Comportement des planchers acier et mixtes en situation d incendie Nouvelles preuves expérimentales Dr. Olivier Vassart 26 Mai 211 Contenu de la présentation des nouveaux essais au feu Essais en vraie grandeur réalisés dans le cadre des projets : Températures Déplacements et analyse de dimensionnement 2 1
Pourquoi plus d essais au feu? Background Essais au feu de Cardington Excellent comportement au feu sous incendie naturel θ Max dans l acier 115 C, durée de l incendie 6 min (> 8 C) Détails constructifs anglais Confirmer la même bonne performance sous un feu plus sévère (au moins 9 minutes de feu ISO) Analyser l impact de détails constructifs différents comme les treillis d armatures et la protection au feu des poutres périphériques Valider les différents outils de dimensionnement 3 Spécifications des spécimens d essais Essai C O R N E R HEB26 IPE IPE3 IPE3 IPE Système structurel d un bâtiment réel Sous structure choisie pour l essai au feu 4 2
Spécifications des spécimens d essais Essai E D G E P A R T HEB IPE27 Pin joint IPE27 IPE27 Système structurel d un bâtiment réel Sous structure choisie pour l essai au feu 5 Spécifications des spécimens d essais Système mixte final 6 3
Calcul des éléments structuraux Structure acier Poutres mixtes acier et béton Calculé selon l Eurocode 4 partie 1-1 (EN1994-1-1) Colonnes acier très courtes Dalle mixte Hauteur totale Calculée selon l Eurocode 4 partie 1-2(EN1994-1- 2) Treillis d armature Basée sur la méthode de dimensionnement Connexions Connexions standards: double cornières et plaque d about Calculée selon l Eurocode 3 part 1.8 (EN1993-1-8) 7 Dimensions des éléments structuraux Position des goujons connecteurs sur les poutres en acier 19 27 m m 27 m m 3 mm 1 mm 125 m m 125 m m Poutres secondaires Poutres primaires Type de goujon TRW Nelson KB 3/4" 125 (Φ = 19mm; h = 125 mm; f y = 35 N/mm²; f u = 45 N/mm²) 8 4
Connexions Poutres secondaires Double cornières Poutre sur colonne Poutres primaires Plaque d about flexible Poutre sur poutre Double cornières Nuance des boulons : 8.8 Diamètre des boulons: 2 mm 9 Dimensions des éléments structuraux 58 mm Dalle mixte 11 mm 17 mm 62 mm 155 mm 135 mm Tôle colaborante: COFRAPLUS6.75 mm Qualité de béton: C3/37 Treillis d armatures Maille: 15x15 Diamètre: 7 mm Nuance d acier: S5 Distance de l axe par rapport à la face supérieure de la dalle: 5 mm 35 mm 1 5
Fire Safety Day 211 Charges appliquées sur la structure 15 sacs de sable de 1512 kg Equivalent à une charge répartie de: 39 kg/m² F R A C O F 2 sacs de sable de 198 kg Equivalent à une charge répartie de : 393 kg/m² 26 Mai 211 Nouvelles preuves expérimentales 11 Préparation de l essai 1 2 3 4 26 Mai 211 Nouvelles preuves expérimentales 12 6
Comportement de la structure durant l incendie Avant l essai Après l essai Poutres non protégées Dalle collaborante 13 & Températures dans le four Echauffement des poutres non protégées Echauffement des poutres protégées Echauffement de la dalle mixte Déplacements de la structure s du comportement global de la structure mixte Fissures et éclatement du béton Rupture de certaines armatures durant l essai Ruine des poutres périfériques 14 7
Températures dans le four & Temperature ( C) 1 1 8 6 ISO834 15 Echauffement des poutres non protégées & Temperature ( C) 11 1 9 8 7 6 5 3 1 A A B B C C 16 8
Echauffement des poutres protégées & Temperature ( C) 6 5 3 A B C 1 Temperature ( C) 7 6 5 3 A 1 B C Poutres beaucoup plus chaudes pour l essai 55 C et une des poutres périphériques chauffée jusqu à un température > 6 C 17 Echauffement de la dalle mixte & Temperature ( C) 1 9 8 7 6 5 3 DandE: reinforcing steel A' C D 1 F E Temperature ( C) 1 9 8 7 6 5 3 A C E B D F DandE: 1 reinforcing steel 18 9
Déplacements de la structure & D4 D3 8 mm D1 D2 13 mm D5 D8 13 mm D3 D2 D1 13 mm D6 166 mm D7 D4 19 Déplacements de la structure & Vertical displacement (mm) 6 55 5 45 35 3 25 15 1 5 D1 D3 D2 D4 6 55 Extrapolated results 5 45 D1 D3 35 3 D2 D4 25 D5 15 1 D7 D8 D6 5 Vertical displacement (mm) 2 1
Fissures dans le béton () & Concrete crack Stabilité globale excellente même si, localement, il y a eu ruine des armatures 21 Eclatement du béton () & Concrete crushing Stabilité globale maintenue même si la ruine d une poutre périphérique a été observée 22 11
avec la méthode Durée de résistance (min) Déplacement vertical (mm) Essai Méthode Essai Méthode > 12 12 > 12 96 45 366 51 376 Résultat expérimental: Durée de résistance > 12 minutes 23 s relatives aux nouveaux essais Excellente performance du plancher mixte travaillant en effet membrane pour une exposition prolongée à un feu conventionnel ISO (>12 minutes) Très haut niveau de robustesse du plancher mixte malgré certaines ruines locales Une attention particulière devra être donnée aux détails constructifs concernant le treillis d armature afin d assurer une bonne performance du critère intégrité La méthode de dimensionnement est sécuritaire quand on la compare aux résultats Aucun signe de ruine n est apparu durant la phase de refroidissement des planchers 24 12