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Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008

Cours pour experts cantonaux en protection incendie 2007 / 2008Module B

Renzo BianchiBianchi Conseils S.à.r.l.Berthoud

Résistance au feu de construction et systèmes porteurs en béton et en acier


Table des matières

• Systèmes porteurs en béton armé• Systèmes porteurs métalliques• Systèmes porteurs mixtes• Murs et compartiments coupe-feu• Façades double-peau• Peintures ignifuges R 30 (inc) et R 60 (inc)• Exemple


Quels sont les critères pour la résistanceau feu des systèmes porteurs

• Type de construction, situation, mise en danger du voisinage, affectation et étendue du bâtiment

• Nombre de niveaux• Taux d‘occupation de personnes• Charge thermique et comportement des matériaux et

danger d‘enfumage• Danger d‘ignition• Possibilité des sapeurs-pompiers de lutter contre un

feu


SystèmesSystèmes porteursporteurs enenbétonbéton arméarmé


Systèmes porteurs en béton armé

• Les dimensions minimales des colonnes, poutres, parois demeurent inchangées (cf.“Parties de construction généralement admises“ dans le Répertoire de la protection incendie).

• L‘enrobage minimal de l‘armature en cas de sollicitation maximale est également inchangé:- R 60 (icb) 20 mm- R 90 (icb) 30 mm- R 180 (icb) 50 mm plus armature

complémentaire


Comportement du béton en cas d‘incendie

Enrobage

<1000 C: dilatations thermiques identiques du béton et de l'acier

>1000 C: dilatation de l'acier > dilatation du béton


Systèmes porteurs d‘éléments en bétonpréfabriqué

• Les recouvrements en béton ne réagissent pas


SystèmesSystèmes porteursporteursmétalliquesmétalliques


Comportement de l‘acier en cas d‘incendie

Dilatation due à la chaleur:Env. 1 mm par 1000 K par mètreExemple: (4500/100) x 12 m = 54 mm

Résistance à la traction et déformationsà 3000 C Commencement de la déformationà 4500 C La résistance à la traction se réduit à 50%à 6000 C La résistance à la traction se réduit à 16%> 600> 60000 CC DéformationDéformation totaletotale


Systèmes porteurs métalliques

• La résistance au feu requise pour les colonnes, poutres et éléments de parois estfonction de calculs statiques:utilisation de la section du profilé– valeurs U/A (pourtour intérieur / section du

profilé)

et du type de protection:– plaques de recouvrement– peintures ou crépis ignifuges


Utilisation de l‘acier

• „Dimensionnement suffisant“– Résistance au feu selon calculs

statiques usuels

• icb possible• R 30 (icb)• R 60 (icb) • R 90 – 180 (icb)

pas possible



• “Surdimensionnement“– Résistance au feu en fonction d‘un

incendie éventuel

• R 30 (icb) possible

• R 60 (icb) • R 90 – 180 (icb)

pas possible



• Crépis anti-feu:– Capacité portante selon essais au

feu / calculs statiques. Selontableaux du Répertoire de la protection incendie (237)

• R 30 (icb)• R 60 (icb) • R 90 – 180 (icb)

selon leproduit



• Peintures ignifuges:– Capacité portante selon essais au feu

/ calculs statiques. Selon tableaux du Répertoire de la protection incendie(238).

• R 30 (icb)• R 60 (icb)

• R 90 – 180 (icb) pas possible

Utilisation subordonnéeà l‘approbation de l‘autorité de protectionincendie compétente



• Revêtements anti-feu– Résistance au feu selon les calculs

statiques, avec des revêtementsanti-feu admis sans examen(indépendamment des valeurs U/A):

• R 30 (icb)• R 60 (icb) possible• R 90 (icb)



• Revêtements anti-feu– Résistance au feu en fonction d‘un

incendie éventuel, avec unrevêtement inscrit dans le Répertoire de la protection incendie(232). En tenant compte du facteurde profilé U/A!

• R 30 (icb)• R 60 (icb) possible• R 90 – 180 (icb)



• Profilés avec revêtement en bois

• R 30 (inc)• R 60 (inc)

30 ou60 mm



• Profilés avec revêtement en bois

• R 30 (inc)• R 60 (inc)

30 ou60 mmLe Le boisbois et et sesses dérivés

dérivés ne ne sont sont

pas autorisés

pas autorisés

pour les

pour les revêtements

revêtements ! !


SystèmesSystèmes porteursporteurs mixtesmixtes


Systèmes porteurs mixtes

Action combinée de l‘ensemble du système:l‘acier assume l‘effort de traction et le béton

armé l‘effort de compression.R 30 (icb) à R 180 (icb)

mesures statiques selon le SZS



• Tubes d‘acier remplis de béton– Résistance au feu selon calculs

statiques usuels, sans tenir comptedu béton

• R 30 (icb) possible

• R 60 (icb)• R 90 – 180 (icb)

pas possible



• Tubes d‘acier remplis d‘une armatureet de béton– Capacité portante selon

„dimensionnement à froid“, en tenant compte de l‘armature

• [R 30 (icb)]• R 60 (icb) possible• R 90 – 180 (icb)• Respecter les dimensions minimales

des piliers (voir constructions en bétonarmé)



• Profilés d‘acier enrobés de bétonet d‘une armature– Capacité portante selon calculs en

fonction d‘un incendie éventuel

• R 30 (icb)• R 60 (icb)• R 90 – 180 (icb)

divers systèmessur le marché


Armature collée (en acier, fibres de carbone)

Armature collée sur la surface du béton: est en principe un système porteur mixte

Augmentation de la charge utile ou amélioration de la résistance sismique d‘un bâtiment de dalles ouparois

Problème: la lame est soumise directement au feuSolution: voir exposé de Saint-Gall.


Armature collée


inc R 30 R 60 R 90 R > 90 à 180

Suffisamment dimensionné xx x

Crépi de protection incendie selon produits x x x x 237Peinture intumescente* x x 238

x x xTableaux des

résistances au feu admis sans examen

x x x x 232

* Utilisable seulement avec l'autorisation de la police du feu

Revêtement indépendant du facteur U/A

Revêtement de protection incendie dépendant du facteur U/A

Avec revêtement

Protection incendie pour éléments en acier

Surdimensionné

Répertoire de protection incendie

AEAI, Groupe de produits

Types de revêtements d'éléments en acier

Sans revêtement

Résistance au feu

neuf

Résumé


PeinturesPeintures ignifugesignifuges((intumescentesintumescentes))R 30 (R 30 (incinc) ) ouou R 60 (R 60 (incinc))

NPI 1

13 P

eintu

resi

ntum

esce

ntes

Classeur BRépertoire 13


Comment fonctionne la peinture ignifuge?

Composants:• Dissolvants

(eau)• Liant• Pigments• Agents de

masse• Additifs

Acide phosphoriqueGénérateur de carboneSubstances génératrices de gaz


Effets de la peinture ignifuge

• A partir de 1200 C l'apprêt mousse (déclenchement par l'acide phosphorique)

• Mousse compacte et solide comme isolant• Protection de l'acier contre la rupture à

environ 5000 C• Perte de la rigidité qu'après 30 ou 60 minutes


Peintures ignifuges R 30 (inc) ou R 60 (inc)

• Les peintures intumescentes peuvent êtreutilisées lorsque – il n‘y a pas de risque de dommages

mécaniques– elles sont soumises à un contrôle

périodique par la police du feu– la maintenance est garantie (réparation et

renouvellement périodiques de la peinturepar l‘entreprise responsable, conformémentaux indications du fournisseur)


• Procédure d‘autorisation (1)– Maître d‘ouvrage ou son représentant: choisit

un système et adresse une demande au moyendu formulaire spécifique du SZS

– Autorité de protection incendie: examine la demande et donne l‘autorisation

– Maître d‘ouvrage ou son représentant: mandatel‘applicateur

– Applicateur: exécute le mandat, effectue les mesures et note les conditions climatiques

Peintures ignifuges R 30 (inc) ou R 60 (inc)


• Procédure d‘autorisation (2)– Détenteur de l‘homologation ou service neutre:

mesure et note les épaisseurs de la couchesèche avant l‘application du vernis de couverture

– Applicateur et détenteur de l‘homologation :signent le procès-verbal et le transmettent à l‘autorité de protection incendie

– Autorité de protection incendie: vérifie les résultats des mesures, intervient en cas de résultats insuffisants

Peintures ignifues R 30(inc) ou R 60 (inc)


Attention auxproblèmes suivants

Angle façade – poutrelle, appuis,poutrelle le long d‘une paroi,suspension de faux plafonds


Système porteur protégé parmur extérieur REI 60 (icb) ferméSystème porteur protégé par revêtement latéral dépassant le profilé des deux côtésREI 30 (inc) d = env. 5 cmREI 60 (inc) d = env. 10 cmREI 90 d = env. 15 cmSystème porteur protégégrâce à une distance de sécuritésuffisante intérieur extérieur

env. 1 m

d

mur REI 60 (icb)

vitrage


FaçadesFaçades doubledouble--peaupeau


Façades double-peau

• Construction de la façade double-peau en matériaux incombustibles

• Pas de substitution par Sprinkler oudétection-incendie


Façades double-peau


Façades double-peau (détails)

DPI 1

5 D

istan

cesd

e séc

urité

Com

parti

men

tsco

upe-

feu

ad chiffre 3.3.1 Particularité des murs coupe-feu

DPI 1

5 D

istan

cesd

e séc

urité

Com

parti

men

tsco

upe-

feu

ad chiffre 3.3.3 Stabilité avec profilés en acierHomogène

mur coupe-feu REI 90 (icb) REI 180 (icb)avec revêtement EI 60 (icb) EI 90 (icb)

avec peinture intumescente EI 60 (icb) non admis

DPI 1

5 D

istan

cesd

e séc

urité

Com

parti

men

tsco

upe-

feu

ad chiffre 3.3.3 StabilitéA double paroi

mur coupe-feu pour les bâtiments, ouvrages et installations à deux ou REI 90 (icb) REI 180 (icb)plusieurs niveaux = 2 x REI 60 (icb) = 2 x REI 90 (icb)

avec revêtement EI 60 (icb) EI 90 (icb)

avec peinture intumescente EI 60 (icb) non admis


Quelques cas particuliers


Littérature

• Brochures du SZS• Répertoire de protection incendie AEAI• Prescriptions suisses de protection incendie

AEAI


Liens Internet

• www.szs.chInformations

SujetsProtection incendie

Peinture intumescente Formulaires

» Demandes concernant l‘utilisation de peintureintumescente sur des éléments de constructionmétalliques

» Assurance qualité pour système de peintureintumescente sur acier

» Systèmes de peinture intumescente - Pratique de l‘application


Exemple 1

locaux techniques 100 m2;entrepôt 1‘800 m2*; garage 800 m2

atelier: 2‘700 m2; 1‘100 MJ/m2

bureaux 1‘000 m2

appartements

appartements attique

2e étage

1er étage

rez-de-chausée

sous-sol

Système porteur: SS: béton arméRez et étages: constr. métalliqueNombre de niveaux: ....

Bâtiment avec artisanat, appartements et garage

* La grandeur des compartiments coupe-feu doit êtrefixée avec l‘autorité de protectionincendie.


Solution de l‘exemple 1

conc. constr. conc. sprinklers conc. constr. conc. sprinklersSS R 60 (icb) / R 90 R 60 (icb) REI/EI 60 (icb) (R) EI 60 (icb)rez sans superstruct. icb icb EI 30 (icb) EI 30 (icb)rez avec superstruct. R 90 (icb) R 60 (icb) REI/EI 90 (icb) REI/EI 60 (icb)1er étage R 60 (icb) R 30 (icb) REI/EI 60 (icb) (R) EI 30 (icb)2ème étage R 60 (icb) R 30 (icb) REI/EI 60 (icb) (R) EI 30 (icb)attique icb icb EI 30 (icb) EI 30 (icb)cage d'escaliers icb icb REI 60 (icb) REI 60 (icb)

niveaux système porteur compartiments coupe-feu


peinture revêtementpiliers HEB 320 valeurs U/A 110 m-1 77 m-1

poutres HEB 320 valeurs U/A 91 m-1 58 m-1

profilés au rez-de-chaussée avec superstructure:

éléments porteurs résist. au feu PROMATECT H plaques carton-plâtre

HENSOTHERM 4 KS

piliers R 60 (icb) 15 mm 2 x 15 mmG-S 0.05 mm

BS-S 2.00 mm D-S 0.06 mm

piliers R 90 (icb) 20 mm 3 x 15 mm non autorisé

poutres R 60 (icb) 10 mm 2 x 15 mmG-S 0.05 mm

BS-S 2.00 mm D-S 0.06 mm

Solution de l‘exemple 1


Exemple 2Quelle résistance au feudonnez-vous à cetteconstruction ?

Quelles mesures sont à prendre pour recevoirune résistance au feu R 60 ?


Solution de l‘exemple 2Quelle résistance au feudonnez-vous à cetteconstruction ?R 0

Quelles mesures sont à prendrepour recevoir une résistance au feu R 60 ? Peinture intumes-cente et chappe en bétonsur la poutraison en bois, reliée avec des goujons.


Exemple 3Home médicalisé avec sous-sol, rez-de-chaussée et deux étages. Détection incendie comme mesure technique.Quelle est la résistance au feu requise au:sous-sol? __________rez-de-chausée? __________premier étage? __________deuxième étage? __________

En façade au sous-sol, il est prévu de monter un pilier en acier nu avec un profilé type tube diamètre 100 mm. Est-ce correct? Si non, comment faut-il construire?


Exemple 3

Piliers en acier nu


Solution de l‘exemple 3Home médicalisé avec sous-sol, rez-de-chaussée et deux étages. Détection incendie comme mesure technique.Quelle est la résistance au feu requise au:sous-sol? REI 60 (inc)rez-de-chausée? REI 60 (inc)premier étage? REI 60 (inc)deuxième étage? libre

En façade au sous-sol, il est prévu de monter un pilier en acier nu avec un profilé type tube diamètre 100 mm. Est-ce correct? Si non, comment faut-il construire?Non. R 60 (inc) En acier avec peinture intumescenteou en béton avec dimensions 200/200 mm.

MerciMerci de de votrevotre attentionattention!!

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