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_____________________________________________________________________________________________________________________ Direction, Département Sécurité et Santé Adresse postale: Boîte postale 27 L- 2010 Luxembourg Bureaux: 3, rue des Primeurs, L-2361 Strassen Tél: 247-86145 Fax: 49 14 47 Site Internet: http://www.itm.lu GRAND-DUCHE DE LUXEMBOURG Strassen, septembre 2012 Le présent texte a été établi par l’Inspection du travail et des mines et le Service Incendie et Ambulance de la Ville de Luxembourg. ITM-SST 1551.1 Prescriptions de sécurité incendie INSTRUCTION TECHNIQUE Etude de stabilité au feu à l’aide d’une approche performancielle Le présent document comporte 48 pages SOMMAIRE Article Page 1) Introduction sur les approches par le calcul 2 2) Prescriptions réglementaires 3 3) Analyse quantitative des risques, scénarios d’incendie 4 4) Détermination des courbes d’échauffement (EN1991-1-2 avec AN-LU) 11 5) Dimensionnement de la structure portante pour les différents matériaux de construction usuels, (Eurocodes - annexes nationales) 16 6) Procédure de validation et de contrôle 27 7) Organisme agréé pour le contrôle des calculs au feu 29 8) Transposition des hypothèses de dimensionnement et des résultats de calcul dans les documents d’exécution et d’exploitation 30 9) Analyse des risques restants lors de l’intervention 30 Annexe I Paramètres de calculs à considérer 33 Annexe II Modèle de calcul au feu naturel 44 Annexe III Méthode de détermination des charges au feu caractéristiques. 47 Page 2 sur 48 pages ITM-SST 1551.1 Art. 1 Introduction sur les approches par le calcul Deux approches existent pour estimer l’action thermique à considérer pour vérifier la stabilité au feu d’une construction : 1. Feu nominal (approche prescriptive) : l’action thermique est définie par la courbe standard température/temps selon la norme internationale ISO 834 2. Feu naturel (approche performancielle) : l’action thermique est donnée par des scénarios d’incendie réel qui dépendent du type de bâtiment et de son exploitation. En plus de l’action thermique, la façon d’appréhender la structure se divise en 2 catégories : 1. Soit un seul élément est vérifié, extrait de son contexte structurel et de l’interaction avec les éléments voisins, comme c’est le cas pour un essai au feu conventionnel. 2. Soit plusieurs éléments de structure ou même la structure dans son entièreté sont étudiés Ces 2 approches concernant l’analyse structurelle sont résumées sur la Figure 1 ci-dessous. Le présent document avec les méthodes de calcul suggérées traite exclusivement de l’approche performancielle, appelée également « Actions thermiques physiquement fondées » dans le schéma ci-dessous de la Figure 2 extraite des Eurocodes. Figure 1 : Approche prescriptive et performancielle (EN 1991-1-2 avec AN-LU) Page 3 sur 48 pages ITM-SST 1551.1 Figure 2 : Procédures de calcul Art. 2 Prescriptions réglementaires 2.1. Hypothèses de base Même si le contexte général et les notions de sécurité au feu sont semblables en Europe et même si la caractérisation au feu des produits de construction est régie par une directive européenne, les exigences relatives aux ouvrages ne sont pas homogènes car relevant dans chaque cas de l’autorité nationale. Néanmoins les réglementations des pays européens et du Luxembourg en particulier définissent des exigences dont le niveau varie principalement selon le type de bâtiment (hauteur, nombre de niveaux, taille des compartiments, bâtiment isolé au non,…) et son utilisation (nombre d’occupants, type d’activité, occupé la nuit ou pas, locaux à risque, …). Le niveau d’exigence est en fait fonction d’un temps d’évacuation estimé et des conséquences en cas de ruine. En matière de résistance, les exigences R30, R60, R90, R120, R180 et R240 ont été définies dans le passé à une époque où l’approche prescriptive était la seule voie. 2.2. Adaptation en cas d’approche performancielle En cas d’utilisation d’une approche performancielle, les exigences doivent être fixées sur base d’une étude de risque définissant le temps d’évacuation des occupants et le temps nécessaire pour l’intervention des services de secours dans des conditions acceptables. Procédures de calcul Règles prescriptives (actions thermiques données par le feu nominal) Analyse d'un élément Analyse d'une partie de la structure Analyse de l’ensemble de la structure Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Sélection des actions mécaniques Données présentées sous forme de tableau Modèles de calcul simples Modèles de calcul avancés Modèles de calcul simples (si disponibles) Modèles de calcul avancés Modèles de calcul avancés Code axé sur les performances (actions thermiques physiquement fondées) Sélection de modèles de développement de feu simples ou avancés Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Sélection des actions mécaniques Modèles de calcul simples (si disponibles) Modèles de calcul avancés Modèles de calcul avancés Modèles de calcul avancés Analyse d'un élément Analyse d'une partie de la structure Analyse de l’ensemble de la structure Procédures de calcul Règles prescriptives (actions thermiques données par le feu nominal) Analyse d'un élément Analyse d'une partie de la structure Analyse de l’ensemble de la structure Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Sélection des actions mécaniques Données présentées sous forme de tableau Modèles de calcul simples Modèles de calcul avancés Modèles de calcul simples (si disponibles) Modèles de calcul avancés Modèles de calcul avancés Code axé sur les performances (actions thermiques physiquement fondées) Sélection de modèles de développement de feu simples ou avancés Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Détermination des actions mécaniques et des conditions aux limites Sélection des actions mécaniques Modèles de calcul simples (si disponibles) Modèles de calcul avancés Modèles de calcul avancés Modèles de calcul avancés Analyse d'un élément Analyse d'une partie de la structure Analyse de l’ensemble de la structure Page 4 sur 48 pages ITM-SST 1551.1 Dans ce cas, une étude du comportement du bâtiment jusqu’au refroidissement complet de la structure est à réaliser (exigence standard). La résistance au feu de la structure y compris ses assemblages est à démontrer jusqu’au refroidissement complet en tenant compte des mesures de protection actives (par exemple désenfumage, sprinkler, détection incendie). Néanmoins pour certains types de bâtiments et d’exploitation, cette exigence standard peut être allégée ou renforcée (voir article 9). Dans tous les cas, l’approbation sera donnée suivant la procédure de validation de l’article 6, au vu des résultats de cette étude et des risques restants comme par exemple : • les modes de ruine probables y compris les effets du second ordre, • les effets de ruines d’éléments secondaires, • les possibilités de défaillance des mesures de protection passives (portes et volets coupe- feu,…) • les possibilités de défaillance des mesures de protection actives, • des changements d’exploitation ou d’affectation, etc. Cette analyse des risques restants sera réalisée suivant les profils de risque définis dans l’article 9 du document ITM-SST 1551. De plus, quelle que soit l’approche considérée, l’influence du comportement de la structure dans le compartiment soumis au feu sur le compartimentage (compartiments voisins, parois du compartiment) et sur les issues (cages d’escalier, portes, …) devra être analysée. Art. 3 Analyse quantitative des risques, Scénarios d’incendie Le bâtiment est divisé en compartiments délimités par des parois satisfaisant aux exigences EI 30, 60, 90 ou 120. La taille maximale des compartiments et le niveau de performance EI est donnée dans les conditions types ITM y relatives. L’incendie est supposé affecter un seul compartiment à la fois. Lors de la détermination de la résistance au feu des parois de compartiment, il est tenu compte de la stabilité générale du bâtiment et de l’influence des éléments structurels sur la paroi. De plus il est tenu compte des dilatations et des déformations des éléments structurels dues à l’incendie. Dans le cas particulier où une paroi de compartiment fait partie de la structure portante, le critère R de résistance au feu peut être vérifié par l’approche performancielle. Connaissant la disposition de ces compartiments et les éléments de structures qui s’y trouvent, différents scénarios seront analysés afin de couvrir les situations les plus critiques (éléments chauffés, taux de chargement, effet des dilatations thermiques,…). Ainsi dans le cas d’une colonne d’un bâtiment multi-étagé soumise seulement aux actions verticales, le compartiment du rez-de- chaussée doit évidemment être analysé mais également les compartiments situés aux étages supérieurs lorsque la section de la colonne est modifiée. En fait chaque élément structurel d’une section transversale donnée doit être étudié dans sa zone de sollicitation mécanique maximale, mais aussi dans sa zone de sollicitation thermique maximale. 3.1. Développement du feu : courbe ISO (Approche prescriptive) Dans le compartiment incendié, l’embrasement est supposé généralisé ; l’échauffement des gaz chauds est uniforme et suit la courbe ISO. Aucune donnée n’est nécessaire pour déterminer le développement du feu. Page 5 sur 48 pages ITM-SST 1551.1 3.2. Développement du feu : feu naturel (Approche performancielle) Contrairement au calcul conventionnel, l’approche performancielle de la sécurité incendie se base sur les scénarios possibles de feu. Chaque scénario décrit l’évolution d’un feu en fonction des paramètres physiques qui le caractérisent comme la charge calorifique, la taille du foyer, sa position, la vitesse de propagation, le débit calorifique maximal, les conditions de ventilation, les caractéristiques thermiques des parois du compartiment, les mesures actives de lutte contre le feu et la probabilité uploads/Ingenierie_Lourd/ 1551-1-stabilite-au-feu 1 .pdf