ISO 24679-1:2019
(Main)Fire safety engineering — Performance of structures in fire — Part 1: General
Fire safety engineering — Performance of structures in fire — Part 1: General
This document provides a methodology for assessing the performance of structures in the built environment when exposed to a real fire. This document, which follows the principles outlined in ISO 23932-1, 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.
Ingénierie de la sécurité incendie — Performances des structures en situation d’incendie — Partie 1: Généralités
Le présent document fournit une méthodologie pour l'évaluation de la performance des structures dans un ouvrage exposé à un incendie réel. Le présent document, qui suit les principes définis dans l'ISO 23932‑1, fournit une méthodologie basée 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 et/ou la préservation de l'environnement.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 24679-1
First edition
2019-01
Fire safety engineering —
Performance of structures in fire —
Part 1:
General
Ingénierie de la sécurité incendie — Performances des structures en
situation d’incendie —
Partie 1: Généralités
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
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 General design process for fire safety of structures . 2
4.2 Practical design process guidance for fire safety of structures . 4
5 Quantification of the performance of structures in fire . 9
5.1 Scope of the project for fire safety of structures . 9
5.1.1 Built-environment characteristics . 9
5.1.2 Fuel loads . 9
5.1.3 Mechanical actions . 9
5.2 Identifying objectives, functional requirements and performance criteria for fire
safety of structures . 9
5.2.1 Objectives and functional requirements for fire safety of structures . 9
5.2.2 Performance criteria for fire safety of structures .13
5.3 Trial design plan for fire safety of structures .14
5.4 Design fire scenarios and design fires (thermal actions) .15
5.4.1 General.15
5.4.2 Design fire scenarios .15
5.4.3 Design fires (thermal actions) .15
5.5 Thermal response of the structure .17
5.6 Mechanical response of the structure .18
5.7 Assessment against the fire safety objectives .19
5.8 Documentation of the design for fire safety of structures .19
5.9 Factors and influences to be considered in the quantification process .20
5.9.1 Material properties .20
5.9.2 Effect of continuity and restraint (interaction between elements and
materials) .21
5.9.3 Use of test results .22
5.9.4 Fire spread routes .22
6 Guidance on use of engineering methods .25
6.1 General .25
6.2 Using calculation methods .25
6.3 Using experimental methods .26
6.4 Using engineering judgment .27
Bibliography .28
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
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. Details of
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constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire
safety engineering.
This first edition of ISO 24679-1 cancels and replaces ISO/TS 24679:2011, which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— The document has been updated to properly structure as a normative document.
A list of all parts in the ISO 24679 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
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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 regulations, 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.
In standard fire resistance tests, the thermal fire action continues to increase for the duration of the test
according to standardized time-temperature fire curves. These thermal actions do not take into account
the real conditions such as real fuel load, enclosure size, ventilation conditions, thermal properties of
enclosure boundaries, active fire protection systems and firefighting actions. At the same time, from
a mechanical point of view, these tests do not take into account the realistic boundary conditions and,
consequently, the mechanical loads are not realistic. For example, possible redistribution of loads
to other elements in a structure is not evaluated, since only single elements are tested. In addition,
most test furnace facilities cannot take into account of the effect of restraint conditions that the tested
element may undergo within a structure in real situation.
Such an assessment method is only able to provide a comparative rating of the construction products
and cannot provide all the information required to perform a structural fire analysis of a given built
environment.
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 thermal and mechanical load conditions; and
— include the cooling phase of the fire.
In the approach used in this document, solutions are based on engineering principles founded on
a quantification of fire development, heat transfer and thermo-mechanical behaviour, on experts’
judgement and on practicability.
An engineering 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.
ISO 24679-1 is intended for use by fire safety practitioners who employ performance-based design
methods. It is expected that users of this document be appropriately qualified and competent in the
fields of fire safety and structural engineering. It is particularly important that users understand the
limitations of any methodology used.
Each ISO standard supporting the global fire safety engineering analysis and information system
includes language in the introduction to tie this document to the steps in the fire safety engineering
design process outlined in ISO 23932-1.
ISO 23932-1 provides a performance-based methodology for engineers to assess the level of fire safety
for new or existing built environments. Fire safety is evaluated through an engineered approach based
on the quantification of the behaviour of fire and based on knowledge of the consequences of such
behaviour on life safety, property and the environment.
ISO 24679-1 "Performance of structures in fire" standard form part of compliance with ISO 23932-1,
and all the requirements of ISO 23932-1 (see Figure 1) apply to any application of this International
Standard. For example, section "Selection of engineering methods and preliminary report" of
ISO 23932-1 describes the procedure to select engineering methods used to assess the fire behaviour
of structure, and section "Scenario-based evaluation of trial design" of ISO 23932-1 describes the
procedure of quantification of the performance of structures in fire.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 24679-1:2019(E)
Fire safety engineering — Performance of structures in
fire —
Part 1:
General
1 Scope
This document provides a methodology for assessing the performance of structures in the built
environment when exposed to a real fire.
This document, which follows the principles outlined in ISO 23932-1, 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 documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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/TR 16576, Fire safety engineering — Examples of fire safety objectives, functional requirements and
safety criteria
ISO/TS 16733-2, Fire safety engineering — Selection of design fire scenarios and design fires — Part 2:
Design fires
ISO 23932-1, Fire safety engineering — General principles – Part 1: General
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 13943, ISO 23932-1 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
3.1
building element
integral part of a built environment
Note 1 to entry: 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
building element that is designed to resist mechanical actions
3.4
mechanical action
defined force impact 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 resist mechanical actions 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 1 to entry: 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 action
description of the variation of temperatures or heat fluxes as a function of time in an enclosure
Note 1 to entry: 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 General 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 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 enable a better evaluation 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 standard fire tests, or are used to extend the results of these
standard 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:
— heat transfer through load-bearing elements or non-load-bearing separating elements, when the
thermal properties of the component materials and boundaries conditions are known;
— load-bearing fire performance for common construction materials such as steel, concrete and timber.
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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 standard 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 can 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 may lead to 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 increasingly possible to either use advanced calculation methods or develop simplified
calculation methods to deal with the behaviour of structure in real fire situations.
This document 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;
— defining a trial design plan for fire safety of structures;
— considering design fire scenarios that can 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; and
— 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 of fire safety engineering according to
ISO 23932-1, while the details concerning fire safety of structures are provided in Clause 5 (see Table 1
and Figure 2) of this document.
Figure 1 — Fire safety engineering — Design process according to ISO 23932-1
4.2 Practical design process guidance for fire safety of structures
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 in Clause 5.
Figure 2 shows a flow chart detailing the methodology of the following four steps:
1) Determination of design fire scenarios and design fires;
2) Evaluation of thermal response of the structure;
3) Evaluation of the mechanical response of the structure; and
4) Assessment of responses against the fire safety objectives (Steps 4 to 7 of Table 1).
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This flow chart helps to provide a detailed understanding of a rational approach to the fire safety of
structures exposed to real fires. 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 8 in Table 1.
If the fire safety objectives are not satisfied (see Figure 2, Step 7) with the first suggested strategy by
the trial design plan (Step 3), then Steps 4 to 7 shall be repeated using a different strategy proposed at
Step 3. This procedure shall be repeated until a solution that satisfies the fire safety objectives is found.
If the found solution is not viable for the stakeholder, it is necessary to go back to Steps 1 and 2 in order
to modify the scope of the project, and if possible, the fire safety objectives.
Table 1 — Steps of practical design process
Step
To consider To determine or identify Input Factors of influence
No.
1 Scope of the — Context and purpose of — Built-environment — Interested and
project for the design and/or the characteristics: affected parties
fire safety of different parts
— Geometry — Structural systems to
structures
— Mechanical actions, be analysed
— Lining materials
including initial
structural loads on the
— Openings
elements of the structure
or loads induced by the
— Quantity of fuel
fire such as pressures
load
— Fuel loads in
— Dead and live
compartments
loads
— Active and
passive fire
protection
systems
2 Identifying — Objectives relating to: — Statements in codes, — Type of occupancy of
objectives, standards and built environment to
— Safety of life
functional guidance documents be designed
requirements
— Conservation of
— Interested and affected
and perfor-
property
parties including code
mance criteria
officials, owners,
for fire safety
— Continuity of
and fire safety
of structures
operations
professionals
— Preservation of
— Existence of active and
heritage
passive fire systems
and effectiveness of
— Protection of the
these systems
environment
— Escape time approach
— Functional requirements
relating to:
— Target reliability
— Limiting or
preventing fire
spread
— Limiting or
preventing
structural failure
— Performance criteria to
fulfil the objectives and
functional requirements
Table 1 (continued)
Step
To consider To determine or identify Input Factors of influence
No.
3 Trial design — Strategy for fire safety of — Objectives, functional — Type of occupancy of
plan for fire structures requirements and built environment to
safety of performance criteria be designed
— Design elements
structures
and functions to be — Type and method of — Interested and
considered for the fire analysis affected parties
safety of structures
— Fire protection system
include structural
stability, integrity,
containment and
compartmentation
4 Design fire — Thermal actions on the — Fuel loads and — Fire severity
scenarios and elements of the structure: distribution in
— Fire duration
design fires compartments
— Heat release rates
(fire develop-
— Compartment
ment)
— Temperatures
characteristics (e.g.,
ventilation)
— Heat fluxes
— Pressure in the fire
enclosures
— Reliability and — Effectiveness of
response time of suppression systems
suppression systems
— Fire safety
management plan and
procedures
— Fire department — Firefighting
response and effectiveness
intervention time
— Criteria for fire spread: — Effectiveness of fire
separation
— Ignition by flames
and/or smoke — Paths of fire spread
(openings and/
— Integrity
or breaching of
boundaries)
— Thermal
insulation
— Temperatures
and pressures in
— Others
enclosures
— Method of analysis
chosen (e.g.,
deterministic
fire analysis or
probabilistic analysis)
5 Thermal re- — Temperatures in elements — Temperatures in every — Effectiveness of fire
sponse of the of the structure enclosure separation
structure
— Heat transfer data for — Paths of fire spread
thermal response of (openings and/
the elements of the or breaching of
structure boundaries)
— Thermal properties — Effects of
of the elements of the temperatures
structure and pressures in
enclosures
6 © ISO 2019 – All rights reserved
Table 1 (continued)
Step
To consider To determine or identify Input Factors of influence
No.
6 Mechanical — Structural analysis — Temperatures in — Effects of connections
response of (stability and elements of the on load redistribution
the structure deformation of separating structure and continuity
elements and structural
— Mechanical properties — Effects of restraint
elements including
of the elements of the
connections)
— Structural
structure
determinacy
— Failure and time to failure
— Characteristics of
of the different elements
structural elements
of the structure
and connections
— Failure and time to failure
— Restraint conditions
of the whole structure
7 Assessment — Are the objectives defined — Results of the analysis — Interested and
against the in step 2 satisfied? affected parties
fire safety
— Yes, go to Step 8
objectives
— No, make changes
in Steps 1, 2 or
3 (depending on
reconsiderations)
and repeat the
process from the
appropriate step
8 Documentation — A document containing — Results of the analysis — Interested and
of the design all the assumptions and affected parties
for fire safety calculations
of structures
Figure 2 — Overview of a practical design process for Steps 4 to 7 for 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.
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5 Quantification of the performance of structures in fire
5.1 Scope of the project for fire safety of structures
5.1.1 Built-environment characteristics
The project designer generally has knowledge of the general characteristics of the built environment
and of the assumed enclosures of fire origin.
5.1.2 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
loads are characterized by the kind of combustible materials (attached to the built environment or its
content), their amount and their location.
5.1.3 Mechanical actions
When considering the mechanical actions due to applied loads, the probability of the combined
occurrence of a fire in a built environment and the extreme level of mechanical loads can be considered
as sufficiently low, since fire action on 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 normal design of structures.
An important concept that is 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, other accidental actions should be considered in conjunction with fire. Therefore, in countries
with high seismic risks, it may be necessary to account for the possibility of structural damage, damage
to separating (load-bearing and non-load-bearing) elements, and the compromise of fire suppression
systems and/or the supply of water due to an earthquake in the overall fire risk assessment.
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 fire-fighters, mainly on the unexposed side of
separating (load-bearing and non-load-bearing) elements;
d) forces and moments induced by the restraint of thermal expansion or contraction at the boundaries
of elements of a structure; and
e) 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.
5.2 Identifying objectives, functional requirements and performance criteria for fire
safety of structures
5.2.1 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). They can be
sub-categorised into fire safety sub-objectives (see ISO/TR 16576). As an example, some of them
1)
are presented in Table 2 . They can be also divided into mandatory and voluntary objectives (see
ISO 23932-1).
The functional requirements for providing fire safety of structures are associated with the type of
structure. Usually they are stated in terms of compartmentation and the stability of the structure.
The compartmentation of a built environment, as a means to prevent or to limit the fire spread, can
be realised by load-bearing elements such as walls and floors, or by non-load-bearing elements, such
as partition walls, doors, windows and so on. These elements have to satisfy functional requirements
2)
related to: integrity, insulation and resistance or stability .
The integrity function represents the absence of passage of hot gases and/or flames from a compartment
to another one through a separating element.
The insulation function represents the limitation of the temperature increase on the unexposed surface
of a separating element.
The resistance or stability function represents the ability of a structural element or a building to resist
collapsing for a stated period of time or for the entire duration of the fire.
The load-bearing elements that contribute to compartmentation shall satisfy the three functional
requirements related to integrity, insulation and stability, while partitioning (non-load-bearing)
elements shall satisfy one or both of the separating functional requirements (integrity and insulation),
depending on its function and location in the building. Load-bearing members that do not contribute to
compartmentation need only satisfy the resistance or the stability function.
a) Compartmentation for the prevention or limitation of fire spread
Compartmentation shall ensure the implementation of the following functional requirements:
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 (the 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 the 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 shall provide sufficient fire performance to resist secondary ignition and to contain
an interior fire when no other strategy is employed to address the hazard. 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 all types of separating elements of the built environment. This
provision aims to increase the time available for escape, protect escape routes, facilitate
1) According to ISO/TR 16576.
2) In Europe, integrity, insulation and resistance (fire stability) are noted E, I and R, respectively.
10 © ISO 2019 – All rights reserved
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 possibly after a fire).
b) Resistance or stability and/or resistance and integrity of the structure for the prevention or
limitation of structural failure
Resistance, stability and integrity shall ensure the implementation of the following functional
requirements:
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 built environment) and property protection. Therefore,
structural elements shall have sufficient structural fire performance (in terms of resistance
or stability for columns, beams and frames, and in terms of both integrity and resistance or
stability for floors and walls) to prevent or delay failure. Prevention or delay of collapse is
essential for load-bearing structural members.
2) Maintain the integrity and/or limit the deformation of the load-bearing structural elements
of the built environment. In the absence of collapse, deformation may still affect exit paths,
endangering life safety, and may cause considerable property damage. Prevention and/or
limitation of deformation is essential for load-bearing structural members and for load-bearing
barriers, which provide containment.
For the above-stated objectives and functional requirements for fire safety of structures, the time
needed to achieve the objectives shall be defined by the interested/affected parties, for example, 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/affected parties
may specify other times.
In satisfying the functional requirements, consideration shall be given to the existence of active and
passive fire control systems and their effectiveness.
Table 2 shows some examples of fire safety objectives, sub-objectives and functional requirements
taken from ISO/TR 16576. The objectives and functional requirements shall be defined by the designer
in consultation with the affected parties. Final approval may be required by regulatory authorities.
Table 2 — Examples of fire safety objectives and sub-objectives, as well as functional
requirements
Fire safety
Sub-objectives Functional requirements
objectives
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
lation failure of the partitions, walls and floors, in order to avoid fire
spread and to maintain satisfactory conditions of tenability:
— in the level of fire origin,
Protection of occu-
pants
— in the evacuation routes, and
— in the refuge (secure waiting areas), where occupants awaiting
evacuation are situated.
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
lation failure of the partitions, walls and floors, in order to avoid fire
Life safety
spread and to maintain satisfactory conditions of tenability:
Protection of fire
fighters
— during all the time of the recognition phase, and
— during the evacuation operations.
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
lation problems with the partitions, walls and floors, in order to avoid
Protection of third
fire spread and to maintain satisfactory conditions of tenability:
parties (outside of
— during all the duration of fire,
the building)
— during the time of evacuation of third parties, if necessary.
Protection of No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
Protection of grounds, aquat- lation failure of the partitions, walls and floors, in order to avoid fire
the environ- ic environments, spread that can affect the maintenance of safety conditions related to
ment groundwater and the effluents linked to pollution — for example, fire-fighting water or
atmosphere toxic gases.
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
lation failure of the partitions, walls and floors, in order to:
Conservation of fur- — preserve a particular element inside the room of fire origin,
niture or immovable
— limit the fire damage to the room of fire origin,
properties of the
building or con-
— limit the fire damage to the compartment or the floor of fire origin,
struction work and
third parties
— avoid the propagation of the fire to the third parties,
— avoid the damage of the third parties.
Conservation of
property
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
lation failure of the partitions, walls and floors, in order to:
Conservation of stra-
— ensure the permanence of the strategic functions,
tegic functions
— preserve the equipment or elements taking part in the strategic
functions.
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or
Conservation from insulation failure of the partitions, walls and floors, in order to avoid
media impact the media image related to a material, built environment or fire safety
activity.
12 © ISO 2019 – All rights reserved
Table 2 (continued)
Fire safety
Sub-objectives Functional requirements
objectives
Preservation of
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
Preservation of architectural, cul-
lation failure of the partitions, walls and floors. in order to avoid the
heritage tural and historical
damage of priceless buildings and objects or public works.
heritage
No collapse of the load-bearing structures and no openings in or insu-
lation failure of the partitions, walls and floors, in order to:
— maintain a given activity,
Continuity of Preservations of ac-
operations tivities and systems
— preserve the total capacity of the activity,
— preserve a particular system.
5.2.2 Performance criteria for fire safety of structures
Performance criteria shall be 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
use
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 24679-1
Première édition
2019-01
Ingénierie de la sécurité incendie —
Performances des structures en
situation d’incendie —
Partie 1:
Généralités
Fire safety engineering — Performance of structures in fire —
Part 1: General
Numéro de référence
©
ISO 2019
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et definitions . 1
4 Stratégie de conception pour la sécurité incendie des structures .2
4.1 Processus de conception général pour la sécurité incendie des structures . 2
4.2 Recommandations sur le processus de conception pratique pour la sécurité
incendie des structures . 5
5 Quantification de la performance des structures en situation d’incendie .9
5.1 Domaine d’application du projet relatif à la sécurité incendie des structures . 9
5.1.1 Caractéristiques de l’ouvrage. 9
5.1.2 Charges calorifiques . . 9
5.1.3 Actions mécaniques . 9
5.2 Identification des objectifs, exigences fonctionnelles et critères de performance
pour la sécurité incendie des structures .10
5.2.1 Objectifs et exigences fonctionnelles de sécurité incendie des structures .10
5.2.2 Critères de performance pour la sécurité incendie des structures .13
5.3 Projet de conception pour la sécurité incendie des structures .15
5.4 Scénarios d’incendie de dimensionnement et feux de dimensionnement (actions
thermiques) .15
5.4.1 Généralités .15
5.4.2 Scénarios d’incendie de dimensionnement .16
5.4.3 Feux de dimensionnement (actions thermiques) .16
5.5 Réponse thermique de la structure .18
5.6 Réponse mécanique de la structure.19
5.7 Évaluation par rapport aux objectifs de sécurité incendie .20
5.8 Documentation de la conception pour la sécurité incendie des structures .20
5.9 Facteurs et influences à prendre en compte au cours du processus de quantification .21
5.9.1 Propriétés des matériaux .21
5.9.2 Effet de la continuité et du maintien (interaction entre les éléments et les
matériaux) .23
5.9.3 Utilisation des résultats d’essai . .23
5.9.4 Voies de propagation du feu .23
6 Recommandations sur l’utilisation des méthodes d’ingénierie .27
6.1 Généralités .27
6.2 Utilisation des méthodes de calcul .27
6.3 Utilisation des méthodes expérimentales .28
6.4 Utilisation du jugement d’expert .29
Bibliographie .30
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L’attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4,
Ingénierie de la sécurité incendie.
Cette première édition de l’ISO 24679-1 annule et remplace l’ISO/TS 24679:2011, qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— Le document a été mis à jour afin de le structurer correctement comme un document normatif.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 24679 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
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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 les réglementations prescriptives, 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.
Dans le cadre d’essais de résistance au feu normalisés, les actions thermiques du feu continuent
d’augmenter pendant la durée de l’essai suivant des courbes température-temps normalisées. Ces
actions thermiques ne tiennent pas compte des conditions réelles, telles que la charge calorifique réelle,
la taille de l’enceinte, les conditions de ventilation, les propriétés thermiques des parois de l’enceinte,
les systèmes actifs de protection contre l’incendie et les opérations de lutte contre l’incendie. Dans le
même temps, d’un point de vue mécanique, ces essais ne tiennent pas compte de conditions aux limites
réalistes et, par conséquent, les charges mécaniques ne sont pas réalistes. Par exemple, la redistribution
possible des charges à d’autres éléments dans une structure n’est pas évaluée, étant donné que seuls
des éléments individuels sont soumis à l’essai. En outre, la plupart des installations de four d’essai ne
peuvent pas prendre en compte l’effet des conditions de maintien (au niveau des appuis) que peut subir
l’élément soumis à l’essai au sein d’une structure en situation réelle.
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.
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 charges thermiques et mécaniques réalistes; et
— d’inclure la phase de refroidissement de l’incendie.
Dans le cadre de l’approche adoptée dans le présent document, les solutions reposent sur les principes
d’ingénierie fondés sur une quantification du développement de l’incendie, du transfert thermique et du
comportement thermomécanique, sur un jugement d’expert et sur la faisabilité.
Une approche d’ingénierie 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.
L’ISO 24679-1 est destinée à être utilisée par les professionnels de la sécurité incendie qui ont recours à
des méthodes de conception basées sur les performances. Les utilisateurs du présent document 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 limites des
méthodologies employées.
Chaque norme ISO venant à l’appui du système global d’information et d’analyse de l’ingénierie de la
sécurité incendie inclut un texte en introduction qui relie le présent document aux étapes du processus
de conception d’ingénierie de la sécurité incendie décrites dans l’ISO 23932-1.
L’ISO 23932-1 fournit une méthodologie basée sur les performances utile aux ingénieurs pour
l’évaluation du niveau de sécurité incendie des ouvrages, neufs ou existants. La sécurité incendie est
évaluée selon une approche d’ingénierie reposant sur la quantification du comportement du feu et
basée sur la connaissance des conséquences d’un tel comportement sur les personnes, les biens et
l’environnement.
L’ISO 24679-1 «Performance des structures en situation d’incendie» concerne la conformité avec
l’ISO 23932-1, et toutes les exigences de l’ISO 23932-1 (voir la Figure 1) s’appliquent à toutes les
applications de la présente Norme internationale. Par exemple, la section «Sélection des méthodes
d’ingénierie et rapport préliminaire» de l’ISO 23932-1 décrit la procédure de sélection des méthodes
d’ingénierie utilisées pour évaluer le comportement au feu d’une structure, et la section «Évaluation
de la solution de conception par rapport aux scénarios» de l’ISO 23932-1 décrit la procédure de
quantification de la performance des structures en situation d’incendie.
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NORME INTERNATIONALE ISO 24679-1:2019(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Performances des
structures en situation d’incendie —
Partie 1:
Généralités
1 Domaine d’application
Le présent document fournit une méthodologie pour l’évaluation de la performance des structures dans
un ouvrage exposé à un incendie réel.
Le présent document, qui suit les principes définis dans l’ISO 23932-1, fournit une méthodologie
basée 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 et/ou la
préservation de l’environnement.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences 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/TR 16576, Ingénierie de la sécurité incendie — Exemples d'objectifs de sécurité incendie, d'exigences
fonctionnelles et de critères de sécurité
ISO/TS 16733-2, Ingénierie de la sécurité incendie — Sélection de scénarios d'incendie et de feux de
calcul — Partie 2: Feux de calcul
ISO 23932-1, Ingénierie de la sécurité incendie — Principes généraux — Partie 1: Généralités
3 Termes et definitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13943 et l’ISO 23932-1
ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
3.1
élément de construction
partie intégrante d’un ouvrage
Note 1 à l'article: 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 de construction conçu pour résister aux actions mécaniques
3.4
action mécanique
impact 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 qui n’est pas conçu pour résister aux actions mécaniques 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 1 à l'article: 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
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, lorsqu’il/elle est exposé(e) au feu pendant
une durée donnée
3.9
action thermique
description de la variation des températures ou des flux thermiques en fonction du temps dans une
enceinte
Note 1 à l'article: 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 général 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 intensifié. Cette tendance est
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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 une meilleure évaluation
de ce qui se produirait dans un ouvrage lors des incendies réels. Toutefois, un grand nombre de ces
méthodes de calcul en sont encore au stade où elles remplacent les essais au feu normalisés ou servent
à étendre les résultats de ces essais normalisés, dans le but d’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:
— le transfert thermique à travers des éléments porteurs ou des éléments séparatifs non porteurs,
lorsque les propriétés thermiques des matériaux des composants et les conditions aux limites sont
connues;
— la tenue au feu des structures porteuses en matériaux de construction courants, tels que l’acier, le
béton et le bois.
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 normalisé.
Bien qu’elles facilitent la prise en compte de 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. C’est pourquoi l’approche
de conception actuelle de la sécurité incendie d’une structure et de ses éléments repose encore sur des
hypothèses grossières, qui peuvent 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 des méthodes de calcul avancées ou de
mettre au point des méthodes de calcul simplifiées pour gérer le comportement d’une structure lors de
véritables incendies.
Le présent document 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;
— définir un projet de conception pour la 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 parois 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 conformément à l’ISO 23932-1. Les détails concernant la sécurité incendie des structures
sont fournis à l’Article 5 (voir le Tableau 1 et la Figure 2) du présent document.
Figure 1 — Ingénierie de la sécurité incendie — Processus de conception selon l’ISO 23932-1
4 © ISO 2019 – Tous droits réservés
4.2 Recommandations sur le processus de conception pratique pour la sécurité
incendie des structures
Le Tableau 1 identifie les différentes étapes et paramètres à prendre en compte lors de l’évaluation
du comportement des structures soumises au feu. Ces étapes sont expliquées de manière détaillée à
l’Article 5.
La Figure 2 illustre les détails de la méthodologie des quatre étapes suivantes:
1) Détermination des scénarios d’incendie de dimensionnement et des feux de dimensionnement;
2) Évaluation de la réponse thermique de la structure;
3) Évaluation de la réponse mécanique de la structure; et
4) Évaluation par rapport aux objectifs de sécurité incendie (étapes 4 à 7 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 sont définies
aux étapes 1, 2 et 3 du Tableau 1 et les résultats de sortie sont obtenus à l’étape 8 du Tableau 1.
Si les objectifs de sécurité incendie ne sont pas remplis (voir la Figure 2, étape 7) avec la première
stratégie proposée par le projet de conception en sécurité incendie (étape 3), alors les étapes 4 à
7 doivent être répétées avec une stratégie différente proposée à l’étape 3. Cette procédure doit être
répétée jusqu’à ce qu’une solution soit trouvée afin que les objectifs de sécurité incendie soient atteints.
Si la solution trouvée n’est pas viable pour la partie intéressée, il est nécessaire de revenir aux étapes 1
et 2 pour modifier le domaine d’application du projet et, si possible, les objectifs de sécurité incendie.
Tableau 1 — Étapes d’un processus de conception pratique
Étape À prendre en
Pour déterminer ou identifier Données d’entrée Facteurs d’influence
n° compte
1 Domaine d’appli- — Contexte et objet de la — Caractéristiques de — Parties intéressées et
cation du projet conception et/ou des différentes l’ouvrage: concernées
relatif à la sécu- parties
— Géométrie — Systèmes structuraux à
rité incendie des
— Actions mécaniques, analyser
structures
— Matériaux de revête-
notamment les charges structurales
ment
initiales exercées sur les éléments de
la structure ou les charges induites
— Ouvertures
par le feu, comme la pression
— Quantité de charge
— Charge calorifique dans les
calorifique
compartiments
— Charges permanentes
et charges d’exploitation
— Systèmes actifs et
passifs de protection contre
l’incendie
2 Identification — Objectifs en rapport avec: — Déclarations dans les — Type d’occupation de
des objectifs, codes, normes et documents- l’ouvrage à concevoir
— Sécurité des personnes
exigences guides
— Parties intéressées et
fonctionnelles et
— Sauvegarde des biens
concernées, y compris les respon-
critères de per-
sables de l’élaboration des codes,
— Continuité des activités
formance pour la
les propriétaires et les profession-
sécurité incendie
— Conservation du patrimoine
nels de la sécurité incendie
des structures
— Préservation de l’environ-
— Existence de systèmes
nement
actifs et passifs de lutte contre
l’incendie et leur efficacité
— Exigences fonctionnelles en
rapport avec:
— Approche du temps
d’évacuation
— Limiter ou empêcher la
propagation du feu
— Fiabilité cible
— Limiter ou empêcher les
ruines structurales
— Critères de performance
pour satisfaire aux objectifs et aux
exigences fonctionnelles
3 Projet de concep- — Stratégie de sécurité incen- — Objectifs, exigences — Type d’occupation de
tion pour la die des structures fonctionnelles et critères de l’ouvrage à concevoir
sécurité incendie performance
— Éléments et fonctions de — Parties intéressées et
des structures
conception à prendre en compte — Type et méthode concernées
pour la sécurité incendie des d’analyse
— Système de protection
structures, notamment stabilité
contre l’incendie
structurale, étanchéité, confinement
et compartimentage
6 © ISO 2019 – Tous droits réservés
Tableau 1 (suite)
Étape À prendre en
Pour déterminer ou identifier Données d’entrée Facteurs d’influence
n° compte
4 Scénarios d’incen- — Actions thermiques sur les — Charges calorifiques et — Gravité de l’incendie
die de dimension- éléments de la structure: répartition dans les comparti-
— Durée de l’incendie
nement et feux de ments
— Débits calorifiques
dimensionnement
— Caractéristiques des
(développement
— Températures
compartiments (par exemple
de l’incendie)
ventilation)
— Flux thermiques
— Pression dans les
enceintes
— Fiabilité et temps de — Efficacité des systèmes
réponse des systèmes de sup- de suppression
pression
— Plan et procédures de
gestion de la sécurité incendie
— Temps de réponse et — Efficacité des pompiers
d’intervention des pompiers
— Critères pour la propa- — Efficacité de la sépara-
gation du feu: tion coupe-feu
— Inflammation par des — Voies de propagation
flammes et/ou de la fumée du feu (ouvertures et/ou violation
des limites)
— Étanchéité
— Températures et pres-
— Isolation thermique
sions dans les enceintes
— Autres
— Méthode d’analyse choi-
sie (par exemple analyse détermi-
niste ou analyse probabiliste de
l’incendie)
5 Réponse ther- — Températures dans les — Températures dans — Efficacité de la sépara-
mique de la éléments de la structure chaque enceinte tion coupe-feu
structure
— Données de transfert — Voies de propagation
thermique pour la réponse du feu (ouvertures et/ou violation
thermique des éléments de la des limites)
structure
— Effets des températures
— Propriétés thermiques et des pressions dans les enceintes
des éléments de la structure
6 Réponse — Analyse structurale (sta- — Températures dans les — Effets des connexions
mécanique de la bilité et déformation des éléments éléments de la structure sur la redistribution de la charge
structure séparatifs et des éléments structu- et la continuité
— Propriétés mécaniques
raux, y compris les connexions)
des éléments de la structure — Effets du maintien
— Ruine et temps de ruine des
— Caractéristiques des — Déterminance structu-
différents éléments de la structure
éléments structuraux et des rale
— Ruine et temps de ruine de connexions
la structure complète
— Conditions de maintien
7 Évaluation par — Les objectifs définis à — Résultats de l’analyse — Parties intéressées et
rapport aux objec- l’étape 2 sont-ils satisfaits? concernées
tifs de sécurité
— Oui, passer à l’étape 8
incendie
— Non, faire des changements
à l’étape 1, 2 ou 3 (en fonction des
remises en cause) et répéter le pro-
cessus à partir de l’étape appropriée
8 Documentation de — Un document précisant — Résultats de l’analyse — Parties intéressées et
la conception pour toutes les hypothèses et tous les concernées
la sécurité incen- calculs effectués
die des structures
Figure 2 — Vue d’ensemble d’un processus de conception pratique pour les étapes 4 à 7 en
sécurité incendie des structures
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Les paragraphes suivants fournissent des informations plus détaillées sur les étapes décrites dans
le Tableau 1 afin de permettre au lecteur de mieux comprendre la réponse des structures au feu et
d’évaluer leur tenue au feu.
5 Quantification de la performance des structures en situation d’incendie
5.1 Domaine d’application du projet relatif à la sécurité incendie des structures
5.1.1 Caractéristiques de l’ouvrage
Le concepteur du projet connaît généralement les caractéristiques générales de l’ouvrage et de l’enceinte
censée être à l’origine du feu.
5.1.2 Charges calorifiques
Pour déterminer le feu de dimensionnement approprié pour l’évaluation de la structure, les charges
calorifiques ou leurs densités sont nécessaires. Ces éléments sont déterminés en fonction des bases
de données existantes ou des enquêtes sur les combustibles présents dans l’ouvrage. Les densités
de charge calorifique sont généralement exprimées en mégajoules par unité de surface. Les charges
calorifiques sont caractérisées par le type de matériaux combustibles (rattachés à l’ouvrage ou à son
contenu), leur quantité et leur emplacement.
5.1.3 Actions mécaniques
En ce qui concerne les actions mécaniques dues aux charges appliquées, la probabilité d’occurrence
combinée d’un incendie dans un ouvrage et d’un niveau extrême de charges mécaniques peut
être considérée comme suffisamment faible, étant donné que l’action du feu sur les structures est
accidentelle. Ainsi, les charges à utiliser pour évaluer le comportement au feu de la structure complète
ou d’une partie de la structure sont moins élevées que celles utilisées pour la conception normale des
structures.
La notion de niveau de chargement est importante dans le domaine de la conception de la sécurité
incendie des structures. Le niveau de chargement est le rapport entre les charges attendues sur une
structure au cours d’un incendie et la capacité portante à température ambiante. Des niveaux de
chargement faibles conduisent à une meilleure tenue au feu structurale.
En général, il convient de prendre en compte d’autres actions accidentelles en relation avec le feu. Par
conséquent, dans les pays présentant des risques sismiques importants, il peut être nécessaire de tenir
compte dans l’évaluation globale du risque incendie de la possibilité de dommages structuraux et de
dommages au niveau des éléments séparatifs (porteurs et non porteurs), ainsi que des risques pour les
systèmes de suppression et/ou l’alimentation en eau suite à un séisme.
Le feu peut également induire, directement ou indirectement, des actions mécaniques dues à la méthode
d’évaluation. Celles-ci incluent:
a) action due à la pression des gaz suite au développement du feu;
b) impact, s’il existe un risque de chute des éléments, sur les autres éléments structuraux ou séparatifs
(porteurs et non porteurs);
c) impact des jets de lance dus à l’action possible des pompiers, principalement sur la face non exposée
des éléments séparatifs (porteurs et non porteurs);
d) forces et moments induits par l’empêchement de dilatation thermique ou de retrait aux limites des
éléments d’une structure; et
e) déformation des éléments (comme les poutres ou les planchers) conduisant à l’application d’une
charge sur les éléments séparatifs non porteurs ou à des déformations affectant l’étanchéité des
éléments séparatifs (porteurs et non porteurs).
5.2 Identification des objectifs, exigences fonctionnelles et critères de performance
pour la sécurité incendie des structures
5.2.1 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). Ils peuvent être subdivisés en sous-objectifs de sécurité incendie (voir
1)
l’ISO/TR 16576). À titre d’exemple, certains sont présentés dans le Tableau 2 . Ils peuvent aussi être
subdivisés en objectifs obligatoires ou volontaires (voir l’ISO 23932-1).
Les exigences fonctionnelles pour assurer la sécurité incendie des structures sont associées au type
de structure. Elles sont généralement mentionnées en termes de compartimentage et de stabilité de la
structure.
Le compartimentage d’un ouvrage, en tant que moyen d’empêcher ou de limiter la propagation du feu,
peut être réalisé par des éléments porteurs, tels que les murs et les planchers, ou par des éléments non
porteurs, tels que les cloisons, les portes, les fenêtres, etc. Ces éléments doivent satisfaire aux exigences
2)
fonctionnelles liées à l’étanchéité, l’isolation et la résistance ou la stabilité .
La fonction d’étanchéité représente l’absence de passage de gaz chauds et/ou de flammes d’un
compartiment à un autre à travers un élément séparatif.
La fonction d’isolation représente la limitation de l’augmentation de température sur la face non
exposée d’un élément séparatif.
La fonction de résistance ou de stabilité représente l’aptitude d’un élément structural ou d’un bâtiment
à résister à l’effondrement pendant une durée spécifiée ou pendant toute la durée de l’incendie.
Les éléments porteurs qui contribuent au compartimentage doivent satisfaire aux trois exigences
fonctionnelles liées à l’étanchéité, à l’isolation et à la stabilité (résistance), tandis que les éléments de
séparation (non porteurs) doivent satisfaire à une ou deux des exigences fonctionnelles séparatives
(étanchéité et isolation) suivant leur fonction et leur emplacement dans le bâtiment. Les éléments
porteurs qui ne contribuent pas au compartimentage ont seulement besoin de satisfaire à la fonction de
résistance ou de stabilité.
a) Compartimentage pour la prévention ou la limitation de la propagation du feu
Le compartimentage doit satisfaire aux exigences fonctionnelles suivantes:
1) 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 (le concept de compartimentage)
avec des barrières (généralement planchers ou murs), qui contiennent le feu dans l’enceinte à
l’origine du feu.
2) 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
1) Conformément à l’ISO/TR 16576.
2) En Europe, l’étanchéité, l’isolation et la résistance (stabilité au feu) sont notées respectivement E, I et R.
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est plus important en présence de matériaux pouvant entretenir un feu plus intense ou de
produits de pyrolyse toxiques ou corrosifs — par exemple, 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, les parois d’enceinte telles que murs, planchers et toits
doivent présenter une tenue au feu suffisante pour résister à une inflammation secondaire
et pour contenir un feu intérieur lorsqu’aucune autre stratégie n’est employée pour gérer
le danger. 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) Maintenir l’étanchéité de tous les types d’éléments séparatifs de l’ouvrage. Cette disposition
vise 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 éventuellement après).
b) Résistance ou stabilité et/ou résistance et étanchéité de la structure pour la prévention ou la
limitation des ruines structurales
La résistance, la stabilité et l’étanchéité doivent satisfaire aux exigences fonctionnelles suivantes:
1) 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 de l’ouvrage)
et pour la sauvegarde des biens. Par conséquent, les éléments structuraux doivent avoir une
tenue au feu structurale suffisante (en termes de résistance ou de stabilité des poteaux, des
poutres et de l’ossature, et en termes à la fois d’étanchéité et de résistance ou de stabilité pour
les planchers et les murs) pour empêcher ou retarder la ruine. La prévention ou le retardement
des effondrements sont essentiels pour les éléments structuraux porteurs.
2) Maintenir l’étanchéité et/ou limiter la déformation des éléments structuraux porteurs de
l’ouvrage. En l’absence d’effondrement, les déformations peuvent affecter les voies d’évacuation,
menacer la sécurité des personnes et provoquer des dommages matériels considérables. La
prévention et/ou la limitation des déformations sont essentielles pour les éléments structuraux
porteurs et pour les barrières porteuses, qui assurent le confinement.
Pour les objectifs et les exigences fonctionnelles mentionnés ci-dessus pour la sécurité incendie
des structures, le temps mis pour atteindre les objectifs doit être défini par les parties intéressées/
concernées, par exemple en tant que durée de combustion totale, temps d’évacuation, temps de réponse
des pompiers ou temps de maîtrise d’un incendie par les pompiers. Ce ne sont que quelques exemples;
les parties intéressées/concernées peuvent spécifier d’autres temps (durées).
Pour satisfaire aux exigences fonctionnelles, il faut tenir compte de l’existence de systèmes passifs et
actifs de lutte contre l’incendie et de leur efficacité.
Le Tableau 2 illustre quelques exemples d’objectifs de sécurité, de sous-
...
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