DOSSIER Sécurite incendie Innovations et maîtrise du risque

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1 Construire en métal, un art, notre métier N Octobre éditeur délégué: l Officiel de l Immobilier d Entreprise Le magazine d informations de la construction métallique DOSSIER Sécurite incendie Innovations et maîtrise du risque Développement durable Éteindre les bâtiments la nuit Arrêté sur l éclairage nocturne des bâtiments non résidentiels Actualité Les 2 e Assises de la construction métallique de l APK Sur le terrain Le Vendéspace Le métal dans le geste architectural

2 Toutes les libertés sont dans l acier N 1 de la construction métallique en France 19 sites dont 15 en France et 4 à l étranger tonnes d acier transformé par an Quelques références clients : Airbus, Areva, EDF Centre Régional de Méditerranée, Marseille Archirecte Stefano Boeri Stade de Bordeaux Architectes Herzog & de Meuron Forum des Halles, Paris Patrick Berger et Jacques Anziutti, architectes

3 ÉDITORIAL Directeur de la recherche et de la valorisation - CTICM L édito par Bin Zhao Brigitte Cavanagh Sécurité incendie : réglementation et solutions constructives de la construction métallique En matière de sécurité incendie, les pouvoirs publics ne cessent de faire évoluer les exigences réglementaires afin que le niveau de protection de la population soit préservé et amélioré. L évolution permanente de la réglementation sécurité incendie s avère nécessaire du fait que : les technologies de construction employées pour les bâtiments en termes de matériaux, procédés et conception architecturale pour des besoins économiques et environnementaux sont en progrès constant ; les connaissances scientifiques relatives à la sécurité incendie s améliorent continuellement grâce aux travaux techniques réalisés à l échelle nationale et internationale. Face à une réglementation évolutive, il est indispensable que la profession de la construction métallique dispose en temps réel de solutions constructives adaptées et optimisées pour bâtir des ouvrages métalliques sûrs et compétitifs. En vue de répondre à ce besoin concret de la profession, le CTICM, par le biais de ses divers travaux d intérêt collectif (la R&D et la normalisation), mobilise des moyens significatifs permettant l élaboration d une gamme importante de documents normatifs et techniques (règles normatives, guides d application, recommandations professionnelles ) pour aider les constructeurs métalliques français à concevoir avec facilité et rapidité des ouvrages métalliques capables de satisfaire aux critères de sécurité imposés par la réglementation en vigueur. En parallèle, l implication active du Centre dans de nombreux travaux scientifiques de pointe sur la sécurité incendie bâtimentaire, tant au niveau national qu international, permet d une part de développer des démarches innovantes de construction fondées essentiellement sur la maîtrise réelle du risque incendie et la performance globale et réaliste des ouvrages métalliques en situation d incendie, et d autre part de mettre au point les outils de conception sur mesure facilitant l application sur le marché français des démarches avérées par des évaluations scientifiques et techniques. Toutefois, à l heure actuelle, certaines de ces démarche, bien qu offrant des avantages économiques pour les ouvrages en acier (avantages mis en évidence lors des projets réalisés sur les territoires français), demeurent malheureusement encore peu connues des acteurs de la construction métallique. Par conséquent, ce n est qu en combinant une communication accrue de ces démarches innovantes avec leur mise en application concrète que la profession arrivera à améliorer de façon progressive la compétitivité de la construction métallique. 3

4 STEEL THINKING GEMINI HD36 Portique automatique à commande numérique de perçage, fraisage, et de coupe thermique pour le travail de la tôle de grandes dimensions La GEMINI HD36 est un portique à commande numérique avancé pour le travail de la tôle, sa conception modulaire permet de réaliser des opérations de perçage, fraisage, marquage et de découpes thermiques (Oxycoupage + Plasma). De plus la GEMINI HD36 permet de réaliser des chanfreins en une seule opération grâce à une nouvelle technologie de tête orientable. Système automatique Les systèmes entièrement automatiques de fabrication pour l acier sont de plus en plus fréquents car ils fournissent: une réduction du besoin en compétences de haut niveau, un environnement de fabrication plus sécurisé, une diminution des heures / Tonne, une meilleure qualité, une augmentation de la production et une durabilité environnementale. Ficep est le premier fournisseur au monde pour les systèmes entièrement automatiques. ENDEAVOUR 1203DD Ligne de perçage La nouvelle gamme de produits ENDEAVOUR a été développée pour améliorer le processus de perçage des profilées (de 610 x 310 mm à 1220 x 610 mm). Elle assure une meilleure qualité et une productivité supérieure à celle d une ligne de perçage traditionnelle. Les trois têtes de perçages équipées de moteurs type «élèctrobroches» travaillent simultanément grâce à une course supplémentaire de 250 mm pour diminuer le mouvement des profilés. L ENDEAVOUR peut être proposée également pour des profilés de 2030 x 610 mm. Basée à Varese, Italie, Ficep est le premier fabricant de machines-outils pour l industrie de la construction métallique, avec des clients dans près de 90 pays dans le monde. La société offre la plus large gamme au monde de machines, à la fois pour la structure métallique et les industries de la forge.

5 SOMMAIRE Éditeur : CTICM - Centre Technique Industriel de la Construction Métallique Directeur de la publication : Christophe Mathieu directeur général du CTICM Rédactrice en chef : Isabelle Pharisier, chef du service publications Tél. : Imprimé en France AUA Paul Chenov P.28 Loison Fabrication et réalisation : MRGS, Tél. : CTICM Espace technologique L Orme des Merisiers Bâtiment Apollo Saint-Aubin Tél. : Fax : CMI est diffusé gracieusement à exemplaires. CMI, dans un souci de préservation de l environnement, est imprimé sur papier recyclable. La reproduction même partielle de tout matériel publié dans CMI est strictement interdite. Les annonceurs prennent l entière responsabilité des informations qu ils insèrent et déclarent être autorisés à les utiliser. Pour vous abonner gracieusement : EN COUVERTURE Le Vendéspace, à Mouilleron-le-Captif (Vendée) Le métal dans le geste architectural Actualités techniques APK Les 2 e Assises de la construction métallique 6 Actualités de nos organismes professionnels 8 Concours Culture Acier 2013 Une échappée belle tout en acier 8 Un nouveau lexique pour la construction métallique 11 Embarquement immédiat pour l acier 11 Dossier Sécurité Incendie Innovations et maîtrise du risque Contexte réglementaire en sécurité incendie 12 Moyens de justification classiques ou avancés pour le comportement au feu 13 Comportement au feu des planchers mixtes acier béton : méthode FRACOF 15 Modèle simplifié pour le calcul des flux thermiques vers les éléments verticaux 17 LOISON Une âme d artisan dans le corps d un groupe national Outils d aide à la vérification du comportement au feu des ouvrages métalliques 18 Développement durable Éteindre les bâtiments la nuit Arrêté sur l éclairage nocturne des bâtiments non résidentiels 20 Portrait Loison Une âme d artisan dans le corps d un groupe national 24 Sur le terrain Le Vendéspace, à Mouilleron-le-Captif (Vendée) Le métal dans le geste architectural 28 Publications Votre bibliothéque 34 Formations 38 Assistance technique 40 5

6 ACTUALITÉS APK Les 2 e Assises de la construction métallique Sur le thème «Partenariat écoles-entreprises : le grand pari de l acier», les 2 e Assises de la construction métallique, organisées par l APK, se sont déroulées à l ENS de Cachan, les 20 et 21 mars derniers, devant plus de 125 participants répartis de manière équilibrée entre le monde de l enseignement et celui de la profession. Retour sur ces deux journées riches en échanges Jean-Pierre Muzeau, Président de l APK Une trentaine de présentations a permis d aborder de nombreux sujets liés à l enseignement de la construction métallique et aux besoins de la profession en matière de formation. Parmi les thèmes traités, citons par exemple : --l état de la profession et ses activités avec, notamment, la présentation d ouvrages remarquables par leur complexité et qui mettent en valeur les qualités de l acier, --de l enseignement de la technologie au collège jusqu à la formation d ingénieurs soudage en passant des travaux pédagogiques ou des projets originaux et novateurs, --les débouchés qui s offrent aux jeunes diplômés avec un éclairage sur certains parcours professionnels dans les entreprises, --la richesse qu offre le système de formation initiale mais aussi celui de la formation par apprentissage et la formation continue, --les passerelles qui existent entre les formations d ingénieurs et d architectes, --les conséquences d une meilleure prise en compte des aspects de développement durable et des technologies qui s y rattachent. Le CTICM a été particulièrement bien représenté lors de des Assises puisqu il est à l origine de cinq exposés sur des thèmes variés allant du développement durable à la présentation du Label BlueMetalPlus tout en passant par le programme Skills, un aspect de conception parasismique et les formations proposées par le Centre, ses supports de diffusion et de communication. Une première table ronde, intitulée «Développement et perspectives de la construction métallique en Europe et au Maghreb» animée par des représentants de l Italie, de la Norvège, du Portugal, de la Suisse et du Maroc, était pilotée par le Professeur Federico Mazzolani de l université de Naples. Après un tour d horizon de l enseignement de la construction acier dans tous ces pays, l assistance a pu être sensibilisée à un problème important: si la France ne se positionne pas de manière plus percutante au plan international, d autres pays (le Portugal notamment) prêts à investir de nombreux marchés, se positionneront sur notre territoire (ce qui est d ailleurs la finalité de la mise en place des Eurocodes). Des remous dans l amphithéâtre ont montré une forme d agacement par rapport à ce problème. Il n en reste pas moins vrai que maintenant que les Eurocodes sont officiellement en vigueur, ils sont assez bien maîtrisés dans de nombreux pays européens alors que ce n est pas toujours le cas dans notre pays. Ceci justifie de manière encore plus flagrante les besoins importants de formation tous niveaux confondus. La seconde table ronde, «Liens emploi formation», pilotée par Thierry Kessenheimer du corps de l inspection de l Éducation nationale, était plus spécifiquement focalisée sur l enseignement en France. Elle a mis en évidence le besoin de 6

7 Actualités techniques rendre lisible notre secteur industriel dans les programmes pédagogiques et d agir pour le faire percevoir comme un domaine d excellence qui offre de très nombreux emplois à tous les niveaux de formation. Certains programmes et cursus de formation sont actuellement en phase de refonte au ministère de l Éducation nationale. Il est important d agir avant que ces programmes ne soient figés et donc qu il soit trop tard. D autres interventions ont été particulièrement remarquées. Citons par exemple : --l enseignement de la technologie au collège où l acier et les ouvrages d art représentent un thème attractif susceptible de susciter des vocations; --la présentation du projet «Construire sur Mars», émanant de l École polytechnique fédérale de Lausanne en Suisse, qui met un accent extrêmement fort sur toutes les notions de développement durable; --la présentation du musée de Lyon Confluence, du grand stade de Lille et de parkings aériens, projets dans lesquels l acier est mis en valeur de manière magistrale ; --les moyens de protection de l acier contre la corrosion ; --les cursus de formations ingénieur-architecte ou d ingénieurs par apprentissage qui ouvrent des voies nouvelles au sein de l enseignement supérieur pour former de futurs cadres de manière un peu moins traditionnelle que par le passé et avec des profils attractifs pour la profession. Complétées par les visites des stands où des exposants ont pu démontrer leur savoir-faire, ces assises ont permis, une fois encore, de réunir ces deux mondes complémentaires que sont l enseignement et la profession de la construction acier. Les échanges toujours très riches que permet ce genre de manifestation, démontrent la vitalité de notre secteur industriel et la volonté de tous ses acteurs d aller toujours de l avant malgré un contexte économique plutôt morose actuellement. Le rôle de l APK est de favoriser ce type d échanges entre les enseignants et la profession et de proposer des moments privilégiés pour partager les expériences, faire connaître les besoins et faire émerger des moyens d action. L objectif de la manifestation était de confronter des expériences, de faire le point sur l utilisation des nouvelles normes et règlements en entreprise et de leur enseignement dans les écoles. Ces assises représentent une étape importante dans la vie de l association et avant de penser à la 3 e édition qui devrait avoir lieu dans quatre ans, le prochain congrès thématique de 2015 sera bientôt être mis sur les rails. En 2011, le thème en était : l acier face aux séismes. Le prochain sera très probablement celui de l acier en situation d incendie. Vous ne manquerez pas d en être informés par le biais de CMI. Pour terminer, et à titre d information, sachez que l intégrale des Cahiers de l APK est maintenant disponible pour un prix très raisonnable. Pour tout renseignement ou pour commander les 5 DVD associés, nous vous invitons à contacter Marie-Christine Ritter à ConstruirAcier (tél. : ou Vous pouvez également utiliser cette adresse pour adhérer à l association, l APK n ayant de sens que si elle regroupe tous les intervenants de la construction métallique, les enseignants bien sûr, mais aussi la profession dans son ensemble. 7

8 ACTUALITÉS Actualités de nos organismes professionnels Concours Culture Acier 2013 Une échappée belle tout en acier And the winners are* C est à la Maison des Compagnons du devoir que s est déroulée, le 16 avril dernier, la cérémonie de remise des prix du Concours Culture Acier équipes affûtées ont eu 12 minutes pour convaincre 12 membres d un jury particulièrement impliqué Concevoir, imaginer, mettre en scène mille et moyens de franchir avec l acier toutes sortes de dénivelés, hauteurs d étages et autres obstacles verticaux : le défi proposé aux candidats futurs architectes d intérieur et designers pour ce huitième concours de Culture Acier a manifestement été relevé. Sur la ligne de départ, quelque 139 équipes issues des écoles d architecture intérieure et de design ont répondu présent. 44 projets ont été effectivement rendus pour la sélection du pré-jury le 12 mars dernier. Les 12 heureux élus ont ainsi eu le temps de peaufiner leur projet avant le grand oral du 16 avril. Réuni sous la houlette de Jean-Michel Wilmotte, architecte urbaniste et designer, le jury a dû batailler ferme pour départager et distinguer les lauréats. Et pour cause. Le thème du concours, «L Echappée belle», a visiblement inspiré les candidats qui ont présenté des projets aussi remarquables que divers. Des escaliers, une tour corse à sauvegarder, des franchissements à mémoire d épave, une passerelle sur les quais : autant d intentions différentes qui ont soulevé de beaux débats au sein du jury. L unanimité s est faite sur un point pourtant : la passion et l engagement avec lesquels les étudiants se sont plongés dans l aventure. Et puisqu il faut nécessairement des gagnants, voici le palmarès de cette édition Les lauréats 1 1er prix : Héritage, Xiajun Liu et Joris Poggioli, EFET Paris 2 2e prix : Fluctuat nec mergitur, Edouard Goga, Sandra Maarek, EFET Paris 3 3e prix : Tourbillon, Gabriel Bayle, Alice Cazes, Clémentine Roche, ENSAAMA-Olivier de Serres Prix spécial du jury : L Everest, Sohie Deltombe, Ecole Supérieure de 4 Design de Troyes Ribbon stairs, Marie-Agathe Paty, ESAD Orléans 5 Le jury Jean-Michel Wilmotte, architecte, urbaniste et designer, Wilmotte & Associes SA, Nuwar Babelian, architecte, designer d intérieur, Pascal Bonaud, architecte, Adam, José Da Silva, développement, Galvazinc, Pascal Girondeau, métallier, Compagnon du devoir, ISBM, Isabelle Jarreau, architecte d intérieur, Jan Meyer, journaliste, Métal Flash, Sylvain Rameau, promotion de l inox en Franceprogrès continu, APeram, Jean-Marc Schaffner, métallerie-ferronnerie, Schaffner, Valérie Dusséqué, responsable développement durable, ConstruirAcier, Nasrine Minoui, responsable enseignement, ConstruirAcier. *et les gagnants sont... 8

9 Actualités

10 ACTUALITÉS 10 Aeroscopia, Toulouse ConstruirAcier

11 Actualités Un nouveau lexique pour la construction métallique ConstruirAcier est particulièrement fière d annoncer la parution du Lexique de construction métallique et de résistance des matériaux, deuxième opus de la collection Les essentiels acier. Réalisé avec l appui technique de Jean-Pierre Muzeau et la collaboration de Bruno Chabrolin, Joël Raoul et l équipe de ConstruirAcier, ce nouvel ouvrage revisite en profondeur l ancien lexique de l Otua. L arrivée des Eurocodes, mais aussi l évolution de la construction métallique et de ses méthodes de calcul ont en effet nécessité de compléter l ancien lexique pour l adapter à la nouvel réglementation européenne. Aujourd hui plus complet et plus moderne, ce nouveau lexique propose aux élèves comme aux enseignants, aux jeunes professionnels comme aux plus anciens, aux entreprises comme aux bureaux d études, aux techniciens ou aux ingénieurs comme aux architectes, les définitions de plus de 1800 termes avec leur traduction anglaise pour pouvoir naviguer avec aisance dans le monde actuel de la construction métallique. Lexique de construction métallique et de résistance des matériaux 368 pages, éditions Eyrolles 35 À commander sur la e-boutique, Embarquement immédiat pour l acier Ils étaient 105 à se retrouver, le 19 avril dernier, sur le territoire d Airbus à Toulouse pour découvrir le chantier d Aeroscopia, le futur musée aéronautique de Toulouse-Blagnac, et à poursuivre la visite avec le hall d assemblage de l A380. Un événement de haut vol signé ConstruirAcier. Pour servir d écrin aux fleurons du patrimoine aéronautique, Aeroscopia vient tout naturellement se poser à Blagnac et tisser par son architecture un dialogue subtil avec le hall d assemblage hors-normes de l A380 qui lui fait face. A la longue rectitude de l usine d Airbus, d où sortent les plus gros porteurs contemporains, répond la volumétrie toute en courbes d un espace muséographique évoquant un fuselage d aéronef. Arrimé au sol et assemblé comme un meccano géant, le système constructif permettra une grande flexibilité d aménagement dans le temps pour l enrichissement des collections. L étude de la structure métallique intègre l éventualité d une extension doublant la surface au sol, ainsi que la possibilité de suspendre des aéronefs, plus petits en taille que les trois gros porteurs emblématiques, Concorde, Superguppy et A300B, autour desquels s organisera le parcours. Au programme des conférences : Présentation du projet Aeroscopia - Attentes et contraintes de la maîtrise d ouvrage : Véronique Thébault, Oppidea - Architecture du projet : Gérard Huet, Francis Cardete et Marie Laurent, Cardete Huet Architectes - Conception structurelle : Pierre Golab, Cabinet Jaillet-Rouby - Réalisation des structures métalliques : Olivier Teissie, Cabrol CM et Angelo Parra, Lanik Présentation architecturale et de l usine Jean-Luc Lagardère - A380 Cardete Huet Architectes, Cabinet Jaillet-Rouby et Technip TPS 11

12 DOSSIER Sécurité Incendie Innovations et maîtrise du risque À l heure d un intérêt croissant pour une approche plus réaliste et plus pragmatique de la problématique «incendie» dans les bâtiments, le CTICM, fort des nombreuses connaissances accumulées dans le domaine de la compréhension et de la modélisation des phénomènes liés à l incendie et au comportement au feu des structures, poursuit ses efforts pour apporter des solutions concrètes et toujours plus efficaces aux professionnels, avec comme objectifs constants la maîtrise du risque incendie et la sécurité des personnes. Ont collaboré à ce dossier : Gisèle Bihina Ingénieur recherche service recherche incendie CTICM Nicolas Henneton Chef du service recherche incendie CTICM Christophe Renaud Directeur de recherche incendie CTICM Christophe Thauvoye Chargé de recherche incendie CTICM Bin Zhao Directeur de la recherche et de la valorisation CTICM Depuis plusieurs décennies, la profession de la construction métallique s investit de manière continue pour améliorer la performance des ouvrages en acier face au risque d incendie. Les efforts scientifiques et techniques mis en œuvre ont permis de développer une large gamme de solutions innovantes et de méthodes de vérification, aboutissant à la réalisation d ouvrages métalliques non seulement plus sûrs mais aussi plus économiques. Les moyens sont nombreux : outils de vérification, procédures et méthodologies innovantes de justification, notamment en ingénierie de la sécurité incendie, une approche plus réaliste et plus pertinente pour la maîtrise du risque incendie. Après un état des lieux sur la réglementation de la sécurité incendie et les possibilités de justification du comportement au feu, ce dossier «incendie» donne des exemples récents de dispositions constructives ou de méthodes de calcul simplifiées relatifs au comportement en situation d incendie des ouvrages en acier. Le premier concerne la mise au point d un nouveau concept de réalisation pour les bâtiments à ossature métallique, consistant à ne protéger que partiellement les poutrelles métalliques d un plancher mixte acier-béton, et dont la robustesse a été mise en évidence par de nombreux essais aussi bien à échelle réduite qu à échelle réelle. Un deuxième exemple traite d une méthode simplifiée permettant de déterminer de manière réaliste les actions thermiques issues de feux de véhicules vers des poteaux dans les parcs de stationnement largement ventilés. Enfin, une description sommaire des outils techniques mis au point par le CTICM visant à traiter le comportement au feu des ouvrages métalliques offre une information utile concernant les éléments techniques sur lesquels la profession peut s appuyer dans leur réalisation des ouvrages métalliques. Contexte réglementaire en sécurité incendie D une approche descriptive à une approche «performantielle» : Vers une réglementation plus cohérente avec le risque réel d incendie dans les bâtiments En matière de sécurité incendie, pour des ouvrages courants, l approche la plus efficace consiste à se mettre en conformité avec les mesures descriptives exprimées dans des arrêtés ou décrets par les différents ministères français concernés (établissements recevant du public et immeubles de grande hauteur par le ministère de l intérieur, habitations par le ministère chargé de la construction, Installations classées pour la protection de l environnement par le ministère en charge de l écologie, lieux de travail par le ministère du travail, installations nucléaires par le ministère de l industrie ). Généralement, 12

13 Dossier ces exigences descriptives permettent de choisir les matériaux et systèmes constructifs souhaités, dans la mesure où les performances en termes de réaction au feu, résistance au feu, contrôle des fumées, sont respectées. Dans ce cas, en matière de résistance au feu des structures, les différentes méthodes de calcul simplifiées et par valeurs tabulées des eurocodes structuraux permettent de vérifier les performances requises aux structures métalliques et mixtes. Pour les ouvrages complexes, il est souvent très difficile, voire impossible, de respecter les mesures descriptives, il est recommandé d avoir recours à une approche d ingénierie de sécurité incendie (ISI) basée sur une analyse de risques réels des ouvrages. Une telle approche dite «performantielle» consiste à identifier les objectifs de sécurité à atteindre, puis à estimer les potentiels de danger d incendie et les conditions de développement probables du feu, et enfin à évaluer si la conception projetée permettra d offrir le niveau de sécurité recherché. Cette démarche nécessite, bien entendu, une plus grande maîtrise du domaine de compétence en matière de physique du feu (développement et propagation d incendie ainsi que ses effets), de comportement humain et de comportement au feu, mais elle permet de s affranchir des limites de la réglementation descriptive et une meilleure adéquation des mesures de protection et de prévention aux risques réellement encourus, laissant ainsi la créativité et l optimisation mieux s exprimer. Les études de conception sont plus onéreuses mais conduisent bien souvent à des économies substantielles pour la construction, tout en apportant le niveau de sécurité désiré. Selon les réglementations, ces ouvertures à l ingénierie de la sécurité incendie sont plus ou moins importantes, allant d une ouverture relativement large pour les installations nucléaires ou certaines ICPE, à une ouverture plus restrictive, sous forme de mesures compensatoires, pour les immeubles d habitation, en passant par des ouvertures substantielles en matière de désenfumage ou de comportement au feu pour les ERP. S agissant de l ingénierie du comportement au feu, l arrêté du 22 mars 2004 relatif à la résistance au feu des produits, éléments de construction et d ouvrages (modifié le 14 mars 2011) autorise le recours à l approche ingénierie pour les ERP, selon la procédure suivante : --définition des scénarios d incendie réel, qui doivent être validés par les autorités publiques compétentes ; --étude du comportement au feu : détermination des actions thermiques issues des scénarios d incendie vers les éléments de structure, détermination de l échauffement des éléments de structure, analyse du comportement mécanique des structures soumises à l échauffement et vérification de leur résistance ; --avis sur étude réalisé par un laboratoire agréé en résistance au feu ; --élaboration des conditions d exploitation du bâtiment relatives à la résistance au feu des structures étudiées sous forme d un cahier des charges. L arrêté modificatif de 2011 a de plus apporté les modifications suivantes : --le remplacement de versions ENV des parties «feu» des Eurocodes par les versions EN. Pour rappel, ces Eurocodes permettent notamment : de procéder à des analyses du comportement global permettant ainsi une évaluation plus précise du comportement au feu des ossatures métalliques et mixtes, de faire appel à des calculs avancés tant pour le transfert thermique que pour le comportement mécanique afin de vérifier la résistance au feu des ouvrages spécifiques en acier ou en construction mixte acier-béton ; --la disparation des DTU traitant du comportement au feu des structures, dans un délai de 3 ans après la date de parution de l arrêté (article 12 modifié) ; --la possibilité d utiliser d autres méthodes de calcul, qui viendraient en complément des Eurocodes, après avis favorable du CECMI (annexe II modifiée). Moyens de justification classiques ou avancés pour le comportement au feu Actuellement, différents types de méthodes peuvent être utilisés pour évaluer la performance mécanique des structures en acier et mixte acier-béton exposées au feu. En accord avec la classification adoptée dans les parties feu des Eurocodes, ces méthodes peuvent être classées en deux principaux groupes : 13

14 DOSSIER --les outils de calcul simplifiés (incluant les méthodes simplifiées et les méthodes par valeurs tabulées prédéfinies) ; --les modèles de calculs avancés. Les méthodes de calcul par valeurs tabulées sont les plus simples d application. Elles restent toutefois limitées à un ensemble très strict de conditions géométriques et conduisent à un dimensionnement des éléments du côté de la sécurité. Les modèles de calcul simplifiés fournissent plus de possibilités dans la vérification de la résistance au feu des éléments structuraux. Bien qu elles soient considérées comme simples, elles comportent toutefois un nombre relativement important de paramètres à prendre en compte dans le calcul manuel. En outre, comme pour les valeurs tabulées, la plupart des méthodes simplifiées, excepté celles applicables aux éléments métalliques, ne permettent le dimensionnement que dans la situation de l incendie conventionnel (feu normalisé représenté par courbe ISO 834), correspondant à des actions thermiques prédéterminées. Les modèles de calcul avancés permettent une estimation plus précise et plus réaliste du comportement au feu des structures, mais nécessitent le recours à des modèles numériques, fondés généralement sur la méthode des éléments finis. Leurs paramètres d entrée sont habituellement les données géométriques, les propriétés des matériaux, les conditions de chargement (charges incendie comprises) et les conditions aux limites des éléments de structure. Les grandeurs de sortie sont habituellement les temps de ruine, les contraintes et les déplacements des éléments. À l heure actuelle, il existe de nombreux modèles numériques (validés par rapport aux résultats d essais) capables de décrire adéquatement la réponse mécanique des éléments en acier ou mixtes acier-béton exposés au feu. L utilisation de ces différentes méthodes de calcul dépend principalement du type d approche qui est envisagée et de la précision recherchée. Le calcul du comportement mécanique des structures exposées au feu peut être réalisé suivant une des trois approches suivantes : --analyse par élément, dans laquelle chacun des éléments de la structure est vérifié en le considérant totalement séparé des autres éléments, la liaison avec les autres éléments est alors remplacée par des conditions aux limites appropriées ; --analyse d une partie de la structure, dans laquelle une partie de la structure est directement prise en compte en introduisant des conditions aux limites appropriées pour représenter sa liaison avec le reste de la structure ; --analyse globale de la structure, dans laquelle la totalité de la structure est considérée dans le calcul. Analyse par élément Analyse d'une partie de la structure Différentes approches pour l analyse du comportement au feu Par rapport à ces procédures d analyse précédentes, les remarques suivantes peuvent être faites : --l analyse par élément s applique aux éléments constitutifs de la structure (poteau, poutre, plancher, etc.). Elle est donc facile à utiliser, en particulier avec les méthodes de calcul simplifiées, et par conséquent très largement utilisée sous conditions d incendie normalisé. Les conditions de liaisons aux appuis et aux extrémités des éléments restent inchangées pendant toute la durée de l exposition au feu. Il en est de même des sollicitations aux appuis et aux extrémités des éléments, qui peuvent être obtenues à partir d une analyse globale de la structure à température normale ; --l analyse de parties de la structure ou l analyse globale de la structure considère au moins plusieurs éléments de la structure, si bien que l effet d interaction entre eux ainsi que la redistribution de charge des parties échauffées (parties affaiblies à l intérieur du compartiment en feu) aux parties froides (parties plus résistantes en dehors du compartiment en feu) peuvent être pris en compte directement et de manière précise. Par conséquent, l analyse d une structure globale Analyse globale de la structure 14

15 Dossier Conditions d application des procédures d analyse et méthodes de calcul pour la vérification du comportement au feu des structures Action thermique Incendie normalisé Incendie réel Méthode pour Analyse possible la vérification du Parties de Avis sur études comportement au feu Par éléments Structure globale structure Valeurs tabulées Oui Non Non Non Méthodes simplifiées Oui Si disponible Non Non Méthodes avancées Oui Oui Oui Oui Valeurs tabulées Non Non Non - Méthodes simplifiées Si disponible Non Non Oui Méthodes avancées Oui Oui Oui Oui Zone de compression («anneau») Zone de compression («anneau») permet d obtenir une estimation plus réaliste du comportement au feu de la structure. En règle générale, la vérification des structures vis à vis des exigences descriptives imposées au regard de la résistance au feu est réalisée à partir de chaque élément constitutif, en utilisant les modèles de calcul simplifiés. Par contre, le recours à l analyse globale ou par sousensemble qui nécessite l utilisation des méthodes de calcul avancées n est recommandé que pour des structures complexes ou dans le cas d une démarche avec les incendies réels. De telles justifications permettent, en particulier pour les grands ouvrages, de réaliser des économies conséquentes de coûts de protection incendie. Le tableau résume les différentes possibilités d application des méthodes de calcul disponibles. Comportement au feu des planchers mixtes acier béton : méthode Fracof Le comportement au feu des dalles mixtes acier-béton a fait l objet de nombreux travaux de recherche, parmi lesquels le projet européen Fracof. À l issue de ce projet, une méthode de calcul simplifié des dalles mixtes en situation d incendie dans un bâtiment à ossature métallique a été proposée. S appuyant sur des résultats expérimentaux tels que ceux de Cardington notamment, et l observation d incendies réels, cette méthode est une approche globale simplifiée puisqu elle tient compte des interactions entre les différents éléments de structure d un plancher mixte acier-béton. En situation d incendie, les déformations du plancher mixte acier-béton deviennent significatives, ce qui permet d activer un comportement spécifique de la dalle mixte dit «effet de membrane» en présence Zone de traction Zone de traction d une nappe de treillis soudé continue dans les deux directions. En effet, en raison des grands déplacements, la dalle simplement appuyée verticalement sur ses quatre côtés est soumise à des efforts de traction en partie centrale, équilibrés en périphérie par un anneau de compression. De ce fait, aucun apport des appuis périphériques aux efforts horizontaux n est nécessaire à l équilibre de la dalle. En raison de la faible résistance du béton en traction, il est donc primordial de placer un treillis d armature pour pouvoir activer ce mécanisme, et d assurer le maintien vertical du périmètre de la dalle. Dans le cas d un bâtiment réel, le comportement sous effet de membrane du plancher global est fortement modifié par la présence des poteaux, ceuxci constituant des appuis verticaux intérieurs. Par conséquent, la méthode implique une division du plancher en zones rectangulaires, délimitées par des poutres assemblées à des poteaux, ces éléments étant nécessairement protégés pour assurer le maintien du plancher étudié. Ce dernier est donc représenté par une de ces zones rectangulaires pouvant inclure des solives mixtes non connectées aux poteaux et non-protégées. Le modèle de calcul simplifié est basé sur les propriétés thermiques et mécaniques de l acier et du béton définies dans la partie feu de l Eurocode 4. 15

16 DOSSIER Solives non protégées Solives non protégées Poutres protégées Poutres protégées Zone de dimensionnement Zone de dimensionnement La capacité portante initiale est d abord estimée à partir de la théorie plastique des lignes de rupture, une approche classique pour évaluer la résistance d une dalle en béton armé appuyée sur ses quatre côtés. Un coefficient de majoration est ensuite déterminé à partir d une flèche du plancher résultant du gradient de température sur l épaisseur de la dalle d une part, et de la déformation mécanique du plancher d autre part. La capacité portante définitive de la dalle sous effet de membrane est finalement calculée en multipliant sa capacité portante initiale par le coefficient de majoration. En présence de solives intérieures dans la zone de calcul étudiée, leur contribution à la résistance mécanique suivant les principes de la partie feu de l Eurocode 4 est ajoutée à la capacité portante majorée de la dalle pour obtenir la résistance mécanique globale du plancher. La méthode propose également de déterminer la température critique des poutres périphériques protégées. Avantages économiques : selon la méthode Fracof, seuls les poteaux et les poutres qui leur sont connectées nécessitent l application d une protection antiincendie. Dans le cas d un projet concret, cette protection partielle des éléments de l ossature du bâtiment permet ainsi de réaliser des économies substantielles de matériaux de protection. Le concept de mobiliser l effet de membrane d un plancher mixte acier-béton en situation d incendie a déjà été utilisé pour la réalisation des ouvrages métalliques en Europe, un bel exemple en est la tour du London Bridge (tour «Shard») à Londres. Plus haut gratte-ciel d Europe occidentale, à ce jour, la tour mesure 310 m de haut. Elle accueille des bureaux, des commerces, des appartements haut de gamme, un hôtel, des restaurants ainsi qu une galerie offrant une vue panoramique de Londres. En France, cette méthode a été soumise au CECMI et est en cours de validation. Elle peut toutefois être appliquée aux projets concrets de construction métallique sous réserve d un avis de chantier favorable. Tour Shard, Londres 16

17 Dossier Modèle simplifié pour le calcul des flux thermiques vers les éléments verticaux Depuis la publication en 2003 d un guide pour la vérification du comportement au feu des parcs de stationnement largement ventilés en superstructure métallique et la parution de l arrêté du 9 mai 2006 relatif au règlement de sécurité contre les risques d incendie et de panique des parcs de stationnement couverts (Journal officiel n 157 du 8 juillet 2006), de nombreux parcs de stationnement aériens en ossature mixte acier-béton non-protégé ont été construits en France à l aide d une approche s appuyant sur l ingénierie du comportement au feu considérant l incendie réel des véhicules au lieu d une action thermique conventionnelle (courbe température-temps normalisée). Les différents aspects de calcul techniques utilisés dans cette approche pour l élaboration du guide de vérification précités, notamment pour les scénarios d incendie et les actions thermiques, ont été validés par les autorités publiques compétentes. Les ossatures des parcs de stationnement multiétagés sont constituées nécessairement des éléments de structure comme les poutres, les poteaux et les dalles de plancher. Dans l élaboration du guide de vérification, une méthode spécifique de calcul a été adoptée pour déterminer les actions thermiques pouvant impactées les différents éléments de structure sous feux localisés des véhicules au sein des parcs de stationnement largement ventilés. Cette méthode, originellement développée pour des éléments de structure horizontaux, en se basant sur la méthode de calcul d Hasemi, a été étendue de manière approximative et largement majorante pour fournir des actions thermiques pour les éléments de structure verticaux, tels que les poteaux. ArcelorMittal et le CTICM ont développé ensemble, au travers d un projet de recherche commun, un modèle simplifié, scientifiquement plus juste et plus réaliste, pour le calcul des actions thermiques vers des éléments de structure verticaux (dans ou hors des flammes). La méthode de calcul améliorée prend en compte des paramètres tels que la position des véhicules en feu, le scénario incendie, la géométrie de la structure ou encore l influence du vent lors de l incendie. La validation de cette méthode s est faite par comparaison avec les résultats fournis par le modèle de calcul avancé de simulation du feu FDS sur un grand nombre de cas représentatifs de parkings aériens en France. Selon cette méthode, dont une description est disponible dans la Revue construction métallique 1, les actions thermiques pour les flux thermique sur les poteaux sont inférieures à celles calculées avec la méthode existante tout en restant les résultats du côté de la sécurité. À l avenir, cette méthode sera applicable, le cas échéant, aux projets concrets de construction des parcs de stationnement basés sur un dimensionnement à l aide d une étude d ingénierie du comportement au feu. Toutefois, l absence de modèle apte à prédire avec efficacité les actions thermiques résultant de feux localisés sur les éléments verticaux n est pas propre aux seuls parcs de stationnement largement ventilés. Par exemple, l Eurocode 1 partie 1-2, relative aux actions en cas d incendie, contient une annexe spécialement dédiée aux feux localisés mais n apporte pas de solution spécifique pour les éléments de structure verticaux. Il y a donc un vide pour les bâtiments dans lesquels un incendie généralisé ne peut se développer (aéroport, gares, halls d exposition, grands volumes ) et où l utilisation de modèles de zone ne convient pas (des outils tels qu Ozone, par exemple, visent à prédire le développement d un feu généralisé à tout le compartiment). De la même manière, divers projets de recherche récents ont abouti au développement de méthodes de calcul des actions thermiques en cas de feu localisé, mais aucune ne permet un calcul satisfaisant de ces actions pour des éléments verticaux. En effet, dans ces méthodes, de nombreux phénomènes, qui ne sont pas explicitement pris en compte, jouent un rôle majeur (élément entouré ou non voire partiellement dans les flammes, interaction des flammes avec le plafond, position relative de l élément par rapport au feu, ou encore le vent dans le cas des parkings Exemple de simulation numérique réalisée lors de la validation de la méthode de calcul simplifiée 1. Méthodologie pour le calcul du flux reçu par un élément vertical dans le cas d un feu localisé dans un parking aérien, Revue construction métallique, n

18 DOSSIER aériens). Jusqu à présent, le seul recours possible est d utiliser des méthodes de calcul avancées qui sont complexes et coûteuses (CFD par exemple). Partant de ce constat et en remarquant également que le modèle développé pour les feux localisés dans les parkings aériens prend en compte de nombreux phénomènes, qu il s appuie sur de nombreux éléments déjà présents dans l Eurocode, et enfin que sa formulation est généraliste, il est apparu naturel de lancer un projet de recherche européen s appuyant sur ce modèle afin de l étendre et de le valider pour des bâtiments autres que les parkings aériens. Ce projet de recherche européen, nommé Locafi a débuté en Il a pour objectif l intégration de cette méthode dans la prochaine version des eurocodes. Outils d aide à la vérification du comportement au feu des ouvrages métalliques En général, les bâtiments sont habituellement soumis à des exigences de stabilité au feu de différents niveaux selon leur destination. Afin d apporter une aide à la conception des bâtiments à structure métallique ou mixte acier-béton, le CTICM, en collaboration avec les autres acteurs de la construction métallique, a développé de nombreux outils techniques permettant de justifier facilement les niveaux de performance au feu requis. Guide R15 - «Méthode de justification d une stabilité au feu de ¼ heure» Le guide permet de vérifier rapidement si la structure d un entrepôt en ossature métallique à simple rez-de-chaussée est stable au feu 15 minutes (sous feu normalisé) sans protection rapportée (1). Les méthodes proposées sont fondées principalement sur la partie feu de l Eurocode 3. Elles couvrent les différents composants habituels de la structure métallique des entrepôts, tels que les portiques constitués de profilés standards laminés à chaud, les portiques en profilés reconstitués soudés, les portiques composés de poutres treillis et les pannes en profilés standards laminés à chaud ou en profilés minces formés à froid de type Sigma ou Zed. Afin de faciliter leur utilisation, les méthodes proposées dans le guide sont intégrées dans le logiciel R15 qui peut être librement télécharger sur le site internet du CTICM (www.cticm.com). Guide de vérification des entrepôts en structure métallique en situation d incendie : Ce guide fournit des règles de calcul et des recommandations permettant de démontrer facilement si la structure d un entrepôt en charpente métallique à simple rez-de-chaussée respecte les exigences définies pour le comportement structural, introduites dans plusieurs arrêtés ministériels ayant traits aux entrepôts couverts. En particulier, les règles de calcul simplifiées et des dispositions constructives proposées dans le guide visent à ce que : la ruine d une partie de la structure en cas d incendie n entraîne pas la ruine en chaîne de la structure du bâtiment, ni celle des murs coupefeu implantés dans le bâtiment (2), ne conduit pas à l effondrement de la structure vers l extérieur. Les recommandations et les conseils techniques apportés pour la conception des murs coupefeu peuvent être appliqués à tous les bâtiments à simple rez-de-chaussée à ossature métallique de conception courante (entrepôts, centres commerciaux, etc.). Pour des conceptions plus spécifiques, il est toujours possible de recourir à l ingénierie du comportement au feu pour laquelle le CTICM possède les outils et les compétences nécessaires. Guide de dimensionnement au feu des parkings aériens en acier Ce guide, financé par ArcelorMittal, donne des recommandations et des conseils techniques permettant de concevoir et de dimensionner rapidement des parkings aériens en acier selon la procédure réglementaire relative à l ingénierie du comportement au feu s appuyant sur des scénarios d incendie réel de véhicules. En particulier, le guide fournit sous formes 1 Bâtiment de plain-pied en charpente métallique sans protection rapportée 18

19 Dossier 2 4 Mode de ruine d une charpente métallique exposée au feu Parking aérien en acier sans protection rapportée d abaques les dimensions minimales des éléments de structure (dalles, poutres principales, solives, poteaux) permettant d assurer les niveaux requis de performance au feu, pour différentes conceptions standards de parkings aériens (caractérisées par une trame structurelle simple et répétitive). Le guide peut être obtenu sur demande auprès d ArcelorMittal ou du service incendie du CTICM. Logiciel Potfire Le logiciel Potfire permet d évaluer rapidement le temps de stabilité au feu normalisé des poteaux mixtes en profil creux remplis de béton non protégés. Conformément au code de la construction et à l arrêté de 14 mars 2011 modifiant l arrêté du 22 mars 2004 relatif à la résistance au feu des produits, les éléments de construction et les ouvrages qui autorisent le recours aux normes nationales de la série P 92 (DTU) et aux versions EN des Eurocodes avec leurs annexes nationales pour justifier la résistance au feu des structures exposées au feu, deux versions différentes, différenciées par leur intitulé, sont actuellement disponibles et mises à disposition sur le site internet du CTICM. Poteaux mixtes La version «PotFire_DTU» (V1.1) est basée sur les règles de calculs données dans le DTU «Calcul du comportement au feu des poteaux mixtes (acier + béton)». La version «POTFIRE_EN FNA» (V3.0) est basée sur les règles de calculs données dans l Annexe nationale française de la version EN de l Eurocode 4 partie 1-2. Guide d application et logiciel Fracof Cet outil permet d évaluer la capacité portante de planchers mixtes partiellement protégés en situation d incendie par prise en compte des effets de membrane dans la dalle. Il s applique aux bâtiments en ossature métallique avec un plancher mixte acierbéton, dimensionnés et construits conformément aux exigences des Eurocodes (5). 5 3 Bâtiment multi-étagé avec plancher mixte partiellement protégé 19

20 DURABLE Éteindre les bâtiments la nuit Arrêté sur l éclairage nocturne des bâtiments non résidentiels Dans une optique de développement durable, un nouveau texte de loi vient renforcer les mesures déjà prises en faveur d une utilisation rationnelle de l énergie : l arrêté du 25 janvier 2013 encadre l utilisation des éclairages nocturnes des bâtiments à usage non résidentiel. Il entrera en vigueur le 1 er juillet Constructeurs métalliques et dirigeants d entreprises, les bâtiments de votre exploitation correspondent au champ d application de cet arrêté : vous êtes donc soumis à ses dispositions! Constructeurs métalliques et fournisseurs de bâtiments complets (ou de parties d ouvrages), votre principal marché concerne les bâtiments non résidentiels (dont le commercial) : vos clients sont concernés par ces mêmes exigences et vous pouvez donc les conseiller sur le sujet! Cet article détaille pour vous tout ce qu il faut savoir sur ce nouvel arrêté, afin de rendre conforme vos installations et conseiller au mieux vos clients! Thibault Maquenhem, ingénieur service développement durable L arrêté du 25 janvier 2013 vient encadrer l utilisation des éclairages nocturnes des bâtiments à usage non résidentiel. Il entrera en vigueur le 1 er juillet Cet arrêté concerne une part importante du parc immobilier français : bâtiments industriels et artisanaux, bureaux, commerces, bâtiments d enseignement, restaurants, gymnases et salles de sports, établissements de santé, tribunaux et palais de justice Il s applique aux bâtiments neufs comme aux bâtiments existants, mais ne concerne pas tous les éclairages de bâtiments et d infrastructures (voir dans l encadré page 22, la rubrique: «Cas de nonapplication de l arrêté du 25 janvier 2013») Plus précisément, ce texte de loi s applique aux installations d éclairage des bâtiments non résidentiels concernant : --l éclairage intérieur émis vers l extérieur de ces bâtiments, --l illumination des façades de bâtiments (éclairage extérieur), à l exclusion : --des installations d éclairage destinées à assurer la protection des biens lorsqu elles sont asservies à des dispositifs de détection de mouvement ou d intrusion, --des réverbères d éclairage public des collectivités apposés en façade qui sont destinés à éclairer la voirie. Si une installation d éclairage, destinée à assurer la protection de biens, n est pas équipée d un dispositif de détection de mouvement ou d intrusion, la mise en conformité doit être effectuée avant le 1 er juillet 2013! On notera que les prescriptions de cet arrêté ne s appliquent pas à la publicité lumineuse et aux enseignes lumineuses (article R du Code de l Environnement). Selon la réglementation en vigueur, les utilisateurs d enseignes lumineuses pourront donc continuer à les utiliser sans restriction après le 1 er juillet

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