Sécurité incendie : note explicative

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1 Sécurité incendie : note eplicative Sommaire 1. Rappel des dispositions réglementaires et eigences liées au éléments de maçonnerie. 2. Caractéristiques des éléments de maçonnerie 2.1. Capacité portante R 2.2. Etanchéité E 2.3. Isolation thermique I. 3. Performances des éléments de maçonnerie 3.1. Maçonnerie et stabilité au feu (SF) 3.2. Maçonnerie et degré pare-flamme (PF) 3.3. Maçonnerie et degré coupe-feu (CF). 4. Essais de détermination de la résistance au feu des murs en maçonneries. 5. Scénario d incendie. 6. Essai des murs porteurs sous chargement mécanique (chargement centré/ecentré) 6.1. Note technique 6.2. vis CECMI. 1

2 1. Rappel des dispositions réglementaires et eigences liées au éléments de maçonnerie Les eigences essentielles pour la limitation des risques, en cas d incendie, sont énoncées par la Directive Produits de Construction (89/106/CCE) : "Les constructions doivent être conçues et réalisées de façon telle qu en cas d incendie : la capacité portante de la construction puisse être assurée pendant une durée déterminée ; la formation et la propagation du feu et de la fumée dans le bâtiment soient limitées ; la propagation du feu au constructions voisines soit limitée ; les occupants puissent quitter l ouvrage indemnes ou être secourus d une autre manière ; la sécurité des équipes de secours soit prise en considération". u plan national, l arrêté modifié du 31 janvier 1986 et l arrêté modifié et complété du 25 juin 1980 définissent les dispositions générales de sécurité contre l incendie respectivement dans les bâtiments d habitation et les établissements recevant du public. Ces tetes réglementaires fient notamment les niveau d eigence des éléments de maçonnerie. Les niveau d eigence varient selon l importance du bâtiment. Les tableau ci-après illustrent ces dispositions pour les bâtiments d habitation : 2

3 2. Caractéristiques des éléments de maçonnerie 2.1. Capacité portante R Les structures doivent être conçues et réalisées de façon qu elles conservent leur fonction de portance pendant l eposition au feu. Le critère R est supposé être satisfait tant que la fonction de portance est maintenue, pendant toute la durée requise d eposition au feu, c est à dire que l élément continue à maintenir sa capacité à soutenir la charge appliquée Etanchéité E Les structures doivent être conçues et réalisées de façon qu elles ne produisent aucune perte d étanchéité, afin de prévenir le passage des flammes et des ga chauds dans l élément, ainsi que l apparition de flammes sur le côté non eposé. Le critère E est supposé être violé dès le passage des flammes et des ga chauds au travers de l élément Isolation thermique I Les structures doivent être conçues et réalisées de façon qu elles ne produisent aucune perte d isolation, afin de limiter la montée en température de la face eposée, dans les limites de niveau spécifiées. Le critère I est supposé être satisfait tant que la température moenne de la face non eposée n augmente pas de plus de 140 K, et que la température maimale en tout point de cette surface n ecède pas 180 K, par rapport à la température initiale. Lorsque le critère d instabilité structurale est violé, les critères d isolation et d étanchéité sont automatiquement considérés comme violés aussi. 3. Performances des éléments de maçonnerie Selon les fonctions et le rôle qu est appelée à jouer une maçonnerie au cours d un incendie, son classement peut relever de trois catégories : 3.1. La maçonnerie doit être stable au feu (SF) : seul le critère 1 est requis Le degré de stabilité au feu est le temps pendant lequel un bâti conserve ses caractéristiques mécaniques. Le degré de stabilité au feu est nommé : SF (classement français), R (classement européen) La maçonnerie doit être pare-flamme (PF) : les critères 1 et 2 sont requis Le degré pare-flamme est défini par le temps pendant lequel un bâti est stable au feu, tout en étant étanche au flammes et au ga inflammables. Le degré de pare-flamme est nommé : PF (classement français), E ou RE (classement européen) La maçonnerie doit être coupe-feu (CF) : les critères 1, 2 et 3 sont requis (dans le cas des cloisons et murs non porteurs seuls les critères 2 et 3 sont requis). Le degré de stabilité au feu est défini par le temps pendant lequel un bâti est stable au feu, pareflamme, tout en assurant l isolation thermique lors de l incendie. Le degré de coupe-feu est nommé : CF (classement français), EI ou REI (classement européen). 3

4 < 140 C (en moenne) ou 180 C sur un seul point SF PF CF Chaleur Ga + Flammes Ga + Flammes + Chaleur Définition des critères de résistance au feu. Ces critères de performance peuvent être déterminés de trois manières : par essai, par calcul ou par valeurs tabulées selon l eurocode 6 partie 2 (NF EN ). En France, depuis l apparition des référentiels d essai et de classement en matière de résistance au feu (arrêtés du ministère de l intérieur du 5 janvier 1959, 21 avril 1983, 3 août 1999, 22 mars 2004), les justifications des performances des éléments de construction, utilisées par les professionnels du bâtiment, doivent être constituées par des procès-verbau de classement émis par les laboratoires agréés, en application des dispositions en vigueur (normes nationales et européennes NF EN , NF EN , NF EN et NF EN ). Chaque procès-verbal issu d un essai isolé spécifie une configuration de mur particulière : une composition et une forme géométrique de bloc, une composition de mortier, une largeur et une hauteur maimale, une configuration de charge, etc., Les valeurs de résistance au feu sont eprimées soit en heures (CF 1/2 à 3 h), soit en minutes (EI 30 à EI 180). 4. Essais de détermination de la résistance au feu des murs en maçonneries La méthode généralement utilisée pour déterminer la résistance au feu consiste à faire un essai normalisé soit sur un échantillon représentatif de l ensemble de construction, soit sur la structure. Des fours spéciau ont été conçus pour évaluer les différents tpes d éléments de construction : planchers et toits, poteau structurau, murs, cloisons Les dimensions de l échantillon doivent être de grandeurs réelles. Ce procédé d évaluation n est utilisable que pour les éléments de petites dimensions, i.e. inférieures à 3 m pour chaque côté, à cause des limites des fours standards. Dans le cas des grands éléments dont la dimension linéique dépasse 3 m, il convient de réaliser le test sur un segment réduit, dont la dimension linéique est inférieure à 3 m. Pour les murs en maçonnerie, sauf eigences particulières, les éléments représentatifs ont des dimensions de 3 3 m 2. La maquette est insérée dans un cadre métallique ou en béton, la face eposée du mur étant celle faisant face au flammes. 4

5 Mur Face non eposée Face eposée Four Schéma de l essai au feu : four et élément testé. Dans le cas des murs non porteurs, qui assurent seulement une fonction de séparation entre les différentes pièces de l appartement, le cadre d essai est fermé. La maquette se trouve à l intérieur du cadre, au contact duquel elle est maintenue par le biais de couches de mortier appliquées sur les trois bords (supérieur, inférieur et latéral). Un des bords latérau est isolé du cadre par une couche isolante (laine de roche, par eemple). Mortier Isolant - Mur testé Cadre de support Schéma d essai d un mur non porteur Dans le cas des murs porteurs, une charge verticale est appliquée sur le bord supérieur de la maquette, selon une configuration déterminée. Les deu bords latérau sont isolés, par rapport au support, par des couches isolantes d épaisseur suffisamment importante pour que ses déformations, au cours de l eposition au feu, soient libres (épaisseur de l ordre 40 mm, le plus souvent). 5

6 Poutre distribution de charge verticale - Mortier Mur testé Cadre de support Isolant Schéma d essai d un mur porteur Sur la face non eposée et dans les briques, des thermocouples et des capteurs de déplacement sont installés, pour mesurer et enregistrer les données permettant de quantifier les critères de résistance au feu. Les procédures détaillées sont données dans les normes NF EN , NF EN et NF EN Scénario d incendie Pendant l essai au feu, la température dans le four est réglée de telle façon que celle mesurée par un thermocouple situé à 10 cm devant la face eposée du mur, satisfasse à un scénario spécifique. En effet, les eigences sont différentes, selon la fonction du mur. Des "modèles feu" sont proposés dans la norme NF EN Pour les éléments utilisés dans les bâtiments, et dans le cas de l incendie pleinement développé dans un compartiment, l évolution de la température peut être simulée par la relation suivante, appelée "courbe normalisée température/temps" selon la norme NF EN T 345log10 8t 1 20 où : T est la température moenne du four, en degré Celsius ; t est la durée d eposition, en minutes. 6. Essai des murs porteurs sous chargement mécanique (chargement centré/ecentré) 6.3. Note technique Dans le cas des charges centrées, le déplacement horiontal à mi hauteur du mur est dû centrée th essentiellement à la dilatation thermique u u. 6

7 N N M th u M u th u centrée ecentrée Dans le cas des charges ecentrées, le déplacement horiontal à mi-hauteur du mur est égal à la combinaison du déplacement dû à la dilatation thermique et celui dû au moment fléchissant ecentrée M th u u u. Sous chargement ecentré, le mur a tendance à se déformer vers l etérieur (tant qu il n est pas soumis au feu). En situation d incendie, il s incurve vers le côté feu (à l intérieur, dans ce cas). De la sorte, les déplacements u et u ont des signes opposées. On peut donc déduire que u ecentrée u centrée M configuration la plus défavorable. th. insi, pour le cas du feu situé à l intérieur, l essai avec charge centrée constitue la 6.2. vis CECMI Etrait du procès-verbal de la réunion du 14 juin 2011 du Comité d Etude et de Classification des Matériau et Eléments de Construction par rapport au danger d Incendie : «La procédure d essai NF EN ne préjuge pas de l usage final qui sera fait du mur testé et la position des charges est laissée à l initiative du demandeur de l essai. Jusqu à présent, la plupart des essais sont faits avec charge centrée. Si les faits sont avérés, la DSC* s étonne que des bureau de contrôle formulent des eigences avec charges ecentrées, qui ne lui semblent pas fondées en droit». * Direction de la Sécurité Civile 7