dépendent étroitement des principes de vérification de la sécurité
des structures actuellement en révision. Ce document indique l’existence de divergences d’approche entre les différentes
organisations régionales de normalisation. II est prévu de réviser et de transformer éventuellement ce document en norme dès que
l’accord sur la nouvelle version de I’ISO 2394 sera obtenu.
Durant l’élaboration de ce document, on a veillé particulièrement à assurer un équilibre entre la validité physique et théorique d’une
part, la clarté et la simplicité d’autre part. La souplesse d’application de ce document, qui lui assure un caractère acceptable pour les
pays membres, a été obtenue par l’introduction d’un grand nombre de paramètres de décision qui sont :
-
la période de référence T et la probabilité de non-dépassement p pour les valeurs caractéristiques;
-
le coefficient partiel de sécurité yfu pour les états limites ultimes;
-
les coefficients vo et yfu pour les valeurs de combinaison;
-
le nombre rl d’actions variables pour les combinaisons fondamentales;
-
la fraction cl et le coefficient yfs pour les valeurs fréquentes;
-
la fraction c2 et les coefficients yfu et yfs pour les valeurs quasi-permanentes;
-
le nombre r2 d’actions variables pour les combinaisons de longue durée.
L’adoption de ces paramètres et de leurs valeurs numériques est laissée à l’appréciation de chaque commission nationale de rédaction
des codes. Une évaluation convenable des paramètres de décision devra être effectuée pour certains cas rares qui, dans un but de
simplification, n’apparaissent pas explicitement dans ce document (valeur de service et certaines combinaisons rares d’actions pour
les états limites de service).
iî
Y
Réf. no : ISO/TR 6116-1981 (F)
CDU 624.042
F
43
Descripteurs : génie civil, bâtiment, structure, sécurité, résistance mécanique.
cb
-
-
io
@ Organisation internationale de normalisation, 1981 0
E
0
Prix basé sur 14 pages
v) Imprimé en Suisse
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ISO/TR 6116-1981 (F)
1 Objet et domaine d’application
Le but de ce document est de créer une base commune pour la détermination des actions en vue de la vérification de la sécurité et de
l’aptitude au service des structures.
Ce document concerne les bâtiments et les structures de génie civil, indépendamment de la nature du matériau utilisé
2 Terminologie
Une action F est :
a) un ensemble de forces concentrées ou réparties agissant sur la structure (actions directes), ou
b) la cause de déformations imposées ou entravées dans la structure (actions indirectes).
Une action est considérée comme une action unique, s’il peut être admis qu’elle est stochastiquement indépendante, dans le temps et
dans I’espaca, de toute autre action agissant sur la structure.
NOTE - Les actions se présentent toutefois souvent simultanément et peuvent être stochastiquement dépendantes dans une certaine mesure. Afin
de simplifier le calcul, il est préférable de les considérer comme des actions uniques. Le problème de la dépendance stochastique peut être traité
comme un cas spécial. Pour faciliter le calcul des sollicitations, il peut être utile de regrouper plusieurs actions élémentaires analogues en une action
composée ou de séparer certaines actions en une somme ou une différence de plusieurs actions composantes.
Les actions et leurs variations aléatoires doivent normalement être évaluées sur la base d’observations fiables, d’essais, ou de données
fournies par les producteurs de matériaux, d’équipements etc.
D’autres sources d’informations comme par exemple une appréciation du type d’utilisation, les contraintes légales et physiques peu-
vent aussi être prises en considérationl).
3 Classification qualitative des actions
3.1 Considérations générales
Les actions peuvent être classées selon leur variation dans le temps et/ou dans l’espace ou selon leurs effets sur la structure (statiques
ou dynamiques).
NOTE - Les actions peuvent être en outre classées selon d’autres critères.
3.2 Classification des actions selon la variation de leur grandeur en fonction du temps
Les actions sont divisées, selon leur variation en fonction du temps, en :
3.2.1 Actions permanentes, G, qui sont susceptibles d’agir tout le long d’une situation de projet donnée21 et pour lesquelles la
variation de grandeur au cours du temps est négligeable par rapport à la valeur moyenne; les actions dont la grandeur varie toujours
dans le même sens en tendant vers une valeur limite sont également considérées comme des actions permanentes.
Les actions permanentes comprennent :
a) le poids propre des structures (sauf éventuellement certaines parties du poids propre durant certaines phase de la construc-
tion);
b) le cas échéant, le poids des équipements fixes;
c)
les forces de pression des terres, résultant du poids du sol;
d) les déformations imposées par le mode de construction de la structure;
1) Dans des documents existants, les valeurs obtenues à l’aide de ces informations sont dénommées «valeurs nominales»
2) Pour une structure, il est généralement nécessaire de considérer plusieurs situations de projet distinctes telles que, par exemple, stades successifs
d’exécution, utilisation normale, modification de l’utilisation, accidents, etc. Chacune de ces situations nécessite une vérification séparée.
2
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e) les actions résultant du retrait du béton et des déformations dues au soudage;
f) le cas échéant, les forces résultant de la pression de l’eau;
g) les forces résultant des tassements d’appuis et des affaissements miniers;
h) les forces de précontrainte.
3.2.2 Actions variables, Q, qui ne sont pas susceptibles d’agir tout le long d’une situation de projet donnée, ou pour lesquelles les
variations de grandeurs au cours du temps ne sont pas négligeables par rapport à la valeur moyenne.
Les actions variables comprennent :
a) les charges dues à l’utilisation et à l’occupation;
b) certaines parties du poids propre des structures pendant certaines phases de la construction;
c) les charges de montage;
d) toutes les charges mobiles et leurs effets;
e) les actions du vent;
f) les actions de la neige;
g) la formation de glace;
h) les tremblements de terre’);
j) le cas échéant, les effets de la variation de niveau d’une nappe d’eau;
k) les variations de température;
m) les actions de la houle.
Pour certains matériaux, il est utile de distinguer les actions variables selon leur durée (courte ou longue), en fonction du comporte-
ment de la structure sur laquelle elles agissent.
3.2.3 Actions accidentelles, F,, dont la présence avec une grandeur significative est peu probable sur une structure donnée au
cours de l’intervalle de temps étudié.
Dans la population totale des structures, seul un nombre limité de structures subira une action accidentelle.
Les actions accidentelles comprennent :
a) les chocs;
b) les explosions;
c) les affaissements du sous-sol;
d) les tornades dans les régions qui n’y sont pas normalement exposées;
e) les tremblements de terre’);
f) l’incendie;
g) I’aff ouillement extrême.
1) Le tremblement de terre peut être considéré soit comme une action variable, soit comme une action accidentelle.
3
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3.3 Classification des actions selon leur variation dans l’espace
Les actions sont divisées, selon leur variation dans l’espace, en deux groupes :
a) les actions fixes, qui ont une distribution spatiale fixe sur la structure, de sorte que la grandeur de l’action est déterminée sans
ambigui’té pour l’ensemble de la structure si elle est déterminée en un point;
b) les actions libres, qui peuvent avoir une distribution spatiale quelconque sur la structure à l’intérieur de limites données.
Les actions ne pouvant être classées dans un de ces deux groupes, peuvent être décomposées en une partie fixe et une partie libre.
L’étude des actions libres nécessite la considération de différents cas de charge. Un cas de charge est déterminé en fixant la configu-
ration de chacune des actions libres.
NOTE - Dans certains cas, il est nécessaire de distinguer les actions fixes et les actions qui sont mobiles ou qui s’exercent de facon probabiliste en
certains points ou sur certaines parties de la structure. Dans de tels cas, et en l’absence d’étude plus détaillée, il est généralement admis de séparer de
telles actions en différentes actions élémentaires : celles appliquées en des points ou sur des parties reconnues, a priori, comme les plus défavorables,
et celles appliquées aux autres parties.
3.4 Classification des actions selon la réponse de la structure
Selon la manière dont la structure répond à une action, on distingue :
a) les actions statiques, qui sont appliquées à la structure sans entraîner d’accélération significative de la structure ou d’éléments
structuraux;
b) les actions dynamiques, qui entraînent des accélérations significatives de la structure.
La classification d’une action en une action dynamique ou statique dépend donc de la structure.
NOTE - Dans un but de simplification, les actions dynamiques peuvent souvent être traitées comme actions statiques, les effets dynamiques qui
dépendent du comportement de la structure étant pris en compte par une augmentation appropriée de la grandeur des actions.
4 Représentation quantitative des actions
4.1 Valeurs représentatives
Une action est spécifiée dans la norme par sa valeur représentative. Chaque action peut avoir plusieurs valeurs représentatives. La
valeur représentative principale d’une action est la valeur caractéristique.
Des valeurs représentatives peuvent également être utilisées pour étudier les effets résultant d’application fréquente ou de longue
durée d’une action (valeurs fréquentes et quasi-permanentes). D’autres valeurs représentatives peuvent être évaluées pour la combi-
naison des actions (valeurs de combinaison). Au lieu d’utiliser ces valeurs de combinaison, il est également possible de recourir à une
autre approche consistant à modifier les coefficients de sécurité (voir 4.3.4).
La valeur caractéristique Fk d’une action est une valeur affectée d’une probabilité donnée p de ne pas être dépassée du côté des
valeurs les plus défavorables, au cours d’une durée de référence tenant compte de la durée de vie supposée de la structure et de la
durée de la situation de projet.
Dans certains cas, une action peut avoir deux valeurs caractéristiques : une valeur supérieure et une valeur inférieure. Dans les cas où
l’effet d’une réduction de l’action est plus dangereux pour la structure, la valeur inférieure doit être prise comme la plus défavorable.
4.2 Valeurs représentatives des actions permanentes, G
Toutes les valeurs représentatives des actions, G, sont généralement supposées égales aux valeurs caractéristiques
a) le poids propre, G,, des structures est généralement représenté par une valeur unique calculée à partir des dessins du projet et
du poids moyen unitaire des matériaux utilisés;
4
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b) le poids des éléments non structuraux peut être représenté, s’il y a lieu, par deux valeurs, supérieure et inférieure, évaluées en
tenant compte de toutes les variations qui sont raisonnablement prévisibles.
Pour beaucoup de structures, seules les valeurs supérieures du poids des éléments non structuraux sont à considérer pour le dimension-
NOTE -
nement.
La valeur inférieure du poids de certains éléments non structuraux est souvent prise égale à zéro.
c) les actions dues aux pressions des terres sont représentées dans l’état actuel des connaissances, de la même manière qu’en b).
NOTE - Pour beaucoup de structures, seule la valeur supérieure de la pression active des terres et la valeur inférieure de la pression passive
entrent en ligne de compte pour le calcul.
d) les actions dues à la précontrainte peuvent être représentées par deux valeurs caractéristiques, une valeur supérieure et une
valeur inférieure; ces deux valeurs sont fonction du temps écoulé après la mise en précontrainte.
e) les déformations imposées par le mode de construction de la structure et par le retrait sont normalement représentées par des
valeurs uniques.
NOTE - Cependant, en raison de la variation du retrait dans le temps, l’action de retrait durant un certain intervalle de temps peut être représen-
tée par des valeurs calculées au début et à la fin de cet intervalle de temps.
f) les actions dues aux tassements et aux affaissements miniers sont représentées par deux valeurs, une valeur supérieure et une
valeur inférieure; la valeur inférieure est souvent nulle.
NOTE - Un tassement d’appuis est généralement une action composée représentant l’effet global des tassements des différents appuis Un
affaissement minier est généralement une succession, quelquefois complexe, de plusieurs forces ou déformations imposées. II convient de consi-
dérer les tassements différentiels possibles qui peuvent être positifs ou négatifs.
4.3 Valeurs représentatives des actions variables
Les valeurs représentatives des actions variables peuvent être en général toutes celles indiquées en 4.1.
4.3.1 Les valeurs caractéristiques, Qk, des actions variables sont déterminées par la définition générale figurant en 4.1.
NOTE - Si une action satisfait à certaines conditions de stationnarité, la probabilité p de non-dépassement durant la période de référence (voir 4.1)
peut également être exprimée par la période de retour correspondante (période de retour moyenne).
Diverses méthodes statistiques peuvent être utilisées pour la détermination des valeurs caractéristiques. Un exemple d’une telle méthode est donné en
annexe A.
Pour certaines actions dues à l’exploitation, les valeurs caractéristiques peuvent être prises égales aux valeurs qui, selon toute vrai-
semblance, ne seront pas dépassées par les utilisateurs.
4.3.2 Valeur représentative fréquente
La valeur fréquente v/~ Fk d’une action variable peut être déterminée de sorte que la durée totale de dépassement TI constitue une fai-
ble fraction cl’) de la durée de référence T.
= Cl T
Tl
Une valeur d’une action, ayant un nombre d’occurences important, mais une valeur cl inférieure à la valeur spécifiée, est néanmoins à
considérer comme la valeur fréquente. La même considération s’applique à une valeur qui est dépassée fréquemment sans référence à
une valeur numérique du coefficient cl.
1) Pour de nombreux types d’actions dont les données appropriées sont disponibles (par exemple, processus stationnaires normaux), cette condi-
tion est équivalente à la condition suivante :
lyl Fk =
%rl + 4 %j
où
q,,., et sq sont, respectivement, la moyenne et l’écart-type des valeurs instantanées de l’action;
k, est un coefficient qui dépend de la valeur c, choisie (voir annexe B).
La valeur de c, peut être prise par exemple égale à 0,05.
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ISO/TR 6116-1981 (F)
4.3.3 Valeur représentative quasi-permanente
La valeur quasi-permanente w2 Fk d’une action variable peut être déterminée, de sorte que la durée de dépassement totale T2 consti-
tue une grande fraction c2 1) de la durée de référence T.
T2 = c2 T
4.3.4 Valeur représentative de combinaison
La valeur de combinaison v, Fk, iv, < 1) tient compte de la probabilité réduite que plusieurs actions indépendantes soient présentes
simultanément, chacune avec sa valeur caractéristiqu
...
RAPPORT TECHNIQUE 6116
Publié 1981-07-01
*ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXfi’YHAPOAHAP OPTAHM3AUMR no CTAHAAPTM3AUWM
Actions sur les structures
Actions on structures
Le Rapport technique 6116 a été élaboré par le comité technique ISO/TC 98, Bases du calculdes constructions, et a été approuvé par
la majorité de ses membres. La raison qui a conduit à publier ce document sous la forme d’un rapport technique plutôt que d’une
Norme internationale est que I’ISO 2394, Principes généraux pour vérifier la sécurité des ouvrages, est révisée par I’ISO/TC 98. La
future Norme internationale sera basée en partie sur ce Rapport technique qui sera probablement partie intégrante du texte révisé de
I’ISO 2394.
0 Introduction
Ce document, préparé en vue de contribuer à la révision de I’ISO 2394-1973, Principes généraux pour vérifier la sécurité des ouvrages,
est basé sur les principes élaborés par le Joint Committee on Structural Safety (JCSS) et tient compte d’autres documents tels que le
CEB Mode1 Code, les normes CMEA, etc. Ce document est publié sous forme de rapport technique car, d’une part, il ne traite que de
quelques-uns des sujets qui entrent dans le cadre de I’ISO 2394 et que, d’autre part, les règles d’établissement des valeurs de calcul et
des valeurs de combinaison des actions, figurant dans ce document, dépendent étroitement des principes de vérification de la sécurité
des structures actuellement en révision. Ce document indique l’existence de divergences d’approche entre les différentes
organisations régionales de normalisation. II est prévu de réviser et de transformer éventuellement ce document en norme dès que
l’accord sur la nouvelle version de I’ISO 2394 sera obtenu.
Durant l’élaboration de ce document, on a veillé particulièrement à assurer un équilibre entre la validité physique et théorique d’une
part, la clarté et la simplicité d’autre part. La souplesse d’application de ce document, qui lui assure un caractère acceptable pour les
pays membres, a été obtenue par l’introduction d’un grand nombre de paramètres de décision qui sont :
-
la période de référence T et la probabilité de non-dépassement p pour les valeurs caractéristiques;
-
le coefficient partiel de sécurité yfu pour les états limites ultimes;
-
les coefficients vo et yfu pour les valeurs de combinaison;
-
le nombre rl d’actions variables pour les combinaisons fondamentales;
-
la fraction cl et le coefficient yfs pour les valeurs fréquentes;
-
la fraction c2 et les coefficients yfu et yfs pour les valeurs quasi-permanentes;
-
le nombre r2 d’actions variables pour les combinaisons de longue durée.
L’adoption de ces paramètres et de leurs valeurs numériques est laissée à l’appréciation de chaque commission nationale de rédaction
des codes. Une évaluation convenable des paramètres de décision devra être effectuée pour certains cas rares qui, dans un but de
simplification, n’apparaissent pas explicitement dans ce document (valeur de service et certaines combinaisons rares d’actions pour
les états limites de service).
iî
Y
Réf. no : ISO/TR 6116-1981 (F)
CDU 624.042
F
43
Descripteurs : génie civil, bâtiment, structure, sécurité, résistance mécanique.
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-
-
io
@ Organisation internationale de normalisation, 1981 0
E
0
Prix basé sur 14 pages
v) Imprimé en Suisse
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ISO/TR 6116-1981 (F)
1 Objet et domaine d’application
Le but de ce document est de créer une base commune pour la détermination des actions en vue de la vérification de la sécurité et de
l’aptitude au service des structures.
Ce document concerne les bâtiments et les structures de génie civil, indépendamment de la nature du matériau utilisé
2 Terminologie
Une action F est :
a) un ensemble de forces concentrées ou réparties agissant sur la structure (actions directes), ou
b) la cause de déformations imposées ou entravées dans la structure (actions indirectes).
Une action est considérée comme une action unique, s’il peut être admis qu’elle est stochastiquement indépendante, dans le temps et
dans I’espaca, de toute autre action agissant sur la structure.
NOTE - Les actions se présentent toutefois souvent simultanément et peuvent être stochastiquement dépendantes dans une certaine mesure. Afin
de simplifier le calcul, il est préférable de les considérer comme des actions uniques. Le problème de la dépendance stochastique peut être traité
comme un cas spécial. Pour faciliter le calcul des sollicitations, il peut être utile de regrouper plusieurs actions élémentaires analogues en une action
composée ou de séparer certaines actions en une somme ou une différence de plusieurs actions composantes.
Les actions et leurs variations aléatoires doivent normalement être évaluées sur la base d’observations fiables, d’essais, ou de données
fournies par les producteurs de matériaux, d’équipements etc.
D’autres sources d’informations comme par exemple une appréciation du type d’utilisation, les contraintes légales et physiques peu-
vent aussi être prises en considérationl).
3 Classification qualitative des actions
3.1 Considérations générales
Les actions peuvent être classées selon leur variation dans le temps et/ou dans l’espace ou selon leurs effets sur la structure (statiques
ou dynamiques).
NOTE - Les actions peuvent être en outre classées selon d’autres critères.
3.2 Classification des actions selon la variation de leur grandeur en fonction du temps
Les actions sont divisées, selon leur variation en fonction du temps, en :
3.2.1 Actions permanentes, G, qui sont susceptibles d’agir tout le long d’une situation de projet donnée21 et pour lesquelles la
variation de grandeur au cours du temps est négligeable par rapport à la valeur moyenne; les actions dont la grandeur varie toujours
dans le même sens en tendant vers une valeur limite sont également considérées comme des actions permanentes.
Les actions permanentes comprennent :
a) le poids propre des structures (sauf éventuellement certaines parties du poids propre durant certaines phase de la construc-
tion);
b) le cas échéant, le poids des équipements fixes;
c)
les forces de pression des terres, résultant du poids du sol;
d) les déformations imposées par le mode de construction de la structure;
1) Dans des documents existants, les valeurs obtenues à l’aide de ces informations sont dénommées «valeurs nominales»
2) Pour une structure, il est généralement nécessaire de considérer plusieurs situations de projet distinctes telles que, par exemple, stades successifs
d’exécution, utilisation normale, modification de l’utilisation, accidents, etc. Chacune de ces situations nécessite une vérification séparée.
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ISO/TR 6116-1981 (F)
e) les actions résultant du retrait du béton et des déformations dues au soudage;
f) le cas échéant, les forces résultant de la pression de l’eau;
g) les forces résultant des tassements d’appuis et des affaissements miniers;
h) les forces de précontrainte.
3.2.2 Actions variables, Q, qui ne sont pas susceptibles d’agir tout le long d’une situation de projet donnée, ou pour lesquelles les
variations de grandeurs au cours du temps ne sont pas négligeables par rapport à la valeur moyenne.
Les actions variables comprennent :
a) les charges dues à l’utilisation et à l’occupation;
b) certaines parties du poids propre des structures pendant certaines phases de la construction;
c) les charges de montage;
d) toutes les charges mobiles et leurs effets;
e) les actions du vent;
f) les actions de la neige;
g) la formation de glace;
h) les tremblements de terre’);
j) le cas échéant, les effets de la variation de niveau d’une nappe d’eau;
k) les variations de température;
m) les actions de la houle.
Pour certains matériaux, il est utile de distinguer les actions variables selon leur durée (courte ou longue), en fonction du comporte-
ment de la structure sur laquelle elles agissent.
3.2.3 Actions accidentelles, F,, dont la présence avec une grandeur significative est peu probable sur une structure donnée au
cours de l’intervalle de temps étudié.
Dans la population totale des structures, seul un nombre limité de structures subira une action accidentelle.
Les actions accidentelles comprennent :
a) les chocs;
b) les explosions;
c) les affaissements du sous-sol;
d) les tornades dans les régions qui n’y sont pas normalement exposées;
e) les tremblements de terre’);
f) l’incendie;
g) I’aff ouillement extrême.
1) Le tremblement de terre peut être considéré soit comme une action variable, soit comme une action accidentelle.
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3.3 Classification des actions selon leur variation dans l’espace
Les actions sont divisées, selon leur variation dans l’espace, en deux groupes :
a) les actions fixes, qui ont une distribution spatiale fixe sur la structure, de sorte que la grandeur de l’action est déterminée sans
ambigui’té pour l’ensemble de la structure si elle est déterminée en un point;
b) les actions libres, qui peuvent avoir une distribution spatiale quelconque sur la structure à l’intérieur de limites données.
Les actions ne pouvant être classées dans un de ces deux groupes, peuvent être décomposées en une partie fixe et une partie libre.
L’étude des actions libres nécessite la considération de différents cas de charge. Un cas de charge est déterminé en fixant la configu-
ration de chacune des actions libres.
NOTE - Dans certains cas, il est nécessaire de distinguer les actions fixes et les actions qui sont mobiles ou qui s’exercent de facon probabiliste en
certains points ou sur certaines parties de la structure. Dans de tels cas, et en l’absence d’étude plus détaillée, il est généralement admis de séparer de
telles actions en différentes actions élémentaires : celles appliquées en des points ou sur des parties reconnues, a priori, comme les plus défavorables,
et celles appliquées aux autres parties.
3.4 Classification des actions selon la réponse de la structure
Selon la manière dont la structure répond à une action, on distingue :
a) les actions statiques, qui sont appliquées à la structure sans entraîner d’accélération significative de la structure ou d’éléments
structuraux;
b) les actions dynamiques, qui entraînent des accélérations significatives de la structure.
La classification d’une action en une action dynamique ou statique dépend donc de la structure.
NOTE - Dans un but de simplification, les actions dynamiques peuvent souvent être traitées comme actions statiques, les effets dynamiques qui
dépendent du comportement de la structure étant pris en compte par une augmentation appropriée de la grandeur des actions.
4 Représentation quantitative des actions
4.1 Valeurs représentatives
Une action est spécifiée dans la norme par sa valeur représentative. Chaque action peut avoir plusieurs valeurs représentatives. La
valeur représentative principale d’une action est la valeur caractéristique.
Des valeurs représentatives peuvent également être utilisées pour étudier les effets résultant d’application fréquente ou de longue
durée d’une action (valeurs fréquentes et quasi-permanentes). D’autres valeurs représentatives peuvent être évaluées pour la combi-
naison des actions (valeurs de combinaison). Au lieu d’utiliser ces valeurs de combinaison, il est également possible de recourir à une
autre approche consistant à modifier les coefficients de sécurité (voir 4.3.4).
La valeur caractéristique Fk d’une action est une valeur affectée d’une probabilité donnée p de ne pas être dépassée du côté des
valeurs les plus défavorables, au cours d’une durée de référence tenant compte de la durée de vie supposée de la structure et de la
durée de la situation de projet.
Dans certains cas, une action peut avoir deux valeurs caractéristiques : une valeur supérieure et une valeur inférieure. Dans les cas où
l’effet d’une réduction de l’action est plus dangereux pour la structure, la valeur inférieure doit être prise comme la plus défavorable.
4.2 Valeurs représentatives des actions permanentes, G
Toutes les valeurs représentatives des actions, G, sont généralement supposées égales aux valeurs caractéristiques
a) le poids propre, G,, des structures est généralement représenté par une valeur unique calculée à partir des dessins du projet et
du poids moyen unitaire des matériaux utilisés;
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ISO/TR 61164981 (F)
b) le poids des éléments non structuraux peut être représenté, s’il y a lieu, par deux valeurs, supérieure et inférieure, évaluées en
tenant compte de toutes les variations qui sont raisonnablement prévisibles.
Pour beaucoup de structures, seules les valeurs supérieures du poids des éléments non structuraux sont à considérer pour le dimension-
NOTE -
nement.
La valeur inférieure du poids de certains éléments non structuraux est souvent prise égale à zéro.
c) les actions dues aux pressions des terres sont représentées dans l’état actuel des connaissances, de la même manière qu’en b).
NOTE - Pour beaucoup de structures, seule la valeur supérieure de la pression active des terres et la valeur inférieure de la pression passive
entrent en ligne de compte pour le calcul.
d) les actions dues à la précontrainte peuvent être représentées par deux valeurs caractéristiques, une valeur supérieure et une
valeur inférieure; ces deux valeurs sont fonction du temps écoulé après la mise en précontrainte.
e) les déformations imposées par le mode de construction de la structure et par le retrait sont normalement représentées par des
valeurs uniques.
NOTE - Cependant, en raison de la variation du retrait dans le temps, l’action de retrait durant un certain intervalle de temps peut être représen-
tée par des valeurs calculées au début et à la fin de cet intervalle de temps.
f) les actions dues aux tassements et aux affaissements miniers sont représentées par deux valeurs, une valeur supérieure et une
valeur inférieure; la valeur inférieure est souvent nulle.
NOTE - Un tassement d’appuis est généralement une action composée représentant l’effet global des tassements des différents appuis Un
affaissement minier est généralement une succession, quelquefois complexe, de plusieurs forces ou déformations imposées. II convient de consi-
dérer les tassements différentiels possibles qui peuvent être positifs ou négatifs.
4.3 Valeurs représentatives des actions variables
Les valeurs représentatives des actions variables peuvent être en général toutes celles indiquées en 4.1.
4.3.1 Les valeurs caractéristiques, Qk, des actions variables sont déterminées par la définition générale figurant en 4.1.
NOTE - Si une action satisfait à certaines conditions de stationnarité, la probabilité p de non-dépassement durant la période de référence (voir 4.1)
peut également être exprimée par la période de retour correspondante (période de retour moyenne).
Diverses méthodes statistiques peuvent être utilisées pour la détermination des valeurs caractéristiques. Un exemple d’une telle méthode est donné en
annexe A.
Pour certaines actions dues à l’exploitation, les valeurs caractéristiques peuvent être prises égales aux valeurs qui, selon toute vrai-
semblance, ne seront pas dépassées par les utilisateurs.
4.3.2 Valeur représentative fréquente
La valeur fréquente v/~ Fk d’une action variable peut être déterminée de sorte que la durée totale de dépassement TI constitue une fai-
ble fraction cl’) de la durée de référence T.
= Cl T
Tl
Une valeur d’une action, ayant un nombre d’occurences important, mais une valeur cl inférieure à la valeur spécifiée, est néanmoins à
considérer comme la valeur fréquente. La même considération s’applique à une valeur qui est dépassée fréquemment sans référence à
une valeur numérique du coefficient cl.
1) Pour de nombreux types d’actions dont les données appropriées sont disponibles (par exemple, processus stationnaires normaux), cette condi-
tion est équivalente à la condition suivante :
lyl Fk =
%rl + 4 %j
où
q,,., et sq sont, respectivement, la moyenne et l’écart-type des valeurs instantanées de l’action;
k, est un coefficient qui dépend de la valeur c, choisie (voir annexe B).
La valeur de c, peut être prise par exemple égale à 0,05.
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ISO/TR 6116-1981 (F)
4.3.3 Valeur représentative quasi-permanente
La valeur quasi-permanente w2 Fk d’une action variable peut être déterminée, de sorte que la durée de dépassement totale T2 consti-
tue une grande fraction c2 1) de la durée de référence T.
T2 = c2 T
4.3.4 Valeur représentative de combinaison
La valeur de combinaison v, Fk, iv, < 1) tient compte de la probabilité réduite que plusieurs actions indépendantes soient présentes
simultanément, chacune avec sa valeur caractéristiqu
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.