Essais de résistance au feu

Essais de résistance au feu Cloisons 98-48 avec plaques de plâtre EI60 (coupe feu 1heure) DTU 25-41 Livret technique 4 - Octobre 2009 Le Service Recherche & Développement

SOMMAIRE Préambule page 3 Construire en sécurité page 4 La réglementation page 5 Réaction au feu des matériaux page 6 Résistance au feu des ouvrages page 7 La prescription des ouvrages page 8 Les PV des laboratoires page 10 2

PREAMBULE Toute construction nécessite d assurer la sécurité des biens et des personnes contre le feu dont les conséquences peuvent être catastrophiques. Il est nécessaire de respecter les différents règlements qui imposent des exigences particulières aux bâtiments selon leurs destinations. La réglementation contre l incendie se réfère à deux critères essentiels : la réaction au feu pour les produits et la résistance au feu pour les ouvrages. Ils se mesurent par des PV d essais réalisés en laboratoire qui en précisent les classements. Par exemple : pour les cloisons, il existe un essai de résistance au feu qui en détermine son classement anciennement appelé «coupe-feu». En collaboration avec la FFB, le GIOFS* a réalisé en laboratoires certifiés une série d essais de cloisons dans un montage conforme au DTU. Ces essais évaluent l influence de l ossature, lorsque les caractéristiques de l acier et les profilages sont similaires et de marque NF. On pourra trouver ci-après les résultats des essais pour SPP qui confirment des résultats identiques à ceux des fabricants de la plaque. Cette étude peut permettre au prescripteur d évaluer les résultats estimés sur les cloisons existantes du DTU. * Groupement des Industriels d Ossatures pour la Filière Sèche 3

CONSTRUIRE EN SECURITE Afin de se protéger au mieux contre le risque d incendie, il est nécessaire de connaître et de comprendre aussi bien sa naissance que son développement. 1. Le triangle du feu : Pour qu un feu prenne naissance, 3 conditions doivent être réunies simultanément : Présence d un combustible : matière inflammable de type solide (bois, charbon papier, ), liquide (essence, alcools, ) ou gazeux (butane, propane, ). Présence d un comburant : matière qui permet la combustion (oxygène, air, etc.) Présence d inflammation : sources d énergie nécessaires au démarrage de la combustion (flamme, étincelle ). Ces 3 composantes sont représentées graphiquement sous forme d un triangle du feu : Combustible Comburant 2. Le pouvoir calorifique supérieur C'est la chaleur libérée par la réaction de combustion d'un kilogramme de combustible. Il est souvent exprimé en équivalent de kg de bois. P.C.S. Roche Laine de roche Papier Bois (sapin) Polyuréthane Polystyrène Essence Gasoil expansé En kj/kg 0 1250 17000 17000 26000 42000 42000 Equivalence en Kg de bois Source d énergie 0 0.07 1 1 1.5 2.5 2.5 3. Le déroulement en 3 phases La période de développement : montée en température La période d incendie entraînant souvent un embrasement L extinction lorsqu il n y a plus de matériaux combustibles ou provoquée par l intervention des pompiers 1 Développement 0 Incendie Extinction 4. Les protections actives et passives ACTIVES Détecteur, alarme, extincteur, RIA, Désenfumage mécanique PASSIVES Utilisation de matériaux peu combustibles, protection des structures, limitation des propagations, cloisonnement désenfumage naturel. 4

LA REGLEMENTATION Pour la sécurité des Personnes Les mesures contre les risques d incendie sont applicables à tous les établissements, quelque soit l ancienneté des constructions et installations. C est la Commission de Sécurité qui est chargée de vérifier le respect des normes dans les établissements. Elle évalue le niveau de sécurité à obtenir dans l établissement et analyse les risques au vu des installations et rapports d expertises qui lui sont communiqués. Les constructions sont définies par des classifications qui imposent des critères réglementaires de résistance au feu, on peut noter les familles suivantes : Les bâtiments d habitation Ils sont classés en 4 familles selon leur type : individuel ou collectif et vont jusqu à 50 m de hauteur. Les établissements recevant du public E.R.P. Lieux publics ou privés accueillant des clients ou des utilisateurs autres que les employés. L'activité, ou «type», est désignée par une lettre, par exemple : o o o o o o o J : Structures d accueil pour personnes âgées ou personnes handicapées M : Magasins de vente, centres commerciaux N : Restaurants et débits de boissons O : Hôtels et pensions de famille R : Établissements d'enseignement, colonies de vacances W : Administrations, banques, bureaux X : Établissements sportifs couverts La capacité, ou «catégorie», est désignée par un chiffre défini par l'article R123-19 du Code de la construction et de l'habitation: 1re catégorie : au-dessus de 1 500 personnes ; 2e catégorie : de 701 à 1500 personnes ; 3e catégorie : de 301 à 700 personnes ; 4e catégorie : 300 personnes et au-dessous. Les immeubles de grande hauteur I.G.H. La hauteur est supérieure à 50 mètres pour les immeubles à usage d'habitation et à 28 mètres pour les ERP. Les bâtiments industriels Doivent satisfaire aux exigences relatives aux dispositions concernant la sécurité et la santé applicables aux lieux de travail et aux installations classées. Pour la sécurité des Biens Il faut se référer aux régles, pour la couverture des risques, rédigées par les compagnies d assurances. Ces dernières demandent de prendre toutes les mesures nécessaires pour limiter le sinistre et sauvegarder les biens garantis. Ce qui passe par des contraintes de choix de matériaux. 5

REACTION AU FEU DES MATERIAUX Les matériaux sont définis par la réaction au feu qui est la caractéristique d inflammabilité propre au matériau ou au produit. En France il existe un classement, composé de 6 catégories, qui définit la réaction au feu des matériaux : M0 " incombustible " M1 " non inflammable " M2 " difficilement inflammable " M3 " moyennement inflammable " M4 " facilement inflammable" M5 " très facilement inflammable" Ce système va disparaître petit à petit du fait de la mise en application de la Directive Produit de Construction (DPC) qui impose le marquage CE sur ces produits. Il va faire place au système de classification européen appelé : Euroclasse et les classes A1 à F remplacent M0 à M4. Euroclasses selon NF EN 1350-1 A1 A2 A2 à B C D Toutes les classes autres que E, D2 et F Equivalence classement M exigence Incombustible M0 M1 M2 M4 (non gouttant) M4 Extrait de la norme EN14195 «Lorsqu il est prévu d utiliser des éléments d ossatures métalliques dans des situations exposées au feu dans des ouvrages de construction de bâtiments et que ces éléments ne sont pas revêtus d un matériau organique, ils doivent être classés en Euroclasse A1 (aucune contribution au feu) sans être soumis à essai 1).» 1) Voir la décision de la Commission 96/603/CE, telle qu amendée. 6

RESISTANCE AU FEU DES OUVRAGES Les ouvrages sont classés selon leur performance de résistance au feu, c est-à-dire le temps durant lequel l'élément de construction joue son rôle de limitation de la propagation. Des essais réglementaires dans des laboratoires officiels permettent d obtenir les classements de résistance au feu définis dans l arrêté du 22 mars 2004. La réglementation française classe les éléments de construction en 3 catégories : Stable au feu (SF) qui concerne la stabilité mécanique des éléments de construction n'ayant qu une fonction porteuse, tels que les poteaux, les poutres ou les tirants. Pour ces éléments, la résistance au feu se définit comme la durée pendant laquelle l élément, soumis aux conditions d'incendie conventionnelles, est capable de résister à la charge mécanique appliquée. Pare-flammes (PF) qui concerne principalement des éléments de compartimentage au contact desquels des matériaux combustibles ne sont pas entreposés (porte, cloison vitrée, couverture...). Il est demandé que ces éléments ne laissent pas passer de gaz chauds. Coupe-feu (CF) qui concerne également des éléments de compartimentage, qu'ils soient porteurs ou non (plancher, mur, cloison, plafond...). Outre les qualités pare-flammes et, pour les éléments porteurs, les qualités de stabilité au feu qui doivent être assurées, l'élévation de température sur la face non exposée à l'incendie doit être en moyenne inférieure à 140 K et ne doit excéder en aucun point 180 K. * schéma extrait du CTICM Service de Recherche Incendie Le classement attribué à un élément de construction est exprimé en degré lié à une durée d'incendie pendant laquelle l'élément répond aux critères imposés. Par exemple, un poteau peut être classé SF 1 h 30, une porte PF ½ h ou un plancher CF 1 h. Dans le cadre de l'harmonisation des approches européennes, de nouvelles dénominations sont utilisées pour exprimer les capacités de résistance au feu des éléments de construction. Elles font référence à des critères très proches de ceux utilisés actuellement en France : Stabilité mécanique : R Étanchéité aux gaz chauds : E Isolation thermique : I A partir des symboles indiqués ci-dessus, les classements «européens» sont par exemple : pour une poutre stable au feu 1 heure : R 60 ; pour une porte pare-flamme ½ heure : RE 30 ou E 30. 7

LA PRESCRIPTION DES OUVRAGES Les cloisons du DTU25.41 Le DTU25-41 dans sa réglementation sur les ouvrages en plaques de plâtre a défini un certain nombre de cloisons qui sont fonction des dimensions de l ossature métallique et de l épaisseur des plaques de 13, 15 ou 18mm. Le choix est en général dépendant des exigences de hauteur ou de performances thermo-acoustiques, voire de performances de résistance au feu. Aussi bien pour les plaques que pour les ossatures, il est obligatoire d utiliser des produits bénéficiant de la marque NF qui impose un contrôle extérieur réalisé par le CSTB. La marque NF garantit que les exigences de qualité, sécurité, fiabilité et aptitude à l usage décrites dans les normes et réglements de certification ont été contrôlées et sont respectées. Nos ossatures sont certifiées NF depuis mai 2008. Le tableau ci-dessous présente les différents types de cloisons à parement simple ou double dont les caractéristiques d emploi sont définies dans le DTU. Type de cloison Type de montant Désignation selon la norme NF EN 14195 Epaisseur Plaques 72/48 M48/35 C/34/46/36 72 2BA13 98/48 M48/35 C/34/46/36 98 4BA13 120/70 M70/40 C/39/68/41 120 4BA13 140/90 M90/40 C/39/88/41 140 4BA13 98/70 M70/40 C/39/68/41 98 2BA15 70/36 M36/40 C/39/34/41 70 2BA18 82/48 M48/35 C/34/46/36 82 2BA18 96/62 M62/35 C/34/60/36 96 2BA18 8

Les PV feu des fabricants de plaques de plâtre Lafarge Placoplatre Knauf Type de Plaques cloison résistance résistance résistance système système système au feu au feu au feu 72/48 2BA13 Prégymétal EI30 Placostil CF 1/2h Knauf métal KM 1/2h 98/48 4BA13 Prégymétal EI60 Placostil CF 1h Knauf métal KM EI60 120/70 4BA13 Prégymétal EI60 Placostil CF 1h Knauf métal KM EI60 140/90 4BA13 Prégymétal EI60 Placostil CF 1h Knauf métal KM EI60 98/70 2BA15 Prégymétal EI30 Placostil CF 1/2h Knauf métal KM CF 1/2h 70/36 2BA18 Prégymétal EI60 Placostil CF 1h Knauf métal KM EI60 82/48 2BA18 Prégymétal EI60 Placostil CF 1h Knauf métal KM EI60 96/62 2BA18 Prégymétal EI60 Placostil CF 1h knauf métal KM EI60 Les PV feu des fabricants d ossatures métalliques Afin de limiter l étude à un seul paramètre, celui de l ossature métallique, le GIOFS en partenariat avec la FFB a lancé une campagne d essais avec des plaques de chaque fabricant. Les cloisons réalisées avec les ossatures SPP ont les résultats suivants : Type de cloison Type de montant Désignation selon la norme NF EN 14195 Plaque Lafarge résistance système au feu Plaque Placoplatre résistance système au feu Plaque Knauf résistance système au feu 98/48 M48/35 C/34/46/36 SPP EI60 SPP EI60 SPP EI60 Force est de constater que lorsqu on utilise des produits similaires, les résultats sont les mêmes. Ce fait est d autant plus flagrant que le rôle de la plaque est prépondérant dans la protection du feu par rapport à l ossature métallique (voir observations des rapports). Au vu des résultats, il serait raisonnable d en déduire une interchangeabilité des ossatures métalliques quand elles sont contrôlées par la marque NF, et la possibilité de généraliser ces résultats à toutes les cloisons du DTU. 9

LES PROCES VERBAUX DES LABORATOIRES Plaques de plâtre : Placoplatre 10

Plaques de plâtre : Placoplatre 11

Plaques de plâtre : Placoplatre 12

Plaques de plâtre : Placoplatre 13

Plaques de plâtre : Placoplatre 14

Plaques de plâtre : Placoplatre 15

Plaques de plâtre : Placoplatre 16

Plaques de plâtre : Knauf 17

Plaques de plâtre : Knauf 18

Plaques de plâtre : Knauf 19

Plaques de plâtre : Knauf 20

Plaques de plâtre : Knauf 21

Plaques de plâtre : Knauf 22

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 23

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 24

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 25

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 26

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 27

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 28

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 29

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 30

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 31

Plaques de plâtre : Lafarge Plâtre 32