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Fire Safety Day 2011
1
Comportement des planchers acier et mixtes en situation
d’incendie
Aperçus de feux réels
Dr. Renata Obiala 26 Mai 2011
226 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essais au feu réalisés à Cardington
– Essai d’une poutre avec brûleurs
– Essai d’une trame avec brûleurs
– Essai d’un coin avec des palettes en bois
– Essai de démonstration avec des fournitures réelles
de bureau
• Essais au feu de parcs de stationnement ouverts
– Essais au feu de voitures localisés
• Exemple de feu accidentel dans des bâtiments existants
et autres essais au feu hors de l’Europe
– Feux accidentels
– Autres essais au feu
Contenu de la présentation
Fire Safety Day 2011
2
326 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Bâtiment à structure métallique à 8 niveaux
Connexion Poutre/Poutre
Connexion Poutre/Poteau
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
426 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Données principales du bâtiment
– Longueur: 42m en 5 travées de 9m
– Largeur: 21m en 3 travées de 6m, 9m et 6m
– Hauteur des étages: 4.2m
– Eléments métalliques: poutres de type UB et poteaux de
type UC
– Dalle mixte: en béton léger d’une épaisseur totale de
130mm avec une tôle trapézoïdale en acier
– Treillis métallique: 142mm²
– Connexions métalliques: cornières pour les connexions
poutre/poutre et plaques d’about pour les connexions
poutre/poteau
– Charge appliquée: sacs de sable
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
Fire Safety Day 2011
3
526 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’une poutre continue : longueur = 9.0 m
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
626 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’une poutre continue : résultats de l’essai
• Observation
– Echauffement maximum ≈≈≈≈ 900 °C
– Flèche de la poutre < 250 mm
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
50
100
150
200
250
0
200
400
600
800
1000
Temps [min]
Déplacement vertical [m
m]
Température m
axim
ale [°C
]
Déplacement
vertical
Température
maximale
Fire Safety Day 2011
4
726 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Comparaison avec un essai au feu normalisé
• Conclusion
– Pas de signe de ruine du système de plancher mixte global
– Effondrement à θθθθ ≈≈≈≈ 650 °C si isostatique
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
0
1.0
2.0
3.0
0 200 400 600 800 1000
Température [°C]
Flèche [% de travée]
Essai
trame
Essai feu
normalisé
Flèche = travée/30
826 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’une trame
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
Fire Safety Day 2011
5
926 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’une trame : résultats de l’essai
• Observation
– Echauffement maximum ≈≈≈≈ 750 °C
– Flèche de la poutre ≈≈≈≈ 300 mm
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0
200
400
600
800
1000
Temps [min]
Température m
axim
ale
du poteau exposé [°C
]
Déplacement vertical
maxim
um [mm]
0 50 100 150 200 250 300 350
Déplacement vertical maximum
Température du poteau
1026 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Etat de déformation des éléments chauffés du plancher
• Conclusion
– Ecrasement de la partie non protégée de la colonne
– Pas d’effondrement malgré une ruine locale
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
Fire Safety Day 2011
6
1126 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’un coin du compartiment
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
1226 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’un coin du compartiment : configuration
Murs du compartiment avec
des parpaings creux
Charge au feu avec des palettes
de bois égale à 45 kg/m²
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
Fire Safety Day 2011
7
1326 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’un coin du compartiment : résultats de l’essai
Feu pendant l’essai
Plancher déformé
après l’essai
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
1426 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Observation
– Echauffement maximum de l’acier ≈≈≈≈ 1014°C
– Flèche maximale du plancher ≈≈≈≈ 428 mm
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
00
100
200
300
400
500
600
0
200
400
600
800
1000
1200
Temps [min]
Déplacement vertical
maxim
um [mm]
Température m
axim
ale
de l’acier [°C]Déplacement
vertical maximum
Température
maximale
50 100 150 200 250 300 350
• Essai d’un coin du compartiment : résultats de l’essai
Fire Safety Day 2011
8
1526 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai d’un coin du compartiment : structure après l’essai
Etat de déformation de la partie
chauffée du plancher mixte
Etat de déformation des éléments
métalliques autour du poteau
métallique protégé
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
• Conclusion
– Aucun signe de ruine globale du plancher ainsi qu’une
flèche limitée du plancher malgré un échauffement
important de l’acier
1626 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai de démonstration (une surface de plus de 130 m²)
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
Fire Safety Day 2011
9
1726 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai de démonstration : configuration
Charge au feu avec des
fournitures réelles de
bureau
Ouvertures avec des
fenêtres normales vitrées
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
1826 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai de démonstration : résultats de l’essai
Début de l’incendie
Incendie complètement
développé
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
Fire Safety Day 2011
10
1926 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Observation
– Température des gaz maximale ≈≈≈≈ 1200 °C
– Echauffement maximum del’acier ≈≈≈≈ 1150 °C
• Essai de démonstration : résultats de l’essai
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Temps [min]
Température des gaz [°C
]
2026 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Observation
– Flèche importante du plancher ≈≈≈≈ 640 mm
– Pas de ruine du plancher
• Essai de démonstration : résultats de l’essai
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
0
100
200
300
400
500
600
700
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Time (min)
Déplacement vertical
[mm]
0
200
400
600
800
1000
1200
Température [°C
]
Déplacement
vertical
maximumTempérature
de l’acier
Fire Safety Day 2011
11
2126 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essai de démonstration : structure après l’essai
• Conclusion
– Pas de signe de ruine globale du plancher malgré un
échauffement important de l’acier et une flèche
importante du plancher
Etat de déformation de la partie
chauffée du plancher mixte
Etat de déformation des éléments
métalliques autour du poteau
métallique protégé
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
2226 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Autres essais au feu
– Second essai d’un coin
– Essai d’un grand compartiment
– Nouvel essai d’un coin
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
Fire Safety Day 2011
12
2326 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Remarques générales
– Nombre important d’essais au feu sévères réalisés
dans ce bâtiment à structure métallique sans ruine de
la structure globale
– Performence au feu bien meilleure observée par
rapport à des essais au feu standard ordinaires avec
des éléments métalliques simples
– Exellent comportement global du plancher mixte,
même avec un échauffement des poutres métalliques à
plus de 1000°C
– Amélioration évidente de la résistance au feu du
plancher mixte en raison de l'effet membrane induit
dés les grands déplacements
– Bonne rigidité structurelle du système de plancher
mixte en cas de fissuration importante du béton
Essais au feu
de Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Essais au feu de Cardington
2426 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Bâtiment en structure métallique à 1 niveau
3 m
32m15 m
5m 16m
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
13
2526 Mai 2011 Aperçu de feux réels
5.0 m2.33m
2.5m
• Bâtiment en structure métallique à 1 niveau
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
2626 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Données principales de la structure
– Longueur: 32m en 2 travées de 16m
– Largeur: 15m en 3 travées de 5m
– Hauteur de l’étage: 3.0m
– Eléments métalliques: poutres de type IPE et poteaux de
type H
– Dalle mixte: en béton normal d’une épaisseur totale de
120 mm et une tôle en acier
– Treillis
– Connexions en acier: double cornière pour les
connexions poutre/poutre et plaques d’about pour les
connexions poutre/poteau
– Charge appliquée: voitures réelles
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
14
2726 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• 2 essais au feu impliquant 3 voitures dans chacun
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Direction
du vent
Test 1
Test 2
IPE500IPE400 IPE550
16 m
5 m
Poteaux d’angle: HEA 180
Poteaux centraux: HEB200
2826 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Résultats des essais (essai 1)
0 min
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
15
2926 Mai 2011 Aperçu de feux réels
10 min
• Résultats des essais (essai 1)
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
3026 Mai 2011 Aperçu de feux réels
33 min
• Résultats des essais (essai 1)
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
16
3126 Mai 2011 Aperçu de feux réels
62 min
• Résultats des essais (essai 1)
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
3226 Mai 2011 Aperçu de feux réels
0 min
• Résultats des essais (essai 2)
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
17
3326 Mai 2011 Aperçu de feux réels
10 min
• Résultats des essais (essai 2)
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
3426 Mai 2011 Aperçu de feux réels
25 min
• Résultats des essais (essai 2)
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
18
3526 Mai 2011 Aperçu de feux réels
44 min
• Résultats des essais (essai 2)
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
3626 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Résultats des essais : température des gaz
0
200
400
600
800
1000
1200
0 30 60 90 120 150 180 210
Temps [min]
Température du feu [°C
]
essai 1
essai 2
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
19
3726 Mai 2011 Aperçu de feux réels
0
200
400
600
800
0 30 60 90 120 150 180 210
Temps [min]
Température dans l’acier [°C]
Poutre 1 - Essai 1
Poutre 2 - Essai 1
Poutre 1 - Essai 2
Poutre 2 - Essai 2
• Résultats des essais : température dans l’acier
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
3826 Mai 2011 Aperçu de feux réels
-150
-100
-50
0
50
0 30 60 90 120 150 180 210
Temps [min]
Déplacement vertical [m
m]
Poutre 2 - Essai 1
Poutre 1 - Essai 1
Poutre 2 - Essai 2
Poutre 1 - Essai 2
• Résultats des essais : température dans l’acier
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
Fire Safety Day 2011
20
3926 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Conséquence de l’effet membrane 3D
-200
-160
-120
-80
-40
0
0 15 30 45 60 75
Temps [min]Dépl. Vert.[m
m]
Test
Cal. 3D
Cal. 2D
0
20
40
60
0 20 40 60 80
Temps [min]
Dépl. Horiz. [m
m]
• Conclusion
– Réduction des déplacements grâce à l’effet
membrane 3D comparé au comportement d’un
portique 2D
Essais au feu de parcs de
stationnement ouverts
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu
de parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux accidentels
4026 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Incendie à Broadgate
– Bâtiment de bureaux à 14 étages avec système de
plancher mixte
– Température du feu au-delà de 1000°C
– Flèche importante du plancher (plus de 600mm), mais
pas d’effondrement
Feux accidentels et autres essais au feu
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux
accidentels
Fire Safety Day 2011
21
4126 Mai 2011 Aperçu de feux réels
• Essais en Australie
– Système de plancher mixte grandeur réelle
– Charge au feu: 52 kg/m² de palettes de bois
– Température du feu supérieure à 1228°C
– Pas d’effondrement du plancher
Feux accidentels et autres essais au feu
Essais au feu de
Cardington
Essais au feu de
parcs de
stationnement
ouverts
Exemples de
feux
accidentels
![CAILLEBOTIS MÉTAL BRISE-SOLEIL & AUVENT & APPLICATIONS ... · La protection en priorité, planchers et garde-corps en harmonie. [ 21 ] DCAB. CAILLEBOTIS PRESSÉ DROIT - ACIER GALVANISÉ](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/5f121e72fc1883567e1a663b/caillebotis-mtal-brise-soleil-auvent-applications-la-protection.jpg)
