ISO/TS 24679:2011
(Main)Fire safety engineering - Performance of structures in fire
Fire safety engineering - Performance of structures in fire
ISO/TS 24679:2010 provides a methodology for assessing the performance of structures in the built environment when exposed to a real fire. ISO/TS 24679:2010, which follows the principles outlined in ISO 23932, provides a performance-based methodology for engineers to assess the level of fire safety of new or existing structures.
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des structures en situation d'incendie
L'ISO/TS 24679:2010 fournit une méthodologie pour l'évaluation de la performance des structures dans un ouvrage exposé à un incendie réel. L'ISO/TS 24679:2010, qui suit les principes définis dans l'ISO 23932, fournit une méthodologie fondée sur les performances utile aux ingénieurs pour l'évaluation du niveau de sécurité incendie des structures, neuves ou existantes.
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Relations
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ISO/TS 24679:2011 is a technical specification published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Fire safety engineering - Performance of structures in fire". This standard covers: ISO/TS 24679:2010 provides a methodology for assessing the performance of structures in the built environment when exposed to a real fire. ISO/TS 24679:2010, which follows the principles outlined in ISO 23932, provides a performance-based methodology for engineers to assess the level of fire safety of new or existing structures.
ISO/TS 24679:2010 provides a methodology for assessing the performance of structures in the built environment when exposed to a real fire. ISO/TS 24679:2010, which follows the principles outlined in ISO 23932, provides a performance-based methodology for engineers to assess the level of fire safety of new or existing structures.
ISO/TS 24679:2011 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 13.220.01 - Protection against fire in general. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO/TS 24679:2011 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 24679-1:2019. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 24679
First edition
2011-03-15
Fire safety engineering — Performance of
structures in fire
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des structures en
situation d'incendie
Reference number
©
ISO 2011
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Design strategy for fire safety of structures.2
4.1 Design process for fire safety of structures.2
4.2 Objectives and functional requirements for fire safety of structures.5
4.3 Performance criteria for fire safety of structures .6
4.3.1 Performance criteria to limit fire spread (compartmentation) .6
4.3.2 Performance criteria to limit structural damage (structural stability) .7
5 Quantification of the performance of structures in fire.7
5.1 Fire performance of structures — Design process .7
5.2 Scope of the project for fire safety of structures.11
5.2.1 Built-environment characteristics .11
5.2.2 Fuel loads.11
5.2.3 Mechanical actions.11
5.3 Identifying objectives, functional requirements and performance criteria for fire safety of
structures .11
5.4 Trial design plan for fire safety of structures.12
5.5 Design fire scenarios and design fires .12
5.5.1 General .12
5.5.2 Design fire scenarios .12
5.5.3 Design fires (thermal actions).13
5.6 Thermal response of the structure.14
5.7 Mechanical response of the structure.15
5.8 Assessment against the fire safety objectives .16
5.9 Documentation of the design for fire safety of structures.16
5.10 Factors and influences to be considered in the quantification process.17
5.10.1 Material properties .17
5.10.2 Effect of continuity and restraint (interaction between elements and materials).18
5.10.3 Use of test results .19
5.10.4 Fire spread routes .19
6 Guidance on use of engineering methods.22
6.1 Using calculation methods.23
6.2 Using experimental methods .23
6.3 Using engineering judgment.24
Bibliography.25
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a
technical committee may decide to publish other types of normative document:
⎯ an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in
an ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members
of the parent committee casting a vote;
⎯ an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting
a vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years in order to decide whether it will be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. If the ISO/PAS or ISO/TS is
confirmed, it is reviewed again after a further three years, at which time it must either be transformed into an
International Standard or be withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 24679 was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire safety
engineering.
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Introduction
Fire is an extreme loading condition for structures, which can lead to significant effects on people, property
and the environment. Part of the fire safety design of a built environment arises out of the need to provide
design strategies that minimize the occurrence and spread of fire and its impact on life, property and the
environment. Fire safety of structures is one important component of an overall fire safety design strategy.
The role of fire safety of structures is to ensure that elements of a structure (separating and structural
elements) within a built environment are capable of preventing or delaying fire spread and structural failure so
that the fire safety objectives, such as safety of life (for occupants and firefighters), conservation of property,
continuity of operations, preservation of heritage and protection of the environment, are not compromised.
Traditionally, most designs for the fire safety of structures have been based on prescriptive requirements set
by building regulations, building codes and associated standards. In prescriptive regulation, this is also known
as fire resistance. The evaluation of fire resistance of construction elements is mainly determined by fire tests
that involve:
⎯ a single fire represented by a standard time-temperature curve (such as that given in ISO 834-1); and
⎯ isolated elements or assemblies with defined boundary conditions and sizes.
Standard fire tests apply to fires with an inexhaustible fuel supply, where no distinction is made between
enclosure size and ventilation, and which do not take into account realistic structural loads, the redistribution
of load or conditions of structural restraint. Such an assessment method is only able to provide a comparative
rating of the construction products but cannot furnish all the information required to make a fire safety analysis
of a given built environment (e.g. smoke leakage, other types of fire, treatment of a full structure).
With the recent advances in fire safety engineering and the opportunity for designers to take advantage of an
engineering approach when evaluating the performance of structures in fire, it is becoming necessary to:
⎯ refine the philosophy covered by the fire safety of structures, in the case of real fires, with respect to the
whole structure;
⎯ move beyond the sole consideration of individual elements and include the behaviour of the entire
structural system;
⎯ consider realistic load conditions; and
⎯ include the cooling phase of the fire.
This Technical Specification provides a methodology for applying an engineering approach to the assessment
of fire performance of structures in real fires. In such an approach, the solutions are based on principles of
reason, judgement, science, engineering and practicability. A rational approach offers many benefits,
including:
⎯ the provisions for better and more reliable fire safety in the built environment;
⎯ potential cost-effective fire safety measures and more options with regard to the choice of these
measures; and
⎯ better communication with other professionals involved in the design, construction process and approval
process.
This Technical Specification is intended for use by fire safety practitioners who employ performance-based
design methods. Examples of users include fire safety engineers and structural engineers as well as
authorities having jurisdiction, such as authority officials, fire service personnel and code developers. It is
expected that users of this Technical Specification are appropriately qualified and competent in the fields of fire
safety and structural engineering. It is particularly important that the users understand the limitations of any
methodology used.
In addition to the standard clauses (Clauses 1, 2, 3 and Bibliography), this Technical Specification includes the
following clauses:
⎯ Clause 4 provides generic ways of describing design strategies for the fire safety of structures;
⎯ Clause 5 presents the quantification of the performance of structures in fire, which includes guidance on
the steps and engineering methods used to predict the thermal and mechanical responses of structural
and separating elements exposed to fire and thereby evaluate the potential for fire spread and structural
failure. Also included is a description of the factors that should be taken into consideration in the
assessment and quantification process, namely fire spread paths and material properties at elevated
temperatures;
⎯ Clause 6 gives guidance on the use of the different quantification methods.
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 24679:2011(E)
Fire safety engineering — Performance of structures in fire
1 Scope
This Technical Specification provides a methodology for assessing the performance of structures in the built
environment when exposed to a real fire.
This Technical Specification, which follows the principles outlined in ISO 23932, provides a performance-based
methodology for engineers to assess the level of fire safety of new or existing structures.
NOTE The fire safety of structures is evaluated through an engineering approach based on the quantification of the
behaviour of a structure for the purpose of meeting fire safety objectives and can cover the entire time history of a real fire
(including the cooling phase), and its consequences related to fire safety objectives such as life safety, property protection
and/or environmental protection.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 834-1:1999, Fire-resistance tests — Elements of building construction — Part 1: General requirements
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 23932, Fire safety engineering — General principles
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943, ISO 23932 and the following
apply.
3.1
building element
integral part of a built environment
NOTE This includes floors, walls, beams, columns, doors, and penetrations, but does not include contents.
3.2
function
role and actions assigned to, or required or expected of, various parts of a structure to achieve a specified
objective or task
3.3
load-bearing element
structural element
building element that is designed to carry loads besides its own weight
3.4
mechanical actions
defined force impacts on other elements due to strain or stress redistribution within a structure, or part of a
structure, in fire
3.5
non-load-bearing element
building element that is not designed to carry loads besides its own weight
3.6
reliability
ability of a structure or structural element to fulfil the specific requirements, including working life, for which it
has been designed
3.7
structure
assembly of materials forming a construction for occupancy or use to serve a specific purpose
NOTE This includes, but is not limited to, buildings, open platforms, bridges, roof assemblies over open storage or
process areas, tents, air-supported structures, and grand stands.
3.8
structural fire performance
extent to which a structure or structural element fulfils the specific requirements, including working life, for
which it has been designed, when exposed to fire for a given time
3.9
thermal actions
description of the variation of temperatures or heat fluxes as a function of time in an enclosure
NOTE These temperatures or heat fluxes depend on fire load density, fuel arrangement, geometry of and openings
within the enclosure.
4 Design strategy for fire safety of structures
4.1 Design process for fire safety of structures
Although many countries are still delivering fire safety design of structures based on prescriptive requirements
and standardized tests, there has recently been a move towards using calculation methods to estimate the
performance of structures in fires. This is due to an enhanced understanding of the behaviour of structures in
fire and improved knowledge of thermal and mechanical responses of structures at elevated temperatures.
This understanding and knowledge enables better simulation of what would happen in a built environment
during real fires. However, many of the calculation methods are still at a stage where they replace
conventional fire tests in a bid to overcome the drawbacks of testing. Most of the existing calculation methods
are simple models applicable to isolated elements and assemblies and cover mainly:
⎯ load-bearing fire performance for common construction materials such as steel, concrete and timber;
⎯ heat transfer, by conduction, through non-load-bearing separating elements, when the thermal properties
of the component materials are known.
These simple calculation methods, just like the standard tests, are only able to provide data for ranking the
various elements based on their ability to resist a conventional fire, although they do make accounting for
some more specific parameters easier. They do not provide the necessary tools for assessing the
performance of a structure in various possible real-fire scenarios, such as localized or fully developed fires,
including the cooling phase that could lead to certain failure mechanisms. For this reason, the current design
approach for fire safety of a structure and its elements is still based on crude assumptions, which could lead to
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limited flexibility in design as well as very little or no opportunity for accurate optimization of fire safety
measures in a built environment.
However, it is being made increasingly possible to either use advanced calculation or develop simplified
calculation to deal with the behaviour of structure in real-fire situations.
This Technical Specification provides a methodology for applying an engineering approach to the assessment
of fire performance of structures in real fires. An engineering approach for the design of fire safety of
structures includes:
⎯ defining the built-environment characteristics, including geometry, actions, materials, etc.;
⎯ identifying clear objectives for the fire safety of structures;
⎯ identifying performance criteria for elements of construction in the context of the objectives for fire safety
of structures;
⎯ considering design fire scenarios that could develop in the built environment and challenge the structure
and the enclosure boundaries;
⎯ assessing the fire performance of the built environment (load-bearing and non-load-bearing) elements
and the structure as a whole system;
⎯ examining the fire performance of the structure against the identified objectives and established
performance criteria by taking into account realistic design fire scenarios.
Figure 1 is a flow chart showing the overall design process for the fire safety of structures. More details are
provided in Clause 5 on quantification.
Scope of the project for
Reconsider the scope
structural fire safety (See 5.2
of the project
for details about the scope)
Identify structural fire safety Reconsider non-mandatory
objectives, functional objectives, functional
requirements, requirements and
and performance criteria performance criteria
Specify a trial design plan Reconsider the
for fire safety of structures design
Determine design fire
scenarios and design fires
Evaluate the thermal
response of the structure
Evaluate the mechanical
response of the structure
Are objectives and
No
performance criteria satisfied ?
Yes
Document the design
Figure 1 — Fire safety of structures — Design process
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4.2 Objectives and functional requirements for fire safety of structures
Conducting a rational fire safety design of structures requires the establishment of fire safety objectives and
functional requirements.
The fire safety objectives usually address life safety, conservation of property, continuity of operations,
preservation of heritage, and protection of the environment (singly or in combination).
The functional requirements for providing fire safety of structures, usually stated in terms of compartmentation,
integrity and stability of the structure, are outlined as follows:
a) Compartmentation for the prevention or limitation of fire spread
1) Prevent or limit fire spread within the built environment. As a result of the fire dynamics, but also due
to pressure, thermomechanical deformation and heat transfer through components of the structure,
fire (flames and smoke) can spread to other enclosures within the built environment, endangering life
safety and adversely affecting the value of the built environment and its contents. In this case, a built
environment is divided into fire enclosures (concept of compartmentation) with barriers (usually floors
or walls), which contain the fire in the enclosure in which the fire originated.
2) Prevent or limit fire spread to other built environments and outside the built environment. Enclosure
boundary walls, floors and roofs may contribute to such fire spread, either as a secondary fuel source
for fire located on the outside of the built environment, where adjacent built environments and the
natural environment are exposed, or through enclosure failure, creating a path for an interior fire to
vent to the outside, again exposing adjacent built environments and the natural environment. The
hazard is greater in presence of materials that can sustain more intense fires or more toxic or
corrosive pyrolytic products, for example in the case of a warehouse containing hazardous materials
or a chemical processing facility that uses or produces hazardous materials. Consequently,
enclosure boundary walls, floors and roofs should provide sufficient fire performance to resist
secondary ignition and to contain an interior fire. Another strategy consists in placing the built
environment at sufficient distance from any potential exposure to prevent any significant risk of fire
spread.
3) Maintain the integrity of the separating elements of the built environment. This provision aims to
increase the time available for escape, protect escape routes, facilitate firefighter access during
rescue operations, limit the area of possible loss, reduce the impact of fire on the structure and its
contents, separate different occupancies, isolate hazards, and contain releases of hazardous
materials (during a fire and even after the fire).
b) Integrity and stability of the structure for the prevention or limitation of structural failure
1) Prevent or limit structural failure. For various reasons, including thermal deformation (expansion and
contraction) and reduction of strength and stiffness resulting from heating exposed components of
the structure, collapse may occur in one of two ways: through failure of heated portions of the
structure or through failure involving non-heated portions of the structure. Collapse due to either
mechanism creates a dangerous situation with respect to life safety (if anyone remains inside the
building) and property protection. Even in the absence of collapse, deformation may still affect exit
paths, endangering life safety, and may cause considerable property damage. Therefore, structural
elements should have sufficient structural fire performance (in terms of both integrity and stability) to
prevent or delay failure. Prevention of collapse and/or limitation of deformation is essential for load-
bearing structural members and for load-bearing barriers, which also provide containment. The main
load-bearing structural elements, and secondary elements, which support or provide stability to
barriers or main members, shall be given structural fire performance.
2) Maintain the integrity and/or limit the deformation of the structural elements of the built environment.
For the above-stated objectives and functional requirements for fire safety of structures, the time needed to
achieve the objectives may be defined by the interested and affected parties as the time to complete burnout,
the time to complete evacuation or the time for the fire department to respond to and start controlling a fire.
These are some examples and the interested and affected parties may specify other times.
In satisfying the functional requirements, consideration should be given to the existence of active and passive
fire control systems and their effectiveness.
4.3 Performance criteria for fire safety of structures
Performance criteria are used to determine whether the objectives and functional requirements for the fire
safety of structures have been satisfied.
Some candidate criteria for the fire performance of structures may be inferred from existing criteria employed
in standard fire resistance tests in accordance with ISO 834-1. However, such criteria are generally expressed
in prescriptive terms for a single element rather than in performance terms of a single element or the whole
structure. In addition, although these performance criteria may still be useful, it is necessary to question their
relevance and the way in which they are measured.
To allow for a more realistic assessment when using fire safety engineering design and analysis, performance
criteria should not be stated as fixed values, in accordance with ISO 834-1, but should be expressed in terms
of the fire safety and protection of people, property and contents, and the environment, and should take into
account the interaction between the different elements within the structure.
Existing and new (relevant or more representative) performance criteria may be separated into categories:
a) to limit the harm or damage due to fire spreading, using compartmentation (through separating elements
and structural elements);
b) to limit the harm or damage due to the collapse of structural elements (for partial or total collapse).
The criteria relating to these two groups are presented in 4.3.1 and 4.3.2.
4.3.1 Performance criteria to limit fire spread (compartmentation)
The existing performance criteria relate to those found in ISO 834-1 and are as follows:
⎯ Insulation criteria: in the form of a limited temperature rise of 140 °C on average, reaching a maximum of
180 °C, on the unexposed side of separating (load-bearing and non-load-bearing) elements. These limiting
values are generally a very conservative means of assessing the risk of fire spread.
⎯ Integrity criteria: assessed by igniting a cotton pad or through gaps formed through separating (load-
bearing and non-load-bearing) elements. Neither the cotton pad test nor the gap test provides sufficient
quantitative data.
The new (relevant) performance criteria are concerned with setting limit values so that enclosure boundaries
meet the objectives and functional requirements for the fire safety of structures.
⎯ A criterion for limiting heat transfer through separating (load-bearing and non-load-bearing) elements (or
the surface temperature of the boundaries of adjacent enclosures), and thermal radiation emanating from
these elements, in order to avoid any ignition of combustible material on the unexposed side of
separating (load-bearing and non-load-bearing) elements, taking into account their relative location
(penetrating materials, lining materials or any combustible materials in the adjacent enclosure), the kind
of materials, and injury to occupants. Such a criterion could be measured in terms of heat flux or
temperature of the unexposed side.
⎯ A criterion for limiting the spread of hot fire gases through separating (load-bearing and
non-load-bearing) elements in order to avoid both ignition of combustible materials on the other side of
separating (load-bearing and non-load-bearing) elements and injury to occupants. Such a criterion could
be measured in terms of leakage rate.
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4.3.2 Performance criteria to limit structural damage (structural stability)
The existing performance criteria relate to those found in ISO 834-1 and are as follows:
⎯ Load-bearing criteria dependent on a limited deflection/elongation and the rate of deformation. As regards
the stability of load-bearing elements, interaction with the boundary elements and other structural
elements needs to be considered realistically, with the appropriate service load conditions.
The new (relevant) performance criteria are concerned with setting limit values so that load-bearing elements
and the overall structure meet the objectives and functional requirements for the fire safety of structures.
When setting the criteria, consideration should be given to
a) the limits for structural collapse of a structure or part of it, and
b) the limits for deflection, elongation, contraction, etc. of elements of the structure and the impact of
additional mechanical actions on adjacent separating (load-bearing and non-load-bearing) elements, liable
to cause cracks and openings in them.
The levels of structural stability that should be considered are as follows:
⎯ A criterion for providing sufficient structural stability of the load-bearing element for safe evacuation from
the built environment.
⎯ A criterion for providing sufficient structural stability of the load-bearing element for safe internal
firefighting rescue and extinguishment activities in the built environment.
⎯ A criterion for providing sufficient structural stability to critical elements of the structure (local failure of
non-critical structural members is permitted).
⎯ A criterion for providing sufficient structural stability to avoid any progressive or sudden global failure of
the structure.
⎯ The criteria collectively need to address the question of reliability and other sources of uncertainty. This
can be done by using safety margins in the direct calculation of the probability of structural failure per
year, or associated risks when the relevant limit states are exceeded. The values used for reliability and
uncertainty are usually based on historic data collected over a period of time. Results of risk assessment
can also provide a rational basis for determining target reliability levels.
As far as the protection of people is concerned, the new (relevant) performance should be defined in relation
to the ASET (Available Safe Escape Time) / RSET (Required Safe Escape Time) approach, the extent of
damage to the structure and the environment, and/or the maximum downtime allowed before reoccupying the
built environment. Decisions about these performance criteria should be made by the interested and affected
parties as part of the initial design report and each time the performance criteria are refined.
5 Quantification of the performance of structures in fire
5.1 Fire performance of structures — Design process
Table 1 identifies the various steps and parameters to be considered when assessing the behaviour of
structures subjected to fire exposure. The details of these steps are explained later in the text.
Figure 2 shows a flow chart detailing the methodology of the three steps “Determine design fire scenarios and
design fires”, “Evaluate the thermal performance of the structure”, and “Evaluate the mechanical response of
the structure” in Figure 1 and Steps 4 to 6 of Table 1. This flow chart helps to provide a detailed understanding
of a rational approach to the fire safety of structures exposed to a real fire. As illustrated in Figure 2, inputs are
determined from Steps 1, 2 and 3 of Table 1 and outputs obtained for the assessment of Step 7 in Table 1.
Table 1 — Design and quantification process
Step
To consider To determine or identify Input Factors of influence
No.
1 Scope of the project ⎯ Context and purpose of the ⎯ Built-environment ⎯ Interested and
for fire safety of design and/or the different characteristics affected parties
structures parts
⎯ Geometry ⎯ Structural systems
⎯ Mechanical actions, including to be analysed
⎯ Lining materials
existing structural loads on
⎯ Openings
the elements of the structure
⎯ Quantity of fuel
or loads induced by the fire
such as pressures
⎯ Dead and live
loads
⎯ Fuel loads in compartments
⎯ Active fire
protection
systems
2 Identifying objectives, ⎯ Objectives relating to: ⎯ Statements in ⎯ Type of occupancy
functional codes, standards of built environment
⎯ Safety of life
requirements and and guidance to be designed
⎯ Conservation of property
performance criteria documents
⎯ Interested and
⎯ Continuity of operations
for fire safety of
affected parties
structures ⎯ Preservation of heritage
including code
⎯ Protection of the
officials, owners,
environment
and fire safety
professionals
⎯ Functional requirements
relating to:
⎯ Existence of active
and passive fire
⎯ Limiting or preventing
systems and
fire spread
effectiveness of
⎯ Limiting or preventing
these systems
structural failure
⎯ Escape time
⎯ Performance criteria to fulfil
approach
the objectives and
requirements ⎯ Target reliability
3 Trial design plan for ⎯ Strategy for fire safety of ⎯ Objectives, ⎯ Type of occupancy
fire safety of structures functional of built environment
structures requirements and to be designed
⎯ Design elements and
performance criteria
functions to be considered for ⎯ Interested and
the fire safety of structures ⎯ Type and method of affected parties
include structural stability, analysis
integrity, containment and
compartmentation
⎯ Fuel loads and
4 Design fire scenarios ⎯ Thermal actions on the
distribution in
and design fires (fire elements of the structure
compartments
development)
⎯ Heat release rates
⎯ Compartment
⎯ Temperatures
characteristics (e.g.
⎯ Heat fluxes
ventilation)
⎯ Pressure in the fire
enclosures
⎯ Reliability and ⎯ Effectiveness of
response time of suppression
suppression systems
systems
⎯ Fire safety
management plan
and procedures
⎯ Fire department ⎯ Firefighting
response and effectiveness
intervention time
8 © ISO 2011 – All rights reserved
Table 1 (continued)
Step
To consider To determine or identify Input Factors of influence
No.
⎯ Criteria for fire ⎯ Effectiveness of fire
spread separation
⎯ Ignition by ⎯ Paths of fire spread
flames and/or (openings and/or
smoke breaching of
boundaries)
⎯ Integrity
⎯ Temperatures and
⎯ Thermal
pressures in
insulation
enclosures
⎯ Others
⎯ Method of analysis
chosen (e.g.
deterministic fire
analysis or fire risk
assessment)
5 Thermal response of ⎯ Temperatures in elements of ⎯ Temperatures in ⎯ Effectiveness of fire
the structure the structure every enclosure separation
⎯ Heat transfer data ⎯ Paths of fire spread
for thermal response (openings and/or
of the elements of breaching of
the structure boundaries)
⎯ Thermal properties ⎯ Effects of
of the elements of temperatures and
the structure pressures in
enclosures
6 Mechanical response ⎯ Structural analysis (stability ⎯ Temperatures in ⎯ Effects of
of the structure and deformation of elements of the connections on load
separating elements and structure redistribution and
structural elements including continuity
⎯ Mechanical
connections)
properties of the ⎯ Effects of restraint
⎯ Failure and time to failure of elements of the
⎯ Structural
the different elements of the structure
determinacy
structure
⎯ Characteristics of
⎯ Failure and time to failure of structural elements
the whole structure and connections
⎯ Restraint conditions
7 Assessment against ⎯ Are the objectives defined in ⎯ Results of the ⎯ Interested and
the fire safety step 2 satisfied? analysis affected parties
objectives
⎯ Yes, go to Step 8
⎯ No, make changes in
Steps 1, 2 or 3
(depending on
reconsiderations) and
repeat the process from
the appropriate step
8 Documentation of the ⎯ A document containing all the ⎯ Results of the ⎯ Interested and
design for fire safety assumptions and calculations analysis affected parties
of structures
Start of a fire in a compartment Inputs from
or outside the structure
Steps 1, 2 and 3 in Table 1
New fire compartment
size or fire spread to
another built environment
Evolution of thermal fire and pressure conditions
Step 4
(temperature or heat flux history) exposing the
in Table 1
separating and structural elements
(Design fire)
Evolution of temperatures within the
Step 5
separating and structural elements
Next
in Table 1
(Thermal response)
time step
Fire spread
outside the fire
compartment or
Degradation, deformation and loss of
inside the built
Step 6
strength of materials used for separating
environment
in Table 1
and structural elements
(Structural response)
SEPARATING ELEMENTS STRUCTURAL ELEMENTS
Cracks in elements or openings Thermal deformations, interaction
Yes Interactions
between elements leading to with other elements, including
integrity failure connections, loss of strength
No Loss of stability No
Insulation failure
Yes
- Temperature rise on unexposed side
Yes - Increase in radiation to combustibles
in adjacent compartments and built
environments
Loss of stability of Localized loss
the whole structure of stability
No
Outputs to Step 7 Failure of
in Table 1 the structure
Figure 2 — Overview of a rational design process for Steps 4 to 6 in the fire safety of structures
The following subclauses provide more details on the steps highlighted in Table 1. This allows the reader to
gain a better understanding of the structures' response to fire and to assess the fire performance of structures.
10 © ISO 2011 – All rights reserved
5.2 Scope of the project for fire safety of structures
This is the initial step in a fire safety design process for a new or an existing built environment. The main items
included in this step are detailed in 5.2.1 to 5.2.3.
5.2.1 Built-environment characteristics
The project designer generally has knowledge of the general characteristics of the built environment and of
the enclosure of fire origin. More specific characteristics are then usually developed (see 5.4).
5.2.2 Fuel loads
In order to determine the appropriate design fire for the evaluation of the structure, fuel loads or fuel load
densities are needed. These are determined from existing databases or from surveys of fuel in the built
environment. Fuel load densities are generally expressed in megajoules per unit area. Fire load is
characterized by the kind of combustible materials (attached to the built environment or its content), their
amount and their location.
5.2.3 Mechanical actions
When considering the mechanical actions due to applied or weathering loads, the probability of the combined
occurrence of a fire in a built environment and an extreme level of mechanical loads is considered sufficiently
small, since fire action on the structures is an accidental action. In this respect, the loads to be used when
assessing the fire behaviour of the entire structure, or part of it, are smaller than those used for the normal
design of structures.
An important concept that may be used in fire design of structures is that of load ratio. The load ratio is the
ratio of expected loads on a structure during a fire to the load-bearing capacity at ambient conditions. Lower
load ratios give higher structural fire performance.
In general, no other accidental actions should be considered in conjunction with fire. However, in countries
with a high seismic risk, it might be necessary, in the overall fire risk assessment, to account for the possibility
of structural damage, damage to separating (load-bearing and non-load-bearing) elements, and the threat to
fire suppression systems and/or water supplies in the event of an earthquake.
In addition, the fire can induce mechanical actions, directly or indirectly, through the method of assessment.
These include:
a) action due to the pressure of gases from the developing fire;
b) impact, if there is a risk of falling elements, on other structural or separating (load-bearing and
non-load-bearing) elements;
c) impact of hose stream due to the possible action of firefighters, mainly on the unexposed side of
separating (load-bearing and non-load-bearing) elements;
d) the forces and moments induced by the restraint of thermal expansion or contraction at the boundaries of
elements of a structure; and
e) the deformation of elements (such as a beam or a floor) leading to the application of load on
non-load-bearing separating elements or deflections that affect the integrity of separating (load-bearing
and non-load-bearing) elements.
5.3 Identifying objectives, functional requirements and performance criteria for fire safety
of structures
Fire safety objectives are usually addressed in terms of life safety, conservation of property, continuity of
operations, preservation of heritage, and protection of the environment. The functional requirements and
performance criteria ensuring the fire safety of structures are usually stated in terms of compartmentation,
integrity and stability of the structure. This step was detailed in Clause 4 and will not be repeated here.
5.4 Trial design plan for fire safety of structures
The trial design plan for fire safety of structures is an elaboration of the strategy for fire safety of structures
and consists of a set of design elements for the fire safety of structures, such as stability and
compartmentation.
This plan should be described and documented in
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 24679
Première édition
2011-03-15
Ingénierie de la sécurité incendie —
Performance des structures en situation
d'incendie
Fire safety engineering — Performance of structures in fire
Numéro de référence
©
ISO 2011
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .1
4 Stratégie de conception pour la sécurité incendie des structures .2
4.1 Processus de conception pour la sécurité incendie des structures .2
4.2 Objectifs et exigences fonctionnelles de sécurité incendie des structures .5
4.3 Critères de performance pour la sécurité incendie des structures .6
4.3.1 Critères de performance pour limiter la propagation du feu (compartimentage).6
4.3.2 Critères de performance pour limiter les dommages structuraux (stabilité structurale).7
5 Quantification de la performance des structures en situation d'incendie .8
5.1 Tenue au feu des structures — Processus de conception.8
5.2 Domaine d'application du projet relatif à la sécurité incendie des structures .11
5.2.1 Caractéristiques de l'ouvrage .11
5.2.2 Charges calorifiques.11
5.2.3 Actions mécaniques.11
5.3 Identification des objectifs, exigences fonctionnelles et critères de performance pour la
sécurité incendie des structures .12
5.4 Projet de conception pour la sécurité incendie des structures .12
5.5 Scénarios d'incendie de dimensionnement et feux de calcul .12
5.5.1 Généralités .12
5.5.2 Scénarios d'incendie de dimensionnement .12
5.5.3 Feux de calcul (actions thermiques) .13
5.6 Réponse thermique de la structure.15
5.7 Réponse mécanique de la structure.16
5.8 Évaluation par rapport aux objectifs de sécurité incendie .16
5.9 Documentation de la conception pour la sécurité incendie des structures .17
5.10 Facteurs et influences à prendre en compte au cours du processus de quantification .18
5.10.1 Propriétés des matériaux.18
5.10.2 Effet de la continuité et du maintien (interaction entre les éléments et les matériaux).19
5.10.3 Utilisation des résultats d'essai.19
5.10.4 Voies de propagation du feu .20
6 Lignes directrices sur l'utilisation des méthodes d'ingénierie.23
6.1 Utilisation des méthodes de calcul .23
6.2 Utilisation des méthodes expérimentales.24
6.3 Utilisation du jugement d'expert.25
Bibliographie.26
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité
technique peut décider de publier d'autres types de documents normatifs:
⎯ une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans
un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des
membres votants du comité dont relève le groupe de travail;
⎯ une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique
et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou
ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa
transformation en Norme internationale soit de son annulation.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/TS 24679 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4,
Ingénierie de la sécurité incendie.
iv © ISO 2011 – Tous droits réservés
Introduction
L'incendie représente une condition de mise en charge extrême pour les structures, qui peut avoir des effets
significatifs sur les personnes, les biens et l'environnement. Une partie de la conception en sécurité incendie
d'un ouvrage s'intéresse à la nécessité de fournir des stratégies de conception permettant de réduire au
minimum l'occurrence et la propagation du feu, ainsi que son impact sur les personnes, les biens et
l'environnement. La sécurité incendie des structures est une composante importante de la stratégie globale
de conception en sécurité incendie. Le rôle de la sécurité incendie des structures est de s'assurer que les
éléments d'une structure (éléments séparatifs et éléments structuraux) dans un ouvrage sont en mesure
d'empêcher ou de retarder la propagation du feu et la ruine structurale afin de ne pas compromettre les
objectifs de sécurité incendie, tels que la sécurité des personnes (pour les occupants et les pompiers), la
sauvegarde des biens, la continuité des activités, la conservation du patrimoine et la préservation de
l'environnement.
Traditionnellement, la plupart des conceptions pour la sécurité incendie des structures reposent sur des
exigences prescriptives établies par les réglementations, les codes de construction et les normes associées.
Dans le domaine des prescriptions, on parle également de résistance au feu. La résistance au feu des
éléments de construction est principalement évaluée par le biais d'essais au feu impliquant:
⎯ un seul feu représenté par une courbe température-temps normalisée (telle que celle fournie dans
l'ISO 834-1); et
⎯ des éléments ou assemblages isolés présentant des conditions aux limites et des tailles définies.
Les essais au feu normalisés s'appliquent à un incendie avec une alimentation en combustible inépuisable,
pour lequel aucune distinction n'est faite au niveau de la taille de l'enceinte et de la ventilation, et qui ne tient
pas compte des charges structurales réalistes, de la redistribution de la charge ou des conditions de maintien
structural. Une telle méthode d'évaluation ne peut fournir qu'une valeur comparative des produits de
construction, mais n'est pas en mesure de fournir toutes les informations nécessaires pour réaliser l'analyse
de la sécurité incendie d'un ouvrage donné (par exemple fuite de fumée, autres types d'incendie, traitement
d'une structure complète).
Étant donné les progrès récents dans le domaine de l'ingénierie de la sécurité incendie et la possibilité pour
les concepteurs d'adopter une approche d'ingénierie pour évaluer la performance des structures en situation
d'incendie, il devient nécessaire:
⎯ de repenser la philosophie de sécurité incendie des structures, en situation d'incendies réels, par rapport
à la structure complète;
⎯ de ne plus prendre en compte uniquement des éléments individuels mais d'inclure le comportement de
l'ensemble du système structural;
⎯ d'envisager des conditions de charge réalistes; et
⎯ d'inclure la phase de refroidissement de l'incendie.
La présente Spécification technique fournit une méthodologie pour l'application d'une approche d'ingénierie à
l'évaluation de la tenue au feu des structures en situation d'incendies réels. Dans le cadre d'une telle
approche, les solutions reposent sur les principes de la raison, du jugement, de la science, de l'ingénierie et
de la faisabilité. Une approche rationnelle présente de nombreux avantages, notamment:
⎯ des dispositions pour améliorer la sécurité incendie de l'ouvrage et sa fiabilité;
⎯ des mesures potentielles de sécurité incendie économiquement adaptées et davantage de possibilités
quant au choix de ces mesures; et
⎯ une meilleure communication avec d'autres professionnels impliqués dans la conception, le processus de
construction et le processus d'approbation.
La présente Spécification technique est destinée à être utilisée par les professionnels de la sécurité incendie
qui ont recours à des méthodes de conception basées sur les performances. Ces utilisateurs peuvent être des
ingénieurs en sécurité incendie et des ingénieurs structures, les autorités administratives, par exemple les
fonctionnaires, les services de secours et les développeurs de code. Les utilisateurs de la présente
Spécification technique doivent être suffisamment qualifiés et compétents dans les domaines de la sécurité
incendie et de l'ingénierie des structures. Il est particulièrement important que les utilisateurs comprennent les
limitations des méthodologies employées.
Outre des articles généraux (Articles 1, 2, 3 et Bibliographie), la présente Spécification technique comprend les
articles suivants:
⎯ l'Article 4 indique des méthodes génériques pour décrire les stratégies de conception pour la sécurité
incendie des structures;
⎯ l'Article 5 présente la quantification de la performance des structures en situation d'incendie, qui
comprend des lignes directrices sur les étapes et les méthodes d'ingénierie permettant de prévoir la
réponse thermique et mécanique des éléments structuraux et séparatifs exposés au feu et donc d'évaluer
le potentiel de propagation du feu et de ruine structurale. Il fournit également une description des facteurs
qu'il convient de prendre en compte pour l'évaluation et le processus de quantification, notamment les
voies de propagation du feu et les propriétés des matériaux à température élevée; et
⎯ l'Article 6 fournit des lignes directrices sur l'utilisation des différentes méthodes de quantification.
vi © ISO 2011 – Tous droits réservés
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 24679:2011(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des
structures en situation d'incendie
1 Domaine d'application
La présente Spécification technique fournit une méthodologie pour l'évaluation de la performance des
structures dans un ouvrage exposé à un incendie réel.
La présente Spécification technique, qui suit les principes définis dans l'ISO 23932, fournit une méthodologie
fondée sur les performances utile aux ingénieurs pour l'évaluation du niveau de sécurité incendie des
structures, neuves ou existantes.
NOTE La sécurité incendie des structures est évaluée selon une approche d'ingénierie reposant sur la quantification
du comportement d'une structure dans le but d'atteindre les objectifs de sécurité incendie et peut couvrir le déroulement
complet d'un incendie réel (y compris la phase de refroidissement) et ses conséquences liées aux objectifs de sécurité
incendie tels que la sécurité des personnes, la sauvegarde des biens ou la préservation de l'environnement.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 834-1:1999, Essai de résistance au feu — Éléments de construction — Partie 1: Exigences générales
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 23932, Ingénierie de la sécurité incendie — Principes généraux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13943, l'ISO 23932 ainsi
que les suivants s'appliquent.
3.1
élément de construction
partie intégrante d'un ouvrage
NOTE Ce terme comprend les planchers, les murs, les poutres, les poteaux, les portes et les éléments traversants, à
l'exclusion du contenu.
3.2
fonction
rôle et actions attribués aux différentes parties d'une structure ou qui sont nécessaires ou attendus pour
réaliser un objectif ou une tâche spécifié(e)
3.3
élément porteur
élément structural
élément de construction conçu pour supporter des charges en plus de son propre poids
3.4
actions mécaniques
impacts de forces définies sur d'autres éléments en raison de la redistribution des déformations ou des
contraintes dans une structure ou une partie de structure en situation d'incendie
3.5
élément non porteur
élément de construction non conçu pour reprendre des charges en plus de son propre poids
3.6
fiabilité
capacité d'une structure ou d'un élément structural à satisfaire aux exigences spécifiques pour lesquelles
il/elle a été conçu(e), notamment la durée de vie
3.7
structure
assemblage de matériaux formant une construction prévue pour être occupée ou utilisée à des fins
spécifiques
NOTE La structure inclut entre autres les bâtiments, les plateformes ouvertes, les ponts, les toitures sur des zones
de stockage ou de traitement ouvertes, les tentes, les structures gonflables et les grands stands.
3.8
tenue au feu structurale
mesure dans laquelle une structure ou un élément structural satisfait aux exigences spécifiques pour
lesquelles il/elle a été conçu(e), notamment la durée de vie, pendant une durée donnée d'exposition au feu
3.9
actions thermiques
description de la variation en fonction du temps des températures ou des flux thermiques dans une enceinte.
NOTE Ces températures ou flux thermiques dépendent de la densité de charge calorifique, de la disposition du
combustible, des ouvertures dans une enceinte et de leur géométrie.
4 Stratégie de conception pour la sécurité incendie des structures
4.1 Processus de conception pour la sécurité incendie des structures
Bien que de nombreux pays réalisent encore la conception de la sécurité incendie des structures en fonction
d'exigences prescriptives et d'essais normalisés, le recours à des méthodes de calcul pour estimer la
performance des structures en situation d'incendie s'est récemment intensifié. Cette tendance est due à une
meilleure compréhension du comportement des structures en situation d'incendie et à l'amélioration des
connaissances en matière de réponses thermiques et mécaniques des structures à température élevée. Cette
compréhension et ces connaissances permettent de mieux simuler ce qui se produirait dans un ouvrage
pendant des incendies réels. Toutefois, un grand nombre de ces méthodes de calcul en sont encore au stade
où elles remplacent les essais au feu traditionnels principalement pour éviter les inconvénients posés par ces
essais. La plupart des méthodes de calcul existantes sont des modèles simples appliqués aux éléments et
assemblages isolés et couvrent principalement:
⎯ la tenue au feu des structures porteuses en matériaux de construction courants, tels que l'acier, le béton
et le bois;
2 © ISO 2011 – Tous droits réservés
⎯ le transfert thermique, par conduction, par le biais d'éléments séparatifs non porteurs, lorsque les
propriétés thermiques des matériaux des composants sont connues.
Ces méthodes de calcul simples, comme les essais normalisés, peuvent uniquement fournir des données
permettant de classer les différents éléments en fonction de leur capacité à résister à un feu conventionnel,
même s'il est plus facile de prendre en compte certains paramètres plus spécifiques. Elles ne fournissent pas
les outils nécessaires pour évaluer la performance d'une structure dans le cadre de différents scénarios
d'incendie réel possibles, comme les feux localisés ou entièrement développés, y compris la phase de
refroidissement pouvant conduire à certains mécanismes de ruine. Par conséquent, l'approche de conception
actuelle de la sécurité incendie d'une structure et de ses éléments repose encore sur des hypothèses
grossières, qui pourraient conduire à une souplesse limitée de la conception et à peu ou pas de possibilités
d'optimiser de manière précise les mesures de sécurité incendie d'un ouvrage.
Il est toutefois de plus en plus souvent possible d'utiliser un calcul avancé ou de mettre au point un calcul
simplifié pour gérer le comportement d'une structure lors de véritables incendies.
La présente Spécification technique fournit une méthodologie pour l'application d'une approche d'ingénierie à
l'évaluation de la tenue au feu des structures en situation d'incendies réels. Une approche d'ingénierie pour la
conception de la sécurité incendie des structures consiste à
⎯ définir les caractéristiques de l'ouvrage, y compris la géométrie, les actions, les matériaux, etc.,
⎯ identifier des objectifs clairs pour la sécurité incendie des structures,
⎯ identifier des critères de performance pour les éléments de construction dans le contexte des objectifs de
sécurité incendie des structures,
⎯ envisager des scénarios d'incendie de dimensionnement pouvant se produire dans l'ouvrage et pouvant
constituer un enjeu pour la structure et les limites de l'enceinte,
⎯ évaluer la tenue au feu des éléments (porteurs et non porteurs) de l'ouvrage et de la structure en tant que
système complet, et
⎯ examiner la tenue au feu de la structure par rapport aux objectifs identifiés et aux critères de performance
établis, en tenant compte de scénarios d'incendie de dimensionnement réalistes.
La Figure 1 est un diagramme représentant le processus de conception global pour la sécurité incendie des
structures. Pour plus d'informations, se reporter à l'Article 5 traitant de la quantification.
Domaine d’application du projet
relatif à la sécurité incendie des
Revoir le domaine
structures (Voir 5.2 pour plus
d’application du projet
d’informations sur le domaine
d’application)
Identifier les objectifs, exigences
Revoir les objectifs, exigences
fonctionnelles et critères de
fonctionnelles et critères de
performance pour la sécurité
performance non réglementaires
incendie des structures
Spécifier un projet de
conception pour la sécurité Revoir la conception
incendie des structures
Déterminer les scénarios
d’incendie de dimensionnement
et les feux de calcul
Évaluer la réponse
thermique de la structure
Évaluer la réponse
mécanique de la structure
Les objectifs et critères de
Non
performance sont-ils satisfaisants ?
Oui
Documenter la conception
Figure 1 — Sécurité incendie des structures — Processus de conception
4 © ISO 2011 – Tous droits réservés
4.2 Objectifs et exigences fonctionnelles de sécurité incendie des structures
Pour réaliser une conception rationnelle en sécurité incendie des structures, il est nécessaire d'établir des
objectifs et des exigences fonctionnelles de sécurité incendie.
Les objectifs de sécurité incendie concernent généralement la sécurité des personnes, la sauvegarde des
biens, la continuité des activités, la conservation du patrimoine et la préservation de l'environnement
(individuellement ou combinés).
Les exigences fonctionnelles pour assurer la sécurité incendie des structures, généralement mentionnées en
termes de compartimentage, d'étanchéité et de stabilité de la structure, sont définies comme suit:
a) Compartimentage pour la prévention ou la limitation de la propagation du feu.
1) Pour empêcher ou limiter la propagation du feu dans l'ouvrage. En raison de la dynamique du feu,
mais aussi de la pression, des déformations thermomécaniques et du transfert thermique dans les
composants de la structure, le feu (flammes et fumée) peut se propager à d'autres enceintes de
l'ouvrage et menacer la sécurité des personnes et nuire à la valeur de l'ouvrage et de son contenu.
Dans ce cas, un ouvrage est divisé en enceintes (concept de compartimentage) avec des barrières
(généralement planchers ou murs), qui contiennent le feu dans l'enceinte à l'origine du feu.
2) Pour empêcher ou limiter la propagation du feu dans d'autres ouvrages et hors de l'ouvrage. Les
parois d'enceinte telles que murs, planchers et toits peuvent contribuer à une propagation du feu,
soit en tant que source secondaire de combustible pour un feu situé à l'extérieur de l'ouvrage, auquel
les ouvrages et l'environnement naturel adjacents sont exposés, soit suite à une ruine de l'enceinte
créant une voie permettant à un feu intérieur de se propager à l'extérieur, exposant là aussi les
ouvrages et l'environnement naturel adjacents. Le danger est plus important en présence de
matériaux pouvant induire un feu plus intense ou de produits de pyrolyse toxiques ou corrosifs,
comme dans le cas d'un entrepôt contenant des matériaux dangereux ou d'une usine de traitement
chimique utilisant ou produisant des matériaux dangereux. Par conséquent, il convient que les parois
d'enceinte telles que murs, planchers et toits présentent une tenue au feu suffisante pour résister à
une inflammation secondaire et pour contenir un feu intérieur. Une autre stratégie consiste à placer
l'ouvrage à une distance suffisante de toute exposition potentielle afin d'éviter tout risque important
de propagation du feu.
3) Pour maintenir l'étanchéité des éléments séparatifs de l'ouvrage. Cette disposition vise notamment à
augmenter le temps disponible pour l'évacuation, à protéger les voies d'évacuation, à faciliter l'accès
des pompiers pour les opérations de sauvetage, à limiter la zone de pertes éventuelle, à réduire
l'impact du feu sur la structure et son contenu, à séparer les différents types d'occupation, à isoler les
dangers et à contenir les dégagements de matériaux dangereux (pendant un feu et même après).
b) Étanchéité et stabilité de la structure pour la prévention ou la limitation des ruines structurales.
1) Pour empêcher ou limiter les ruines structurales. Pour diverses raisons, notamment les déformations
thermiques (dilatation et retrait) et la diminution de la résistance et de la rigidité résultant de
l'échauffement des composants exposés de la structure, un effondrement peut se produire de deux
manières: ruine des parties chauffées d'une structure ou ruine impliquant des parties non chauffées
de la structure. L'effondrement dû à ces deux mécanismes crée une situation dangereuse pour la
sécurité des personnes (s'il reste des personnes à l'intérieur) et pour la sauvegarde des biens. Même
s'il ne se produit pas d'effondrement, les déformations peuvent affecter les voies d'évacuation,
menacer la sécurité des personnes et provoquer des dommages matériels considérables. Par
conséquent, il convient que les éléments structuraux aient une tenue au feu structurale suffisante (en
termes à la fois d'étanchéité et de stabilité) pour empêcher ou retarder la ruine. La prévention des
effondrements ou la limitation des déformations sont essentielles pour les éléments structuraux
porteurs et pour les barrières porteuses, qui assurent également le confinement. Les principaux
éléments structuraux porteurs et les éléments secondaires qui supportent ou assurent la stabilité des
barrières ou des éléments principaux doivent présenter une tenue au feu structurale.
2) Pour maintenir l'étanchéité ou limiter la déformation des éléments structuraux de l'ouvrage.
Pour les objectifs et les exigences fonctionnelles mentionnés ci-dessus pour la sécurité incendie des
structures, le temps mis pour atteindre les objectifs peut être défini par les parties intéressées et concernées.
Il est, par exemple, possible de définir le temps de combustion totale, le temps d'évacuation, le temps de
réponse des pompiers ou le temps de maîtrise d'un incendie par les pompiers. Ce ne sont que quelques
exemples; les parties intéressées et concernées peuvent spécifier d'autres temps.
Pour satisfaire aux exigences fonctionnelles, il convient de tenir compte de l'existence de systèmes passifs et
actifs de lutte contre l'incendie et de leur efficacité.
4.3 Critères de performance pour la sécurité incendie des structures
Des critères de performance sont utilisés pour déterminer si les objectifs et les exigences fonctionnelles de
sécurité incendie des structures ont été satisfaits.
Certains critères candidats pour la tenue au feu des structures peuvent découler des critères existants utilisés
pour les essais de résistance au feu normalisés selon l'ISO 834-1. Toutefois, ces critères sont généralement
exprimés en termes prescriptifs pour un seul élément plutôt qu'en termes de performance d'un seul élément
ou de la structure complète. En outre, bien que ces critères de performance puissent encore être utiles, il est
nécessaire de remettre en question leur pertinence et la façon dont ils sont mesurés.
Pour permettre une évaluation plus réaliste dans le cadre de la conception et de l'analyse d'ingénierie de la
sécurité incendie, il convient de ne pas fixer de critères de performance sous forme de valeurs fixes tels que
ceux utilisés conformément à l'ISO 834-1, mais de les exprimer en termes de sécurité incendie et de
protection des personnes, des biens, du contenu et de l'environnement, en tenant compte de l'interaction
entre les différents éléments de la structure.
Les critères de performance existants et nouveaux (pertinents ou plus représentatifs) peuvent être classés
dans les catégories suivantes:
a) pour limiter le préjudice ou les dommages dus à la propagation du feu en ayant recours au
compartimentage (avec des éléments séparatifs et des éléments structuraux);
b) pour limiter le préjudice ou les dommages dus à l'effondrement des éléments structuraux (effondrement
partiel ou total).
Les critères associés à ces deux groupes sont présentés en 4.3.1 et en 4.3.2.
4.3.1 Critères de performance pour limiter la propagation du feu (compartimentage)
Les critères de performance existants font référence à ceux indiqués dans l'ISO 834-1 et sont les suivants:
⎯ Critères d'isolation sous forme d'élévation limitée de la température sur la face non exposée des
éléments séparatifs (porteurs et non porteurs) de 140 °C en moyenne ou de 180 °C au maximum. Ces
valeurs limites sont généralement très sécuritaires pour l'évaluation du risque de propagation du feu.
⎯ Critères d'étanchéité évalués par l'inflammation d'un morceau de coton ou en cas de formation d'un jeu
entre les éléments séparatifs (porteurs et non porteurs). L'essai avec le morceau de coton et l'essai relatif
au jeu ne fournissent pas suffisamment de données quantitatives.
Les nouveaux critères de performance (pertinents) font référence à l'établissement de valeurs limites de sorte
que les limites de l'enceinte satisfassent aux objectifs et aux exigences fonctionnelles pour la sécurité
incendie des structures.
⎯ Un critère pour limiter le transfert thermique au moyen d'éléments séparatifs (porteurs et non porteurs)
(ou la température superficielle des limites de l'enceinte adjacente) et le rayonnement thermique de ces
éléments, afin d'éviter toute inflammation de matériaux combustibles sur la face non exposée des
éléments séparatifs (porteurs et non porteurs), en considérant leur emplacement relatif (matériaux
pénétrants, matériaux de revêtement ou tout matériau combustible dans l'enceinte adjacente), le type de
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matériaux et les dommages aux occupants. Ce type de critère pourrait être mesuré en termes de flux
thermique ou de température de la face non exposée.
⎯ Un critère pour limiter la propagation de gaz chauds au moyen d'éléments séparatifs (porteurs et non
porteurs) afin d'éviter à la fois l'inflammation des matériaux combustibles sur l'autre face des éléments
séparatifs (porteurs et non porteurs) et les dommages aux occupants. Ce type de critère pourrait être
mesuré en termes de taux de fuite.
4.3.2 Critères de performance pour limiter les dommages structuraux (stabilité structurale)
Les critères de performance existants font référence à ceux indiqués dans l'ISO 834-1 et sont les suivants:
⎯ Critères de résistance mécanique dépendant d'une déformation/d'un allongement limité(e) et du taux de
déformation. Pour la stabilité des éléments porteurs, l'interaction avec les éléments adjacents et d'autres
éléments structuraux doit être envisagée de manière réaliste, avec les conditions de charge en service
appropriées.
Les nouveaux critères de performance (pertinents) font référence à l'établissement de valeurs limites de sorte
que les éléments porteurs et la structure globale satisfassent aux objectifs et aux exigences fonctionnelles
pour la sécurité incendie des structures. Lors de l'établissement des critères, il convient de tenir compte
a) des limites pour l'effondrement d'une structure ou d'une partie de structure, et
b) des limites pour la déformation, l'allongement, le retrait, etc. des éléments de la structure et de l'impact
des actions mécaniques supplémentaires sur les éléments séparatifs adjacents (porteurs et non porteurs)
pouvant provoquer des fissures et des ouvertures à l'intérieur de ces éléments.
Les niveaux de stabilité structurale qu'il convient d'envisager sont les suivants:
⎯ Un critère pour assurer une stabilité structurale suffisante des éléments porteurs pour l'évacuation en
toute sécurité de l'ouvrage.
⎯ Un critère pour assurer une stabilité structurale suffisante des éléments porteurs pour réaliser les
activités de sauvetage et d'extinction en toute sécurité à l'intérieur de l'ouvrage.
⎯ Un critère pour assurer une stabilité structurale suffisante des éléments critiques de la structure, la ruine
locale des éléments structuraux non critiques étant admise.
⎯ Un critère pour assurer une stabilité structurale suffisante pour empêcher toute ruine globale soudaine ou
progressive de la structure.
⎯ Les critères doivent collectivement tenir compte des problèmes de fiabilité et autres sources d'incertitude.
Cela est possible en utilisant par exemple des marges de sécurité lors du calcul direct de la probabilité de
ruine des structures par an ou des risques associés lorsque les états limites pertinents sont dépassés.
Les valeurs utilisées pour la fiabilité et l'incertitude sont généralement basées sur des données
historiques recueillies sur une période donnée. Les résultats de l'évaluation du risque peuvent également
fournir une base rationnelle pour la détermination des niveaux de fiabilité cibles.
En ce qui concerne la protection des personnes, il convient que les nouveaux critères de performance
(pertinents) soient définis en relation avec l'approche ASET (temps disponible pour l'évacuation en
sécurité)/RSET (temps nécessaire pour l'évacuation en sécurité), l'étendue des dommages au niveau de la
structure et de l'environnement et/ou la durée d'inactivité maximale autorisée avant de réoccuper un ouvrage.
Il convient que les décisions concernant ces critères de performance soient prises par les parties intéressées
et concernées dans le cadre du rapport de conception initiale et en cas de révision ultérieure des critères de
performance.
5 Quantification de la performance des structures en situation d'incendie
5.1 Tenue au feu des structures — Processus de conception
Le Tableau 1 identifie les différentes étapes et paramètres à prendre en compte lors de l'évaluation du
comportement des structures soumises à une exposition au feu. Ces étapes sont expliquées de manière
détaillée dans le Tableau 1 et de 5.2 à 5.5.1.
La Figure 2 illustre un diagramme décrivant la méthodologie de «détermination des scénarios d'incendie de
dimensionnement et des feux de calcul», «évaluation de la performance thermique de la structure» et
«évaluation de la performance thermique structurale» mentionnée à la Figure 1 et aux étapes 4 à 6 du
Tableau 1. Ce diagramme permet de mieux comprendre l'approche rationnelle de la sécurité incendie des
structures exposées à un incendie réel. Comme illustré à la Figure 2, les données d'entrée correspondent aux
étapes 1, 2 et 3 du Tableau 1 et les données de sortie aux étapes allant jusqu'à l'étape 7 du Tableau 1.
Tableau 1 — Processus de conception et de quantification
Étape
À prendre en compte Pour déterminer ou identifier Données d'entrée Facteurs d'influence
n°
— Caractéristiques de
l'ouvrage
— Géométrie
— Contexte et objet de la conception
— Matériaux de
ou des différentes parties
revêtement
— Actions mécaniques, notamment les
— Parties intéressées et
Domaine d'application — Ouvertures
charges structurales existantes
concernées
du projet relatif à la
— Quantité de
1 exercées sur les éléments de la
sécurité incendie des
— Systèmes structuraux
combustible
structure ou les charges induites
structures
à analyser
par le feu, comme la pression
— Charges
permanentes et
— Charge calorifique dans les
charges d'exploitation
compartiments
— Systèmes actifs de
protection contre
l'incendie
— Objectifs en rapport avec:
— Type d'occupation de
— Sécurité des personnes l'ouvrage à concevoir
— Parties intéressées et
— Sauvegarde des biens
concernées, y
— Continuité des activités compris les
responsables de
— Conservation du patrimoine
l'élaboration des
Identification des
codes, les
— Préservation de
objectifs, exigences
propriétaires et les
l'environnement — Déclarations dans les
fonctionnelles et critères
professionnels de la
codes, normes et
de performance pour la
— Exigences fonctionnelles en rapport sécurité incendie
documents-guides
sécurité incendie des
avec:
— Existence de
structures
— Limiter ou empêcher la
systèmes actifs et
propagation du feu
passifs de lutte contre
l'incendie et leur
— Limiter ou empêcher les ruines
efficacité
structurales
— Approche du temps
— Critères de performance pour
d'évacuation
satisfaire aux objectifs et aux
— Fiabilité cible
exigences
— Stratégie de sécurité incendie des
structures
— Objectifs, exigences
— Éléments et fonctions de conception — Type d'occupation de
Projet de conception fonctionnelles et critères
à prendre en compte pour la l'ouvrage à concevoir
3 pour la sécurité incendie de performance
sécurité incendie des structures, — Parties intéressées et
des structures — Type et méthode
notamment stabilité structurale, concernées
d'analyse
étanchéité, confinement et
compartimentage
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Tableau 1 (suite)
Étape
À prendre en compte Pour déterminer ou identifier Données d'entrée Facteurs d'influence
n°
— Charges calorifiques et
répartition dans les
compartiments
— Caractéristiques des
compartiments (par
exemple ventilation)
— Pression dans les
enceintes
— Efficacité des
systèmes de
— Fiabilité et temps de
suppression
réponse des systèmes de
— Plan et procédures de
suppression
gestion de la sécurité
incendie
— Actions thermiques sur les éléments
Scénarios d'incendie de
de la structure
— Temps de réponse et
dimensionnement et
— Efficacité des
d'intervention des
— Débits calorifiques
4 feux de calcul
pompiers
pompiers
(développement de
— Températures
l'incendie) — Efficacité de la
— Critères pour la
— Flux thermiques
séparation coupe-feu
propagation du feu
— Voies de propagation
— Inflammation par des
du feu (ouvertures
flammes ou de la
et/ou violation des
fumée
limites)
— Étanchéité
— Températures et
— Isolation thermique
pressions dans les
— Autres
enceintes
— Méthode d'analyse
choisie (par exemple
analyse déterministe
de l'incendie ou
évaluation du risque
incendie)
— Efficacité de la
— Températures dans
séparation coupe-feu
chaque enceinte
— Voies de propagation
— Données de transfert
du feu (ouvertures
thermique pour la
Réponse thermique de — Températures dans les éléments de et/ou violation des
5 réponse thermique des
la structure la structure limites)
éléments de la structure
— Effets des
— Propriétés thermiques
températures et des
des éléments de la
pressions dans les
structure
enceintes
— Températures dans les
— Analyse structurale (stabilité et
éléments de la structure
déformation des éléments — Effets des connexions
séparatifs et des éléments sur la redistribution de
— Propriétés mécaniques
structuraux, y compris les la charge et la
des éléments de la
Réponse mécanique de
connexions) continuité
6 structure
la structure
— Ruine et temps de ruine des — Effets du maintien
— Caractéristiques des
différents éléments de la structure
éléments structuraux et
— Déterminance
des connexions
— Ruine et temps de ruine de la structurale
structure complète
— Conditions de maintien
— Les objectifs définis à l'étape 2
sont-ils satisfaits?
— Oui, passer à l'étape 8
Évaluation par rapport
— Parties intéressées et
— Non, faire des changements à
7 aux objectifs de sécurité — Résultats de l'analyse
concernées
l'étape 1, 2 ou 3 (en fonction
incendie
des remises en cause) et
répéter le processus à partir de
l'étape appropriée
Documentation de la
— Un document précisant toutes les
conception pour la — Parties intéressées et
8 hypothèses et tous les calculs — Résultats de l'analyse
sécurité incendie des concernées
effectués
structures
Début d’incendie dans un compartiment ou à Données d’entrée des
l’extérieur de la structure Étapes 1, 2 et 3 du Tableau 1
Taille du nouveau
compartiment feu ou
propagation du feu dans
un autre ouvrage
Évolution des conditions thermiques et de la pression du
feu (historique des températures ou du flux thermique) Étape 4
du Tableau 1
sollicitant des éléments séparatifs et structuraux
(Feux de calcul)
Évolution des températures dans les
Étape 5
éléments séparatifs et structuraux
Étape
du Tableau 1
(Réponse thermique)
suivante
Propagation du
feu hors du
compartiment feu
ou à l’intérieur de
Dégradation, déformation et diminution de la
l’ouvrage résistance des matériaux utilisés pour les éléments Étape 6
du Tableau 1
séparatifs et structuraux
(Réponse structurale)
ÉLÉMENT SÉPARATIFS ÉLÉMENTS STRUCTURAUX
Fissures dans les éléments Déformations thermiques, interaction
Interactions
Oui
ou ouvertures entre les éléments avec d’autres éléments, y compris les
conduisant à une perte d’étanchéité connexions, perte de résistance
Non Perte de stabilité Non
Perte d’isolation
Oui
- Élévation de température sur la face non
exposée
Oui
- Augmentation du rayonnement des
combustibles dans les compartiments et les
ouvrages
...
Questions, Comments and Discussion
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