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RÉSUMÉ
Cet article explore en profondeur les divers aspects de la résistance au feu des structures en acier et mixtes (acier-béton). Il souligne que la performance de l'acier se dégrade sous l'effet de la chaleur et que plusieurs facteurs, tels que la durée de l'exposition au feu et les charges appliquées, influencent cette performance. Des solutions pour améliorer la résistance au feu sont également discutées, y compris l'utilisation de barrières isolantes et de peintures intumescentes. L'article aborde les normes et méthodes de calcul, notamment les Eurocodes 3 et 4 et la norme ISO-834, et propose des méthodes modernes comme les simulations numériques pour évaluer la résistance au feu.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Dans un contexte où les incendies de structures représentent un risque majeur pour la sécurité des personnes et des biens, il est crucial de comprendre les facteurs qui influencent la résistance au feu des matériaux de construction, en particulier l’acier. Cet article se propose d’examiner les multiples facettes de la résistance au feu des structures en acier et mixtes (acier-béton), en abordant des sujets tels que l’impact de la chaleur sur les propriétés de l’acier, les normes réglementaires et les méthodes modernes d’évaluation comme les simulations numériques.
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3. Comportement de l’acier au feu
Les matériaux de construction, y compris l’acier, voient leur résistance et leur rigidité diminuer progressivement à mesure que leur température augmente.
3.1 Courbes contraintes
En ce qui concerne l’acier, cette perte de résistance est clairement visible dans les courbes contrainte-température, comme illustré en figure 1.
Un échauffement modéré à environ 300 °C entraîne une chute de la résistance à 23 % de la valeur initiale à température ambiante une fois que l’acier atteint 700 °C. À 800 °C et 900 °C, la résistance chute respectivement à 11 % et 6 %. Récemment, un nouvel acier allié, appelé acier FR (résistant au feu), a été développé. Il conserve une limite d’élasticité relativement stable jusqu’à environ 550 °C. Cet acier est conçu pour maintenir une limite d’élasticité de travail (2/3 de la limite d’élasticité à température ambiante) jusqu’à 600 °C.
HAUT DE PAGE3.2 Poteaux isolés à l’intérieur d’un immeuble
Dans le contexte des structures, les poteaux isolés à l’intérieur d’un bâtiment sont les principales entités exposées à un échauffement symétrique. Le taux d’échauffement lors d’un essai d’incendie standard est fonction de la surface de l’élément par unité de longueur (Am) exposée aux flammes et de son volume par unité de longueur (V). Ainsi, le facteur de massiveté, exprimé par le rapport Am/V (m-1), est couramment utilisé pour quantifier le taux d’échauffement d’un élément en acier. La figure 2 illustre le temps nécessaire pour que divers poteaux en profilés H nus atteignent 550 °C en fonction de ce facteur de massiveté.
Il est clairement démontré que pour un facteur de massiveté de 50 (m-1), la durée de résistance au feu dépasse les 30 min, ce qui est généralement la norme sur le plan national.
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Les propriétés mécaniques...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CARVEL (R.) - L’ingénierie de la sécurité incendie : Structures en acier et béton. - Éditions Eyrolles (2012).
-
(2) - DUPONT (V.) - Résistance des matériaux pour le BTP. - Éditions du Moniteur (2015).
-
(3) - PIERRE (J.) - Introduction aux Eurocodes : Conception des structures en acier. - Dunod (2018).
-
(4) - MARTIN (P.-O.) - Incendie et structures : Calcul selon les Eurocodes. - Éditions du Moniteur (2017).
NORMES
-
Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-2 : Règles générales – Calcul du comportement au feu. - NF EN 1993-1-2 - 2005
-
Eurocode 4 – Calcul des structures mixtes acier-béton – Partie 1-2 : Règles générales – Calcul du comportement au feu. - NF EN 1994-1-2 - 2005
-
Essais pour mesurer les performances des éléments de construction en cas d'incendie – Partie 8 : Protection appliquée aux éléments de structure en acier. - NF EN 13381-8 - 2013
-
Produits laminés à chaud d'acier de construction – Conditions techniques de livraison. - NF A 36-205 - 2003
-
Essais au feu – Partie 1 : Généralités. - NF EN 1363-1 - 2012
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