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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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
SystèmesSystèmes porteursporteurs enenbétonbéton arméarmé
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
Systèmes porteurs d‘éléments en bétonpréfabriqué
• Les recouvrements en béton ne réagissent pas
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SystèmesSystèmes porteursporteursmétalliquesmétalliques
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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
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Utilisation de l‘acier
• “Surdimensionnement“– Résistance au feu en fonction d‘un
incendie éventuel
• R 30 (icb) possible
• R 60 (icb) • R 90 – 180 (icb)
pas possible
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
Utilisation de l‘acier
• 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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
Utilisation de l‘acier
• 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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
Utilisation de l‘acier
• 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)
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Utilisation de l‘acier
• 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)
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Utilisation de l‘acier
• Profilés avec revêtement en bois
• R 30 (inc)• R 60 (inc)
30 ou60 mm
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Utilisation de l‘acier
• 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 ! !
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SystèmesSystèmes porteursporteurs mixtesmixtes
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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
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Systèmes porteurs mixtes
• 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
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Systèmes porteurs mixtes
• 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)
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
Systèmes porteurs mixtes
• 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
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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.
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Armature collée
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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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
PeinturesPeintures ignifugesignifuges((intumescentesintumescentes))R 30 (R 30 (incinc) ) ouou R 60 (R 60 (incinc))
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
Comment fonctionne la peinture ignifuge?
Composants:• Dissolvants
(eau)• Liant• Pigments• Agents de
masse• Additifs
Acide phosphoriqueGénérateur de carboneSubstances génératrices de gaz
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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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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)
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
• 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)
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• 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)
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Attention auxproblèmes suivants
Angle façade – poutrelle, appuis,poutrelle le long d‘une paroi,suspension de faux plafonds
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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
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FaçadesFaçades doubledouble--peaupeau
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Façades double-peau
• Construction de la façade double-peau en matériaux incombustibles
• Pas de substitution par Sprinkler oudétection-incendie
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Façades double-peau
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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
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Quelques cas particuliers
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Littérature
• Brochures du SZS• Répertoire de protection incendie AEAI• Prescriptions suisses de protection incendie
AEAI
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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
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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.
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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
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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
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Exemple 2Quelle résistance au feudonnez-vous à cetteconstruction ?
Quelles mesures sont à prendre pour recevoirune résistance au feu R 60 ?
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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.
Résistance au feu de systèmes porteurs en béton et acier - Cours pour experts cantonaux en protection incendie2007 / 2008
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?
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Exemple 3
Piliers en acier nu
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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.
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