L’acier face à la sécurité incendie Part. 4

Dès qu’il est question de sécurité incendie, l’acier est partout présent

Les systèmes à ossatures intégrées.

Des poutres métalliques mixtes, collaborant en flexion avec la dalle en béton, atteignent assez facilement une résistance d’une demi-heure au feu ISO.

Les éléments contribuant à améliorer la tenue au feu d’une telle structure sont en particulier ;

• un facteur de massivité faible traduisant en réalité une épaisseur moyenne élevée des éléments de structure ;
• un degré d’hyperstaticité élevé de la structure, autorisant des redistribututions d’efforts internes avant l’apparition d’un mécanisme de ruine ;
• un niveau de chargement réduit pour un calcul à chaud : les surcharges telles que le vent, les équipements (ponts roulants) ne sont pas prises en comptes ;
• la nature et le nombre de connecteurs.

Pour atteindre la prescription de résistance au feu requise, la dalle et les poutres métaliques doivent être collaborantes, propriété obtenue grâce aux goujons spécifiques au droit de chacune des poutres.

Les ossatures mixtes acier-béton (enrobées totalement ou partiellement)

Les ossatures mixtes sont contituées de poteaux ou de poutres en profilés H remplis de béton armé entre les ailes avant montage, de poteaux métalliques complétement enrobés de béton, ou encore de tubes métalliques remplis de béton, armé ou non.
Les profilés en H partiellement ou complètement enrobés de béton constituent des sections mixtes résistant aux impacts et aux détériorations mécaniques, présentant une excellente résistance aux sollicitations sismiques et une résistance au feu élevée. Le béton n’est alors pas uniquement considéré come élément de protection.
On doit faire collaborer, en calcul à froid comme à chaud, les deux matériaux. Cette solution permet de diminuer de façon significative la section des poteaux. Les poutres et poteaux en H ou I et les tubes remplis de béton peuvent conduire à des stabilités au feu de deux heuresou plus.

Profilés en H remplis de béton

Les profilés en H remplis de béton forment un système robuste qui permet d’obtenir une résistance au feu élévée. Le bétonnage peut se faire en usine ou sur le chantier.

Profilés en H enrobés.

Les structures enrobées ne nécessitent pas de traitement anti-feu Toutefois, l’enrobage en béton augmente le poids mort. les assemblages doivent être conçus de façon à permettre un enrobage complet des éléments métalliques par le béton. Cette solution est utilisée principalement pour les immeubles de grande hauteur.
Les sections peuvent être dimensionnées à froid comme sections mixtes reprenant des charges supérieures à celles de l’acier grâce au béton. Le béton peut également être considéré comme protection de l’acier contre le feu, sans action mixte.
Les sections sont totalement ou partiellement enrobées, cette dernière solution permettant de laiser les ailes des profilés apparentes. Pour les sections totalement enrobés, une faible armature supplémentaire minimale est nécessaire afind’éviter l’éclatement de béton.

Poteaux mixtes acier-béton en profils creux.

La mixité conduit à diminuer les sections lors du calcul à froid par rapport à une structure acier ou béton seul. Les sections non armées ont un dimension minimale de 140 millimètres et une résistance au feu d’une demi-heure.Des trous d’évents sont impératifs à chaque étage, afin de permettre à la vapeur d’eau contenue dans le béton et produite sous l’effet de la chaleur de s’echapper. La résistance au feu des profils creux est notablement augmentée du fait de leur remplissage par du béton. Lors d’une élévation de température, la résistance de l’acier diminue et les charges sont progressivement transmises au noyau de béton. Tout éclatement du béton est empêché par les parois du profil creux. La mise en place d’armatures longitudinales augmente la résistance à froid à la flexion et aus efforts normaux tout en améliorant la résistnce au feu. Au cas où la résistance au feu inhérente ne suffirait pas, une protection extérieure peut être apliquée.

Dossier réalisé en partenariat avec l’Office Technique d’Utilisation de l’Acier (www.otua.org).