Comportement au feu
Matériaux et incendie
Classement de l'acier au feu
Protection
  Matériaux et incendie

La lutte contre l'incendie consiste d'abord à assurer la sécurité des personnes menacées.

A partir de ce principe de base, on évite la propagation d'un incendie par le choix des matériaux et la conception adéquate des constructions.

Sur le plan de la résistance au feu, l'acier est un matériau incombustible. Cependant, sous l'effet de la chaleur, ses caractéristiques mécaniques diminuent avec l'augmentation de la température.

La réaction au feu 




Classement des matériaux au feu


Elle définit la participation du matériau en tant qu'agent de combustion et aide donc à la propagation de l'incendie.

En fonction de leur pouvoir calorifique, les matériaux sont classés en 5 familles, allant des matériaux facilement inflammables (M4) aux matériaux incombustibles (M0).

L'acier est un matériau classé M0 au feu.

Le critère de réaction au feu ne concerne, par définition, que les matériaux de revêtement (revêtement de sol, de mur, de façade, etc.) et en aucun cas les éléments de structure, tels que poteaux et poutres.

En général, on suit dans les établissements recevant du public (ERP) la règle dite du "421" qui signifie qu'un revêtement de sol doit être classé M4, un revêtement de mur M2 et un revêtement de plafond M1. Les revêtements de façade sont généralement classés M3, plus rarement M2.

La résistance au feu 












Acier et règlementation incendie


Les éléments de structure tels que poutres, poteaux ou murs doivent satisfaire à des critères de résistance au feu.

La résistance au feu correspond à la durée pendant laquelle les éléments de construction continuent à remplir leurs fonctions malgré l'action d'un incendie.

On distingue :

La stabilité au feu (SF)

C'est la conservation des caractéristiques mécaniques

Il est difficile d'obtenir des résistances au feu égales ou supérieures à 1/2h pour des profilés nus.

On peut modifier la résistance au feu par la composition chimique. Les aciers inoxydables résistent à des températures plus élevées. On peut ajouter du molybdène, du chrome, du nickel ou du vanadium, à des doses importantes.

On peut également procéder à des protections extérieures sur les pièces finies.
Nous somme le reste du texte. Nous somme le reste du texte. Nous somme le reste du texte. Nous somme le reste du texte. Nous somme le reste du texte. Nous somme le reste du texte. Nous somme le reste du texte. Nous somme le reste du texte.

Le degré pare-flamme (PF)

C'est l'opposition au passage des flammes.

Le degré coupe-feu (CF)

C'est l'échauffement de la face non exposée au foyer.

Le degré de résistance s'exprime par un temps compris entre 1/4 h et 6 heures. En fonction des bâtiments qui sont classés en familles, les exigences de stabilité au feu sont différentes.

Comportement au feu 

Déformation de l'acier en situation d'incendie


Lorsque l'acier est soumis à une forte température, le module d'élasticité, les propriétés de résistance Re (limite d'élasticité) et Rm (limite de résistance à la traction) diminuent avec la chaleur.

S'il est incombustible, il est un bon conducteur de chaleur.

La limite d'élasticité est nulle à 1000°C. Ce qui signifie une déformation importante puis un effondrement. La température critique est comprise entre 450 et 800°C selon les types d'aciers

  Protections

Le comportement de l'acier face à l'incendie peut être amélioré par diverses solutions.

Les solutions utilisées dans la construction en acier sont d'une part le surdimensionnement de la matière et d'autre part des protections de surface. On essaye soit de retarder l'échauffement de l'acier ou de maintenir sa température à des températures faibles pour éviter son échauffement.


Surdimensionnement de la  matière 


Cela consiste à modifier la massivité des pièces par l'augmentation des épaisseurs pour retarder l'effet d'échauffement total du matériau.

Cette solution entraîne l'alourdissement des structures et par conséquent la possibilité de ne pouvoir construire le bâtiment sur certains sols.

Protection des surfaces 

Protection par peinture intumescentes
source: "ESDEP-APK-OTUA"


Protection par flocage
source: "ESDEP-APK-OTUA"


Protection par plaques
source: "ESDEP-APK-OTUA"


Revêtements intumescents

La solution consiste à appliquer des peintures ou des enduits intumescents. Ces revêtements, forment un film qui sous l'effet de températures élevées, gonflent pour atteindre plusieurs fois leur épaisseur initiale d'application. Cette solution permet de laisser les structures apparentes.

Le flocage

On projette des produits composés de vermiculite expansée (variété de mica feuilleté), de plâtre, de laitier ou de fibres minérales agglomérées par un liant. On peut ainsi obtenir des durées de stabilité au feu allant jusqu'à 4h.

Protection par plaques

Ces procédés permettent d'isoler les surfaces d'acier par des habillages rapportés. La protection par plaques est à base des mêmes matériaux que pour le flocage. Le mode de fixation doit être réalisé de manière à éviter que le feu ne se propage dans les joints.

Protection sur le contour :
les plaques suivent le contour du profil métallique.

Protection en caisson :
les plaques forment un caisson qui habille le profil métallique.

Remplissage en béton des chambres de la poutre I, Allemagne.
Source: Europrofil


Refroidissement par eau
Immeuble Nor Con à Hanovre
Architecte: K. schiwirth Dipl. Ing. E. Ermann Dipl. Ing.


Charpente protégée par laine minérale


Centre sportif, Champigneulles


Mixité acier-béton

Cette solution s'envisage quand les exigences de résistance au feu sont sévères.

Deux possibilités sont offertes par ce principe. L'une consiste à noyer le profil métallique dans le béton par un enrobage, l'autre à le remplir de béton, le profil métallique restant encore apparent et visible.

Le rôle du béton dans cette association est d'empêcher la propagation de la chaleur vers l'acier et de participer à la fonction porteuse.

Refroidissement par eau

Une dernière solution consiste à irriguer les profils creux avec de l'eau pour les refroidir. L'eau qui chauffe, par absorption de l'énergie diffusée dans le métal, monte et se trouve remplacée par de l'eau froide. Ce procédé est très fiable mais très coûteux. Il est réservé aux grands ouvrages comme le Centre Georges Pompidou à Paris.

Enrobage

Cette technique de protection des surface au feu consiste à enveloppé les faces exposées de la structure avec une laine minérale agrafée. Le tapis de matière isole de la chaleur de l'acier.

Autre approche

Dans l'architecture contemporaine et ne particulier le mouvment high-tech, la structure est devenue un élément révélé et participant à l'esthétique du bâtiment.

Cette approche qui consiste à sortir les structures de l'intérieur du bâtiment permet aussi de ne plus les exposer au feu.