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ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Ingénierie du comportement au feu : Co

ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Ingénierie du comportement au feu : Contexte et Application Daniel JOYEUX Efectis France ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Etude de comportement au feu : ERP ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Etude de comportement au feu : IGH ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Etude de comportement au feu : Parc de stationnement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Etude de comportement au feu : Parc de stationnement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Maison des sciences de l’homme : stabilité au feu des structures métalliques situées à l’extérieur de l’ouvrage Ingénierie de la Sécurité Incendie Résistance au feu ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Exemple : Maison des Sciences de L’homme Objet : Mise en sécurité de l’établissement – Demande de PC Demande de la commission de sécurité : « Conférer une stabilité au feu de 1 heure aux structures porteuses du bâtiment. A cet effet, procéder au préalable à une étude visant à définir l'actuelle stabilité au feu des structures porteuses rejetées à l'extérieur du bâtiment et faire parvenir cette étude à la Préfecture de Police, direction de la protection du public » Ingénierie du comportement au feu ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Chronologie Analyse du dossier : 1 semaine Définition des objectifs : Définition des critères : 1 semaine Définition des scénarios : ●Validation en commission Etude : Cahier des charges : 5 semaines Présentation de l’étude : Avis sur étude : 6 mois Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Etude d’ingénierie incendie selon l’arrêté du 22 mars 2004 Contexte • ERP – 2 tours (R+9 et R+5) • Locaux de type bibliothèque – bureaux – classes de cours • Bâtiment datant des années 60 • Projet de mise en conformité des bâtiments Exigence règlementaire : stabilité au feu 1 heure pour l’ensemble de la structure porteuse des bâtiments Etude particulière pour les éléments dits « extérieurs », situés au-delà des façades Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Méthodologie • Phase 1 : Vérification de la stabilité au feu des éléments en considérant qu’ils ne sont pas protégés (méthode de calcul de l’échauffement des structures extérieures – Eurocode) • Phase 2 : Pour les éléments à protéger, détermination du niveau de protection nécessaire pour assurer leur stabilité au feu sous incendie réel • Phase 3 : Avis sur étude (réalisé par le CSTB) Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Objectifs • Phase 1 : Stabilité au feu en condition stationnaire (durée de stabilité au feu infinie avec temps d’application de l’action thermique infinie) • Phase 2 : Stabilité au feu pendant toute la durée du feu (durée de stabilité au feu infinie avec temps d’application de l’action thermique défini par le scénario) Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Critères • Phase 1 : Température d’échauffement < température critique des éléments • Phase 2 : Température maximale d’échauffement < température critique des éléments Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Méthodologie pour la phase 2 • Définition des scénarios d’incendie réel • Validation des scénarios par les autorités • Calcul des sollicitations thermiques sous feu réel (modèle de champ FDS) • Calcul de l’échauffement des éléments protégés par peinture intumescente (logiciel FEM Ansys) • Calcul thermo-mécaniques (modèles de calculs simplifiés et avancés avec le logiciel FEM Lenas) • Vérification de la stabilité au feu des éléments protégés Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Scénarios d’incendie compartiment bibliothèque (étage 1) éléments de compartimentage Scénario 1 éléments de compartimentage Scénario 2 compartiment bâtiment principal (étages 2 à 9) élément de compartimentage Scénario 3 Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Développement du feu Scénario 1 z x y z x y Iso surface 900°C t=40 minutes x z y x z y Champs de t°C t=40 minutes 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Temps (min) Flux net sur paroie froide (kW/m²) Flux1 Flux 2 Flux 3 Flux 4 Flux 5 Flux 6 Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Echauffement des éléments protégés 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 temps (min) température (° C) Moyenne - 0,5 mm Moyenne - 0,6 mm Moyenne - 0,7 mm Moyenne - 0,8 mm Moyenne - 0,9 mm Moyenne - 1 mm Moyenne - 1,1 mm Moyenne - 1,2 mm Moyenne - 1,3 mm Moyenne - 1,5 mm Moyenne - 1,7 mm Moyenne - 2 mm Moyenne - 2.5 mm Moyenne - 3 mm Moyenne - 3.5 mm Maison des sciences de l’homme Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Calculs mécaniques Déformée de la structure à la ruine du poteau θcritique = 660 °C Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Cahier des charges Hypothèse de base : feu généralisé Ventilation : analyse paramétrique Seul paramètre : charge incendie (effet sur la durée) Utilisation de fort potentiel pour ne pas limiter l’exploitation Maison des sciences de l’homme ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Définition d’une "cartographie" des zones de protection (épaisseur de protection fonction de la position des éléments) Mise en évidence des niveaux de protection : une zone à ne pas protéger (derniers niveaux peu chargés) Une zone avec protection voisine de celle de l’exigence réglementaire Une zone avec une protection renforcée (niveau bas très chargé ou potentiel très important) Maison des sciences de l’homme Conclusion de l’étude ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Impact économique et de sécurité de l’approche d’ingénierie incendie pour le Maître d’Ouvrage ●Protection adaptée ●Coût réduit Coût de la Protection calculée = 60 - 70 % protection calculée si SF 1h ISO (enveloppe initiale de 700 000 € de protection) • Avis sur étude favorable du CSTB Maison des sciences de l’homme Conclusion de l’étude ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 • Validation du logiciel FDS pour les éléments extérieurs • Comportement de la peinture intumescente sous feux réels • Validation de certaines hypothèses de calcul pour les modèles simplifiés Maison des sciences de l’homme Remarques du CSTB dans le cadre de l’avis sur étude ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Validation FDS Version FDS adaptée et validée par le CTICM sur de nombreux cas Validation en particulier lors d’une recherche européenne sur les simulations de flammes extérieures ●Benchmark des outils ●Comparaison avec résultats expérimentaux Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Comportement au feu de peintures intumescentes sous flammes extérieures Classement feu conventionnel Essai de vieillissement accéléré Etude expérimentale sous flammes extérieures : ●Essai Pompidou ●Essai Chatenay Malabry ●Essai recherche structures extérieures Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Comparaison Essai / calcul Time [min] 0 10 20 30 40 50 60 70 0 100 200 300 400 500 600 700 TC66 TC67 TC68 TC69 TC70 Tmin calculated Tmax calculated Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Validation de certaines hypothèses de calcul Température critique : ●Utilisation de méthodes simplifiées de l’Eurocode 3 partie 1.2 ●Confrontation avec un calcul en éléments finis Développement ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Conclusion globale Très peu d’applications de l’ingénierie du comportement au feu des structures dans les ERP par an (3 cas/ an) Fonctionnement cadré mais lourd Pourquoi se limiter aux laboratoires ? ●Souvent accompagnée d’une étude expérimentale (existante ou à réaliser) ●Forte connaissance des matériaux ●Analyse pluridisciplinaire ●Large expérience ●Connaissance du contexte réglementaire ●Responsabilité en tant que laboratoire agréé Conclusion ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Zénith de Clermont Ferrand : Étude du comportement sous incendie réel de la charpente métallique vis a vis de la cloison périphérique Ingénierie de la Sécurité Incendie Résistance au feu ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Ingénierie de la Sécurité Incendie Résistance au feu ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Cloison MEGASTIL Membrure inférieure Description de la structure métallique Charpente métallique : Membrure inférieure 2 x HEA 180 Membrure supérieure 2 x HEA 300 Diagonales entre membrures Tubes (section 33 cm²) Diagonales basses Tubes (section 12 cm²) Poteaux métalliques ENSOSP – Journée technique – 18 mai 2009 Problème du déplacement de la uploads/Societe et culture/ comportement-au-feu.pdf