ISO/TR 10158:1991

RAPPORT
TECHNIQUE
TR 10158
Première édition
1991-02-15
Principes et analyse servant de base aux
méthodes de calcul portant sur la résistance au
feu des éléments structuraux
cakulation methods in relation to h-e
Principles and ra tionale underlying
resistance of structura/ elements
Numéro de référence
Sommaire
Page
..................................................................... 1
Domaine d’application
.................................................................... 1
Références normatives
Définitions . 1
Critères associés . . . 2
.................................... 3
Application de la résistance au feu .
Signification de la résistance au feu .
Extension des données obtenues à partir des essais de résistance
.................................................. ............................................. 4
au feu
Conception des ouvrages en vue de leur comportement au feu -
Étude générale . .
Conception des ouvrages en vue de leur résistance au feu -
.................... 14
Détermination analytique de la résistance au feu
Annexe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
A Bibliographie
0 ISO 1991
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duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
imprimé en Suisse
ii
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de 1’60). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé 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 I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore etroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
La tache principale des comités techniques est d’élaborer les Normes
internationales, mais, exceptionnellement, un comité technique peut
proposer la publication d’un rapport technique de l’un des types sui-
vants:
lors dépit de maints efforts, 1’ accord requis ne peut
1, 9 en
- type que
être ré alisé en fave ur de la publicat ion d’un e Norme interna tion ale;
-
type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de dévelop-
pement technique ou lorsque, pour toute autre raison, la possibilité
d’un accord pour la publication d’une Norme internationale peut être
envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
- type 3, lorsqu’un comité technique a réuni des données de nature
différente de celles qui sont normalement publiées comme Normes
internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l’état
de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen
trois ans au plus tard après leur publication afin de décider éven-
tuellement de leur transformation en Normes internationales. Les rap-
ports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L’ISO/TR 10158, rapport technique du type 2, a été élaboré par le comite
technique ISO/TC 92, Essais au feu sur les matériaux de construction,
composants et structures.
L’annexe A d u présent Rapport technique est donnée unique men t à titre
d’information
. . .
III
Introduction
Le présent Rapport technique a été établi au sein de
I’ISO/TC 92/SC 2/GT 2 dans l’intention de fournir la base générale, se-
lon les principes qu’il convient de suivre et l’analyse qu’il convient
d’utiliser, pour l’élaboration de documents d’information sur
-
l’interpolation et l’extrapolation par analogie et calcul des résultats
d’essais de résistance au feu;
- la détermination analytique de la résistance au feu d’élé ts
str ucturaux.
Le groupe de travail prépare actuellement ces documents d’information
prévus pour être publiés sous forme de rapports techniques ISO. Pa-
rallèlement, le groupe de travail est chargé d’une étude des besoins
d’essais afin de déterminer les données utilisées comme valeurs d’en-
trée pour la conception analytique des structures et éléments structu-
raux exposés au feu.
Rôle de I’ISO/TC 92
Le rôle de I’ISO/TC 92 dans le développement international des métho-
des analytiques et informatisées pour la conception de feux structuraux
est défini par les termes de référence du SC 2/GT 2 qui sont les sui-
vants:
a) élaborer des documents qui expliquent la facon d’étendre les résul-
tats des essais ISO de résistance au feu des structures par interpo-
lation et extrapolation et de les appliquer dans la pratique;
b) étudier l’interrelation entre les méthodes expérimentales et analyti-
ques pour la détermination de la résistance au feu et proposer des
solutions garantissant la compatibilité entre les deux;
les besoins et sugg érer des essais supplémen taires pour
analyser
Cl
obtenir d es d onnées d’entrée r les méthodes analytiq ues;
Pou
d) maintenir ses activités à l’intérieur du champ d’action du SC 2.
Le groupe de travail a identifié un certain nombre de tâches bien défi-
nies à partir de ces termes de référence et prépare actuellement une
série de documents de base prévus pour être publiés sous forme de
rapports techniques ISO, comme suit:
a) rapport sur l’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur l’interpolation et l’extrapolation par analogie et calcul des
résultats des essais de résistance au feu pour différents types
d’éléments structuraux porteurs;
iv
b) rapport sur l’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur la détermination analytique de la résistance au feu des
éléments structuraux porteurs;
c) étud e de s besoin s d’ essais rmettant de dét erminer les données
Pe
d’en trée pour les mét hodes de conception anal ytiques.
Un questionnaire simplifié a été envoyé à tous les pays membres de
I’ISO/TC 92/SC 2; il porte sur l’interpolation et l’extrapolation des don-
nées d’essai de résistance au feu et sur la détermination analytique de
la résistance au feu des éléments structuraux.
Les réponses obtenues indiquent que les autorités de plusieurs pays
acceptent les procédures de calcul pour l’interpolation et l’extrapolation
des résultats d’essais de résistance au feu. Les pratiques, cependant,
varient en ce qui concerne les limites de l’application de la procédure
pour les modifications des prototypes soumis aux essais.
Les réponses ont également confirme qu’on ne dispose pas d’autres
connaissances pour évaluer l’influence des modifications sur les proto-
types soumis aux essais pour les performances des portes, fenêtres,
volets, clapets ou conduits, que celles portant sur les dimensions de
l’ouvrage soumis aux essais.
II y a également une indication de base de calcul un peu plus fragmen-
taire pour les éléments de séparation non porteurs que pour les élé-
ments structuraux porteurs tels que planchers, poutrelles, poteaux et
murs. II y a aussi une variation du caractére des procédures d’interpo-
lation et d’extrapolation qui vont de l’évaluation approximative à I’ana-
lyse exhaustive.
Le nombre de pays où les autorités acceptent une classification fondée
sur une résistance au feu déterminée de façon analytique est un peu
plus limite. Cependant, dans la plupart des pays où ces classifications
ne sont généralement pas acceptées, une détermination analytique peut
être élaborée et acceptée pour une conception particulière.
A l’aide du questionnaire et par la suite, on s’est apercu que les réfé-
rences 111 à 1291 (voir annexe A) étaient des bases utiles à la détermi-
nation analytique de la résistance au feu des éléments de construction
et à la conception des ouvrages en vue de leur comportement au feu.

Page blanche
ISC/TR 10158:1991 (F)
RAPPORT TECHNIQUE
Principes et analyse servant de base aux méthodes de calcul
portant sur la résistance au feu des éléments structuraux
éditions indiquées étaient en vigueur. Toute norme
1 Domaine d’application
est sujette à révision et les parties prenantes des
accords fondés sur le présent Rapport technique
Le présent Rapport technique est destiné à fournir
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer
une base définissant les principes qu’il convient de
les éditions les plus récentes des normes indiquées
suivre, ainsi que l’analyse utilisée pour élaborer des
ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possè-
méthodes de calcul permettant de déterminer la ré-
dent le registre des Normes internationales en vi-
sistance au feu des éléments de construction.
gueur à un moment donné.
L’article 3 contient des explications de certains ter-
ISO 834:1975, Essais de résistance au feu - Éléments
mes de base utilisés dans l’élaboration et l’applica-
de construction.
tion du concept de résistance au feu, et les relie
d’abord à la méthode d’essai, puis aux exigences
ISO 3261:1975, Essais au feu - Vocabulaire.
qui sont généralement envisagées dans les docu-
ments courants régissant le bâtiment. Le chapitre
se termine par une discussion portant sur la signi-
3 Définitions
fication de la résistance au feu.
Pour les besoins du présent Rapport technique, les
L’article 7 étudie l’élaboration et l’application de
définitions suivantes s’appliquent.
méthodes de calcul qui sont associées aux résultats
obtenus à partir d’essais de résistance au feu et
3.1 résistance au feu: Tel qu’il est actuellement
conclut par un recensement des considérations
défini dans I’ISO 834, le terme ((résistance au feu,,
qu’impliquent leur élaboration et leur amélioration
signifie duree d’échauffement exprimée en unités
continuelles.
de temps, conformément à l’essai normalisé de ré-
L’article 8 commence par une étude des méthodes
sistance au feu jusqu’à ce qu’un défaut apparaisse,
dont on dispose actuellement pour la conception
dans les conditions - capacité portante, isolation,
des ouvrages en vue de leur comportement au feu,
étanchéité aux flammes et aux gaz chauds - ap-
suivie d’une énumération des préceptes qui
propriées à l’éprouvette. Dans l’essai, l’éprouvette
s’avèrent applicables à leur utilisation. Cet article
est exposée dans un four à une élévation de la
se termine par l’énumération de certaines conclu-
température en fonction du temps, dans des limites
sions qui semblent appropriées à ce stade, ainsi
spécifiées, conformément à la relation:
que de certaines actions qui sont indiquées après
7’- 78 =
. . .
345 log,,(8t + 1)
(1)
cette étude.
où
L’article 9 traite plus en détail des considérations
qu’impliquent l’élaboration et l’application des mé-
est la durée, en minutes;
thodes de calcul ayant directement trait à la déter-
mination analytique de la résistance au feu.
est la température du four, en degrés
Celcius, à l’instant 1;
2 Références normatives
7 est la température du four, en degrés
Celsius, à l’instant 2 = 0.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite,
NOTE 1 La résistance au feu des éléments de
constituent des dispositions valables pour le présent
construction soumis aux essais est généralement expri-
Rapport technique. Au moment de la publication, les mée par le nombre de minutes, d’heures ou de fractions
d’heure pendant lesquelles l’élément de construction sa-
vue de leur comportement au feu, on utilise des
tisfait à certains critères fonctionnels en matière de ca-
versions idéalisées d’incendies réels.
pacité portante d’un élément structural porteur; isolation
et étanchéité aux flammes et aux gaz chauds d’un élé-
3.4
incendie expérimental: Feu à échelle réduite ou
ment de partition; la totalité de ces trois critères d’un
en vraie grandeur, dont les caractéristiques sont
élément porteur et de partition.
spécifiées et contrôlées.
Pour les éléments structuraux porteurs, la méthode d’es-
sai prescrit que l’échantillon soumis aux essais ne doit
3.5 modèle d’incendie: Feu dont les sollicitations
pas s’effondrer.
thermiques sont spécifiées et qui est utilisé en rela-
Dans la pratique, la capacité portante ultime d’un élément tion avec des calculs de conception des ouvrages
structural est déterminée soit par une valeur critique de
en vue de leur comportement au feu.
déformation, soit par un taux maximal de déformation,
soit par une température critique, selon les circonstances.
Un ((modèle d’incendiejp peut être soit représentatif
de l’exposition thermique décrite par la courbe nor-
Pour les éléments ayant une fonction de partition, la mé-
alisée temps-température conformément à
thode d’essai spécifie que la température moyenne de la
SO 834 [équation (I)l, soit une exposition autre
face non exposée de l’éprouvette soumise aux essais ne
*évue pour simuler des conditions particulières
doit pas augmenter au-delà de la température initiale de
exposition au feu.
plus de 140 OC. II est également prescrit que la tempéra-
ture maximale en tout point de cette face ne doit pas dé-
passer la température initiale de plus de 180 OC et qu’au
même moment, elle ne doit pas dépasser 220 OC quelle
que soit la température initiale? Critères associés
Pour ce qui est de l’étanchéité, on dit que l’éprouvette
L’élément de base couramment employé pour la
soumise aux essais a donné des résultats négatifs lorsque
détermination de la résistance au feu est l’essai
des flammes ou des gaz chauds peuvent traverser les
normalisé de résistance au feu conformément à
fissures, trous ou autres ouvertures qui peuvent exister
I’ISO 834 ou à l’un des divers équivalents nationaux.
au départ ou s’être formées pendant l’essai. On suppo-
L’élément de construction soumis aux essais doit
sera que l’essai d’étanchéité n’a pas réussi si un tampon
de coton parfaitement défini s’enflamme lorsqu’il est ap- généralement être représentatif de la construction
pliqué sur l’ouverture.
réelle pour laquelle l’information sur la résistance
au feu est prescrite par rapport aux matériaux, à la
D’autres termes utilisés dans le présent Rapport
forme et à la conception et doit également avoir des
technique et non encore inclus dans les vocabulai-
dimensions minimales prescrites.
res ISO tels que I’ISO 3261, sont définis comme suit:
Sur ce point, il y a actuellement des divergences
entre les pays pour ce qui est de l’utilisation et de
3.2 compartiment ((incendie>): Espace clos dans un l’acceptation des données provenant des ouvrages
bâtiment, séparé de toutes les autres parties du
soumis aux essais. La plupart des autorités accep-
bâtiment par des parois ayant une durée de résis-
tent le concept d’une analogie entre la résistance
tance au feu spécifiée, dans lequel un feu peut être
au feu obtenue à partir d’un essai et celle d’un élé-
contenu sans se propager dans une autre partie du
ment de construction généralement de dimension
bâtiment. La construction délimitant le comparti-
supérieure. On accepte également de plus en plus
ment à l’épreuve du feu peut comprendre des sec-
d’utiliser des résultats d’essai combinés à des étu-
tions (par exemple, portes et fenêtres) nécessaires
des d’ingénierie afin de déterminer l’acceptation de
à son fonctionnement, dont la résistance au feu est
composants et matériaux autres que ceux qui sont
inférieure à la période spécifiée. Un compartiment qualifiés à partir des ouvrages soumis aux essais.
((incendie>, peut être divisé en sous-compartiments. Ces considérations ainsi que l’utilisation de I’inter-
II peut également s’étendre sur un ou plusieurs polation et de l’extrapolation pour l’extension de
étages, auquel cas il devient un compartiment ((in- I’applicabilité des données d’essai sont discutées à
cendie>, multi-niveaux ou multi-étages. nouveau à l’article 7.
Comme nous l’avons noté dans les remarques d’in-
troduction au présent article, une étude actuelle in-
3.3 incendie réel: Feu qui se développe dans un
dique que la résistance au feu obtenue par des
bâtiment et qui est influencé par des facteurs tels
que: le type du bâtiment et son occupation; le calculs tenant compte des propriétés de base des
contenu combustible (la charge calorifique); la ven- matériaux a des températures élevées, prévisibles
tilation, la géométrie et les propriétés thermiques dans des conditions d’exposition à l’incendie, a recu
du compartiment; les systèmes d’extinction dans le jusqu’à présent une approbation limitée de la part
bâtiment et les actions des sapeurs-pompiers. Les des autorités. Cependant, les autorités de plus en
feux réels sont des phénomènes complexes. Par plus de pays ont en plus tendance à accepter les
conséquent, dans la conception des ouvrages en méthodes de calcul à la place d’essais.
1) Dans la révision de I’ISO 834:1975, le critère de limitation de la température à 220 OC a été supprimé.
Les recommandations européennes et le manuel paraison, la figure 1 comprend également des cour-
annexe concernant la conception des structures en bes représentant les températures moyennes de
acier exposées à des conditions d’incendie norma- gaz obtenues a l’intérieur d’un compartiment incen-
die pendant des essais en grandeur réelle pour
lisé, récemment rédigé par la Convention europé-
enne de la construction métallique (CECM), t231, t261, lesquels on a utilisé différentes densités de charge
avec le guide de conception correspondant pour les d’incendie (qf) avec une ventilation et des caracté-
ristiques thermiques spécifiées pour le comparti-
structures en béton exposées au feu, préparé sous
les auspices du Comité euro-international du béton ment [30]. Les courbes démontrent que l’exposition
(CEB), t20], [29], continueront à favoriser ce type à la chaleur dans un incendie réel (expérimental)
d’acceptation. peut s’écarter fortement de l’exposition à la chaleur
prescrite par l’essai normalisé de résistance au feu.
5 Application de la résistance au feu
La prescription de la résistance au feu dans les co-
des, réglementations de construction, etc., est un
moyen d’empêcher la propagation du feu en divisant
un bâtiment en compartiments ((incendie,, par des
séparations coupe-feu ayant un degré approprié de
résistance au feu, ou en empêchant toute dé-
faillance des structures porteuses ou des éléments
structuraux.
Le niveau requis de résistance au feu dépend de
facteurs tels que la hauteur et le volume de
construction, le type d’activité et l’importance de la
structure ou des éléments structuraux par rapport à
la stabilité globale du bâtiment. Il dépend également
de la charge d’incendie qui détermine la sévérité de
l’exposition au feu. C’est Ingberg qui l’a quantifié le
premier en utilisant la relation
. . .
t, = f(Q/Af) = f(q,)
(2)
où
est la durée du feu type;
td
est la charge d’incendie dans le com-
e
partiment;
A est la surface au sol du compartiment à
f
Temps (Min)
l’épreuve du feu;
NOTE - Le campa rtlment utllls@ pour l’essai avalt une surface au sol
d’environ lZm*
et un volume d’envlron 40 m3 “*’
est la densité correspondante de la
4r
charge d’incendie.
Figure 1 - Comparaison de la courbe ISO
Cette relation est toujours la base des codes et ré-
température/temps avec des courbes
glementations les plus courants. Dans des relations
températurehemps obtenues à partir de feux de
établies plus récemment, l’importance additionnelle
compartiment avec des densités de charge
de la ventilation, de la géométrie et des matériaux
d’incendie de 15 kg, 20 kg, 30 kg et 60 kg de bois par
des séparations du compartiment 4ncendieBB a
mètre carré de surface au sol
également été considérée [voir équation (3)].
6 Signification de la résistance au feu
L’environnement du feu normalisé, représenté par
la courbe normalisée température/temps, a pour
La méthode d’essai de résistance au feu prescrit un
objet d’assurer des conditions d’essai suffisamment
environnement d’essai au feu normalisé qui se ca-
représentatives d’une exposition sévére au feu afin
ractérise par la courbe normalisée température/
de comparer les performances des divers éléments
temps exprimée mathématiquement par I’équa-
de construction représentatifs. II est cependant im-
tion (1).
portant de noter que cette exposition type à I’incen-
La figure 1 présente la courbe température/temps die ne représente pas nécessairement une situation
= 20 “C. Dans un but de com- réelle et que les résultats d’essai ne sont pas né-
du four, T, pour T,
cessairement représentatifs du comportement des bre de pratiques fondées sur ce que l’on pourrait
éléments de construction dans des conditions réel- appeler < les d’exposition au feu. Néanmoins, l’essai classe Par exemple, on s’est apercu que les éléments por-
les performances des éléments de construction teurs tels que poutres, poutrelles et solives obtien-
porteurs ou séparatifs sur une base commune. nent une résistance au feu plus importante lorsqu’ils
sont soumis aux essais de résistance au feu en tant
que partie de plancher, ou de toiture associés à un
7 Extension des données obtenues à
plafond que lorsqu’ils sont testes séparément.
partir des essais de résistance au feu
Certaines autorités ont donc accepté l’hypothèse
que les éléments structuraux dans les ouvrages
7.1 Généralités
soumis aux essais peuvent être remplacés par
d’autres éléments porteurs qui, lorsqu’ils sont tes-
Les méthodes de calcul les plus susceptibles d’être
tés séparément, donnent des résistances au feu qui
acceptées par les concepteurs et les autorités sont
ne sont pas inférieures à celles de l’ouvrage dans
celles qui étendent les données obtenues à partir
lequel ils seront substitués afin que l’ouvrage de
d’essais normalisés de résistance au feu effectués
référence soit plus représentatif de la structure ré-
sur des éléments de construction représentatifs et
elle étudiée.
ayant trait aux conditions, aux performances, aux
exigences et aux critères d’acceptation ac-
tuellement prescrits par la méthode d’essai. Le
7.2.5 La question de la substitution d’éléments
présent article traite de l’analyse et des principes
structuraux d’un type de structure soumise aux es-
associés à ce type de méthodes.
sais au feu à un autre lors du choix d’un spécimen
d’essai qui représente d’aussi près que possible un
élément particulier de structure de batiment est ré-
7.2 Préceptes généralement acceptés
glée par certaines autorités conformément aux pré-
comprenant l’extension des résultats d’essai
ceptes suivants:
7.2.1 L’application la plus simpliste des résultats
la capacité de l’élément structural à dissiper de
a)
d’essai obtenus à partir d’un essai d’incendie nor-
la chaleur dans l’ouvrage où l’on substitue un
malisé consiste à reproduire entièrement le sous-
élément structural doit être égale ou supérieure
ensemble de la structure de bâtiment qui doit faire
à celle de l’ouvrage dans lequel à l’origine, il a
l’objet d’une étude de comportement au feu.
été soumis à l’essai au feu;
7.2.2 II est cependant nécessaire de faire un cer-
la capacité de transfert thermique vers l’élément
b)
tain nombre de compromis dans la représentation
de structure dans l’ouvrage où l’on a substitué
de la construction réelle, à commencer, dans la
un élément de structure doit être égal ou infé-
plupart des cas, par le fait que la construction sou-
rieur à celui de l’ouvrage dans lequel il a été
mise aux essais est invariablement d’une taille in-
testé à l’origine;
férieure à la construction qu’elle est censée
représenter.
les caractéristiques de déformation sous charge
Cl
de l’ouvrage dans lequel l’élément structural est
7.2.3 L’un des préceptes généralement accepté
substitué doivent être égales ou inférieures à
par les autorités est que la résistance au feu obte-
celles de l’ensemble dans lequel il a été testé à
nue par l’application de la méthode d’essai à un
l’origine.
modèle représentatif d’une structure réelle en vraie
grandeur convient à l’utilisation dans les structures
II convient de noter que le précepte énoncé en a)
de bâtiment utilisant des composants ayant des
exclut la substitution d’éléments structuraux testés
portées plus grandes et étant donc de plus grande
en tant que partie d’un plancher béton à bec acier
taille (masse par mètre, aire de la section ou mo-
à une structure de toiture en construction métallique
dule de la section) que ceux que l’on utilise dans le
protégée.
prototype soumis aux essais. Ce type d’acceptation
se fonde sur le fait que les composants structuraux
De même, le précepte énoncé en b) exclut le rem-
concernés ont été chargés de facon appropriée
placement des éléments de structure, comprenant
pendant l’essai de résistance au feu afin d’être
des profilés en acier laminé à large semelle, par des
soumis à leurs propres contraintes théoriques de
éléments comprenant des solives en acier préfabri-
conception.
quées de type treillis. Cependant, un profilé acier
plus grand peut toujours en remplacer un plus petit.
7.2.4 Une adaptation des prescriptions de compor-
En outre, les autorités de certains pays, reconnais-
tement au feu d’une grande variété de constructions
sant la différence de performances entre les élé-
en raison du nombre limité d’essais de résistance
ments structuraux qui ont été soumis à des
au feu, que l’on peut effectuer est progressivement
empêchements partiels de dilatation thermique
apparue, ainsi que l’acceptation d’un certain nom-
pendant un essai au feu et ceux qui ne l’ont pas été, 7.2.9 Pour l’extension par analogie des résultats
et essayant de relier ce type d’information aux per- d’essai au feu aux éléments structuraux, il faut
formances prévues de la construction réelle dans également tenir compte des prescriptions en ma-
diverses conditions d’entrave a la dilatation, ont tiére de résistance, d’épaisseur et de type de béton.
imposé les critères additionnels suivants pour ce Certaines autorités admettent que l’on réduise
qui concerne la substitution d’éléments structuraux: d’une quantité spécifiée la résistance à la compres-
sion du béton lorsque l’on compare la résistance du
béton dans l’élément structure1 testé à l’exigence
d) la résistance au feu de l’élément de structure
de conception dans la structure réelle à représenter.
non entravé qui est substitué doit être égale ou
supérieure à celle de l’élément de structure D’autre part, il n’y a aucune limite imposée en ma-
tière de résistance maximale du béton dans la
remplacé.
structure réelle représentée par le prototype soumis
e) la résistance au feu de l’élément de structure aux essais. D’un point de vue structural il n’y a pas
entravé que l’on a substitué ou de l’ouvrage de limite à l’épaisseur du béton, mais il n’y a pas
dans lequel l’élément a été testé doit être égale de clause prévoyant le remplacement entre du bé-
ou supérieure à celle de l’ensemble dans lequel ton de faible densité et du béton de densité normale.
l’élément est substitué.
7.2.10 L’extension des résultats d’essai par inter-
prétation analogique peut également s’appliquer au
domaine de la résistance au feu appliquée à I’iso-
7.2.6 La résistance au feu d’un élément fléchi
lation des ouvrages testes de facon plus spécifique.
ayant ses extrémités libres (poutrelles, planchers,
Par exemple, dans le cas d’ouvrages de plancher
toitures) est généralement inférieure à celle du
et de toiture utilisant un plafond suspendu au-
même élément soumis à un encastrement. Les élé-
dessous d’éléments structuraux, le principe selon
ments qui ont été testés avec leurs extrémités libres
lequel on peut augmenter la hauteur du plénum en-
peuvent donc être substitues de façon appropriée
tre la surface inférieure du plancher et le haut du
dans des spécimens d’essais de constructions de
plafond protecteur pour y placer des éléments
bâtiments réels, qui seront dans la pratique soumis
structuraux plus grands sans amoindrir les perfor-
à des encastrements. L’inverse de cette procédure
mances établies a partir des résultats obtenus sur
n’est cependant pas approprié.
le prototype teste est généralement accepté.
7.2.11 Est également accepté le fait qu’augmenter
l’épaisseur de la dalle en béton d’un ouvrage
7.2.7 La résistance au feu d’un élément fléchi en-
plancher/plafond, aura un effet bénéfique sur la ré-
castré peut être inférieure à la résistance au feu
sistance au feu en matière d’isolation et, sur un plan
d’un élément fléchi ayant ses extrémités libres dans
moins spécifique, sur les performances structurales
le cas où la charge longitudinale, due à I’empê-
de l’ouvrage testé au feu.
chement de dilatation, est appliquée au-dessus de
l’axe de gravité de la section, ce qui a pour effet une
7.2.12 Bien que l’on reconnaisse qu’en augmentant
augmentation de la flèche due à l’échauffement de
l’épaisseur ou le nombre des couches d’isolation et
l’élément.
en prévoyant des espaces d’air, on augmente gé-
néralement la résistance thermique d’un ouvrage, il
n’est pas toujours possible d’appliquer cette théorie
à cause des effets d’une isolation accrue, dans cer-
7.2.8 Autre élément en relation avec la substitution
taines circonstances, sur les performances des élé-
des éléments de structure: l’effet de la substitution
ments structuraux. II est donc généralement
d’éléments structuraux composites par des élé-
nécessaire de recourir à d’autres essais en vraie
ments structuraux non composites et vice versa. On
grandeur ou à échelle réduite appuyés par des
accepte généralement le fait que, par exemple, des
calculs pour évaluer les performances de ce type
éléments structuraux, qui ont été soumis a des es-
d’ouvrages.
sais au feu avec des unités de plancher en acier
conçues pour une action composite et chargées de
facon à présenter les contraintes théoriques envi- 7.2.13 Dans certains cas, une isolation addition-
sagées par la conception, ont été qualifiés pour être nelle ou améliorée peut provoquer une diminution
utilisés dans la construction pour des planchers de la résistance au feu d’un ouvrage structural. Ce
sera le cas si une dalle de béton ordinaire est rem-
soumis ou non à une section composite. Par
placée par une dalle de béton cellulaire dans un
ailleurs, il faut savoir que le niveau de résistance
ouvrage de toiture ou de plancher, composé d’une
au feu peut ne pas être maintenu si l’on utilise des
éléments composites dans la construction supposée dalle supérieure, de poutrelles en acier et d’un pla-
reproduire les détails d’un ouvrage auquel on a at- fond suspendu. L’amélioration de l’isolation de la
tribué un niveau de résistance au feu sur la base de dalle provoque alors un accroissement de I’échauf-
ses performances lorsqu’il a été testé avec des fement des poutrelles porteuses. Pour une structure
en béton exposée au feu, une isolation supplémen-
éléments non composites.
taire du côté non exposé de la structure peut aug- lisé, sont utilisées pour élaborer des courbes ca-
menter le risque d ‘échauffem
ent. ractéristiques de transmission thermique en
fonction du temps, pour différentes épaisseurs
En conclusion, il convient de noter que les interpré-
d’isolant.
tations par analogie des résultats ayant trait aux
essais de résistance au feu des éléments structu-
raux de bâtiment sont invariablement exprimées en
7.4.4 Dans ce cas, les données obtenues à partir
termes qualitatifs plus que quantitatifs.
des essais de résistance au feu peuvent à juste titre
faire l’objet d’interpolation et d’extrapolation, bien
qu’il soit d’usage d’appliquer un facteur de sécurité
7.3 Principes couramment suivis lorsqu’on
(généralement 10 min) à une durée de résistance
étudie les variations spécifiques des ouvrages au feu obtenue de cette manière, de facon que la
valeur calculée dépasse sensiblement la valeur re-
testés
quise.
Les principes suivants sont ceux que l’on observe
couramment lorsqu’on considère des variations plus
7.4.5 L’une des premières applications de cette
spécifiques que les généralités qui ont été discutées
pratique dans la modification des données obtenues
jusqu’ici. On les utilise dans l’élaboration de cycles
à partir des essais au feu a été l’élaboration de fa-
de résistance imposée qui partent habituellement
milles de courbes représentant différentes épais-
d’études d’ingénierie effectuées sur un ouvrage
seurs de couches de béton et les effets de
testé ou une série d’ouvrages testés et impliquent
modifications des agrégats différentes pour plan-
l’application d’une analogie raisonnée, de calculs
chers et plafonds, soumis aux essais. Cette pratique
et l’utilisation d’essais à petite et grande échelle
a également été appliquée à l’extension de résultats
dans l’extension des résultats d’essai.
de transfert thermique au travers de planchers pro-
tégés par des matériaux de protection projetés.
7.4 Variation de l’isolation
7.4.6 Le concept peut également être appliqué
avec des matériaux projetés, utilises pour la pro-
7.4.1 Les caractéristiques essentielles des maté-
tection suivant le contour d’éléments de structure,
riaux isolants, dont il est nécessaire de tenir compte
mais dans ce cas, la résistance au feu se traduit
lorsqu’on étend les résultats obtenus sur une
principalement par des résultats obtenus par inter-
éprouvette testée, ont trait à leur comportement
polation et implique également l’étude du compor-
thermique et mécanique dans des conditions d’ex-
tement des éléments de structure concernés en
position au feu.
relation avec les températures internes mesurées
dans des sections choisies sur l’élément lors d’un
7.4.2 Bien que l’on puisse prévoir le transfert ther-
essai de résistance au feu.
mique pour des valeurs spécifiques de densité, de
teneur en eau, de conductivité thermique, de capa-
7.4.7 Dans le cas d’une isolation assurée par des
cité thermique et d’épaisseur, le comportement
écrans protecteurs, les évaluations sont faites ré-
mécanique du matériau d’isolation exposé à l’in-
gulièrement en étudiant les effets de certains para-
cendie dépend en grande partie du comportement
mètres tels que la dimension et la forme des dalles
de ses moyens de support, d’ancrage et de géomé-
de plafond, ainsi que les modifications des maté-
trie. Pour les isolants, dont les comportements
riaux constituant les dalles et l’utilisation de diffé-
thermiques et mécaniques dépendent de façon dé-
cisive de la déformation de l’élément structurel, il rents types de systèmes de suspension de l’écran.
est impératif que les résultats servant aux calculs
proviennent d’essais de résistance au feu effectués
7.4.8 Dans ces cas-là, les études comprennent un
sur des éprouvettes chargées.
rapport sur les températures du plénum obtenues
avec des essais à échelle réduite permettant de
7.4.3 L’approche que l’on choisit généralement déterminer l’influence des changements des carac-
pour évaluer les effets du changement d’épaisseur téristiques, telles que le transfert thermique, le re-
de l’isolant consiste à examiner le comportement trait et la résistance structurelle, sur les
du matériau d’isolation incorporé dans un ouvrage
performances des dalles et portant sur le maintien
et soumis aux conditions d’exposition normalisée
de l’intégrité de l’écran et de son aptitude prévisible
au feu pendant la période qui suit l’instant auquel le
à maintenir ou à réduire les températures du
critère d’isolation thermique a été dépassé. Cette plénum obtenues pendant l’essai de résistance au
information portant sur la continuité des performan-
feu de l’ouvrage d’origine. Les études examinent
ces mécaniques et environnementales du matériau,
également l’effet de l’augmentation de la masse ou
ainsi que les données obtenues à partir d’essais a de la forme des systèmes de suspension sur la
échelle réduite, effectués avec un incendie norma-
température du plénum.
ISO/TR 1 OI 58:1991 (F)
74.9 II convient de mentionner également les étu- 7.5.5 Cette pratique a également été appliquée à
des similaires d’ingénierie complétées par des es- l’élaboration de la résistance au feu des poutrelles
sais à échelle réduite, où l’on évalue l’effet de la et poteaux en acier de construction, protégés par
substitution de types et d’épaisseurs d’isolation différents types et différentes épaisseurs de maté-
dans les systèmes de toiture. riaux isolants.
7.5.6 Enfin, il convient également de mentionner
dans cette catégorie les documents nationaux à
7.5 Autres variations
partir desquels on peut déterminer des durées de
résistance au feu pour des ensembles d’éléments
de matériaux génériques de construction, auxquels
7.5.1 Les exemples d’application d’une combinai-
on a donné des valeurs en termes de < son entre l’extension de résultats d’essai, calculs
résistance au feu), en se fondant sur leurs perfor-
et analogie pour résoudre des divergences entre les
mances dans les essais de résistance au feu. Ces
spécimens d’essai et la construction réelle autres
valeurs donnent normalement des durées de résis-
que ceux mentionnés ci-dessus sont quelque peu
tance au feu plutôt théoriques et sont ensuite affi-
limités.
nées sans cesse au fur et à mesure que l’on dispose
de nouveaux resultats d’essai sur les ouvrages de
matériaux génériques. II convient de mentionner
7.52 II n’y a aucune preuve de l’acceptation d’une
que l’un des critères requis pour ce type de maté-
pratique par laquelle on améliore la résistance au
riaux est qu’ils doivent être de nature générique et
feu en augmentant les facteurs de sécurité pour une
facilement identifiable.
conception structurale à l’exception de celle men-
tionnée ci-dessous, d’une conception rationnelle.
7.5.7 Les éléments auxquels on a attribué des du-
D’autre part, il existe des exemples de limites ap-
rées de résistance au feu selon les épaisseurs ou le
pliquées à l’utilisation de résultats obtenus à partir
nombre de couches employées sont, par exemple,
d’essais au feu d’ouvrages soumis à ce que l’on
des élements de béton enduits de mortier et plâtrés,
appelle (conditions de charge restreinte,) dans les
et des carreaux de plâtre. Des améliorations ont été
critères de conception reconnus sur le plan national.
apportées depuis l’apparition de la méthode afin
d’adapter les variables telles que la méthode de
fixation (qui est prescrite dans de nombreux cas) et
7.5.3 L’adaptation de variations d’entrave aux dé-
les types d’agrégats utilisés. Des méthodes sont
formations thermiques n’est appliquée que dans un
également prescrites pour déterminer ((l’épaisseur
nombre limité de normes nationales dans lesquelles
équivalente)) des pièces de maconnerie.
les durées de résistance au feu recoivent les quali-
ficatifs de <(entravés>, ou ( manière dont le spécimen d’essai est soutenu et
7.5.8 Les documents nationaux contiennent un
entravé contre l’expansion ou la rotation au niveau
certain nombre de tableaux qui traitent de ces
de ses appuis pendant la période d’exposition au
questions: épaisseur minimale des dalles de plan-
feu. Cette procédure implique également I’applica-
cher et de toiture, recouvrement minimal des arma-
tion arbitraire de températures limites aux éléments
tures des dalles de béton et des éléments
structuraux en acier.
structuraux, la durée attribuée aux éléments verti-
caux, la durée attribuée à des protections plâtre sur
lattes, la durée attribuée à la contribution des char-
pentes en bois ou métalliques légères, aux plan-
7.5.4 Un nombre substantiel d’éléments structu-
chers ou la toiture sur des éléments en bois ou en
raux se sont vus attribuer des durées de résistance
au feu élaborées selon ce que l’on pourrait appeler acier formes à froid ou sur des solives en acier à
un processus de conception rationnelle, fondé sur treillis, la pénétration minimale des attaches pour la
des charpentes en bois,
une analyse des résultats des essais au feu effec- protection par écran
l’épaisseur minimale des parois en bois massif, des
tués sur une série d’éprouvettes dans laquelle un
charpentes de toitures et des planchers, l’épaisseur
seul paramètre varie, dans le but de créer des ((en-
veloppes), qui adaptent ces variables sous forme de minimale des protections en béton ou en maconne-
rie des poteaux en acier, l’épaisseur minimale de la
modifications de la forme et de la substance des
éléments structuraux. protection de plâtre des poteaux en acier et I’épais-
seur minimale du recouvrement des poutrelles en
Ce type de pratique est très souvent utilise dans
acier protégées individuellement.
l’industrie du béton préfabriqué et précontraint où
l’on a mis au point des tableaux exhaustifs de I’in-
fluence de caractéristiques, telles que l’épaisseur 7.6 Conclusions et recommandations
de l’enrobage en béton des armatures et les mo-
difications de la forme et de la section des éléments À pa rtir de l discussion ci-dessus, on pe ut tirer les
sur la durée de résistance au feu. conc lusi ons t faire les recommand ations
suivantes:
a) il est nécessaire d’étayer et de rationaliser les sition au feu (II,, HZ et I&) par rapport à trois types
pratiques qui sont actuellement suivies en ma-
de modèles structuraux (S,, ‘(j; et SS).
tière d’extension des résultats obtenus à partir
d’essais de résistance au feu standard dans un
8.1.5 Les trois modèles d’exposition au feu sont
document ISO.
définis comme suit:
b) en plus de la prise en compte des pratiques et
Exposition thermique décrite par la
K
considérations acceptables, le document devrait
courbe normalisée température/temps
également contenir certains avertissements
[équation (l)] comme spécifié dans
concernant l’extension des résultats d’essais au
I’ISO 834. La durée d’exposition frd re-
feu à la lumière de l’état actuel des connaissan-
présente la durée pendant laquelle I’élé-
ces. ment, le sous-ensemble ou l’ouvrage de
construction doit remplir sa fonction por-
c) il semble évident que le développement de la
tante et/ou séparatrice conformément
pratique d’extension des résultats obtenus à
aux réglementations. L’exposition au feu
partir d’essais au feu peut être favorisé par des
représentée par II, peut être déterminée
modifications des méthodes d’essai de résis- soit par essai, soit par calcul.
tance au feu qui prévoiraient son utilisation à cet
II Même exposition thermique que pour N,
effet. 2
sauf que la durée de l’exposition t, n’est
pas déterminée par des réglementations,
mais calculée à partir des informations
8 Conception des ouvrages en vue de
caractérisant le feu de compartiment. Le
leur comportement au feu - Étude
temps 1, représente une durée équiva-
générale
lente d’exposition au feu normalisé pro-
duisant le même effet sur l’élément ou le
sous-ensemble de construction par rap-
8.1 Étude des méthodes
port aux conditions limites que lorsque
l’élément ou le sous-ensemble est ex-
8.1.1 Dans les dernières décennies, beaucoup de
posé à un feu de compartiment particu-
progrès ont été réalisés dans l’élaboration de mé-
lier av
...

IS0
RAPPORT
TECHNIQUE TR 10158
Première édition
1991-02-15
Principes et analyse servant de base aux
méthodes de calcul portant sur la résistance au
feu des éléments structuraux
Principles and rationale underlying calculation methods in relation to fire
resistance of structural elemenfs
Numéro de référence
ISO/TR 1 O1 58: 1991 (F)
ISOlTR 10158:1991(F)
Sommaire
Page
Domaine d‘application . 1
Références normatives . 1
............................................................ 1
Critères associés . 2
Application de la résistance au feu . 3
Signification de la résistance au feu . 3
Extension des données obtenues à partir des essais de résistance
au feu . . 4
de leur comportement au feu -
Conception des ouvrages
Etude générale . . 8
Conception des ouvrages en vue de leur résistance au feu -
Détermination analytique de la résistance au feu . 14
Annexe
A Bibliographie . 19
O is0 1991
Droits de reproduction reserves, Aucune partie de cette publication ne peut être repio-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procedé, eiectronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’editeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 CH-I211 Genève 20 Suisse
Imprimé en Suisse
ii
ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d‘organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé 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 I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission Blectrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
La tfiche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes
internationales, mais, exceptionnellement, un comité technique peut
proposer la publication d‘un rapport technique de l’un des types sui-
vants:
- type 1, lorsque, en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut
être réalisé en faveur de la publication d’une Norme internationale;
- type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de dévelop-
pement technique ou lorsque, pour toute autre raison, la possibilité
d’un accord pour la publication d’une Norme internationale peut être
envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
- type 3, lorsqu’un comité technique a réuni des données de nature
différente de celles qui sont normalement publiées comme Normes
internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur I’état
de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen
trois ans au plus tard après leur publication afin de décider éven-
tuellement de leur transformation en Normes internationales. Les rap-
ports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugCes valables ou utiles.
L’ISO/TR 10158, rapport technique du type 2, a été élaboré par le comité
technique ISO/TC 92, Essais au feu sur /es matériaux de construction,
composants et structures.
L’annexe A du présent Rapport technique est donnée uniquement àtitre
d’in form at ion,
iii
ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Introduction
Le présent Rapport technique a été établi au sein de
I’ISO/TC 92/SC 2/GT 2 dans l’intention de fournir la base générale, se-
lon les principes qu’il convient de suivre et l’analyse qu’il convient
d’utiliser, pour I’élaboration de documents d’information sur
- l‘interpolation et l‘extrapolation par analogie et calcul des résultats
d’essais de résistance au feu;
- la détermination analytique de la résistance au feu d’éléments
structuraux.
Le groupe de travail prépare actuellement ces documents d‘information
prévus pour être publiés sous forme de rapports techniques ISO. Pa-
rallèlement, le groupe de travail est chargé d’une étude des besoins
d’essais afin de déterminer les données utilisées comme valeurs d’en-
trée pour la conception analytique des structures et éléments structu-
raux exposés au feu.
Rôle de I’ISOITC 92
Le rôle de I’ISO/TC 92 dans le développement international des métho-
des analytiques et informatisées pour la conception de feux structuraux
est défini par les termes de référence du SC 2/GT 2 qui sont les sui-
vants:
a) élaborer des documents qui expliquent la facon d’étendre les résul-
tats des essais IS0 de résistance au feu des structures par interpo-
lation et extrapolation et de les appliquer dans la pratique;
b) étudier l’interrelation entre les méthodes expérimentales et analyti-
ques pour la détermination de la résistance au feu et proposer des
solutions garantissant la compatibilité entre les deux;
c) analyser les besoins et suggérer des essais supplémentaires pour
obtenir des données d’entrée pour les méthodes analytiques;
d) maintenir ses activités à l’intérieur du champ d’action du SC 2.
Le groupe de travail a identifié un certain nombre de tAches bien défi-
nies A partir de ces termes de référence et prépare actuellement une
série de documents de base prévus pour être publiés sous forme de
rapports techniques ISO, comme suit:
a) rapport sur I’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur l’interpolation et l’extrapolation par analogie et calcul des
résultats des essais de résistance au feu pour différents types
d’éléments structuraux porteurs;
iv
ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
b) rapport sur I’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur la détermination analytique de la résistance au feu des
éléments structuraux porteurs;
c) étude des besoins d’essais permettant de déterminer les données
d’entrée pour les méthodes de conception analytiques.
Un questionnaire simplifié a été envoyé à tous les pays membres de
I’ISO/TC 92/SC 2; il porte sur l’interpolation et l’extrapolation des don-
nées d’essai de résistance au feu et sur la détermination analytique de
la résistance au feu des éléments structuraux.
Les réponses obtenues indiquent que les autorités de plusieurs pays
acceptent les procédures de calcul pour l’interpolation et l’extrapolation
des résultats d’essais de résistance au feu. Les pratiques, cependant,
varient en ce qui concerne les limites de l’application de la procédure
pour les modifications des prototypes soumis aux essais.
Les réponses ont également confirmé qu’on ne dispose pas d’autres
connaissances pour évaluer l‘influence des modifications sur les proto-
types soumis aux essais pour les performances des portes, fenêtres,
volets, clapets ou conduits, que celles portant sur les dimensions de
l’ouvrage soumis aux essais.
Il y a également une indication de base de calcul un peu plus fragmen-
taire pour les éléments de séparation non porteurs que pour les élé-
ments structuraux porteurs tels que planchers, poutrelles, poteaux et
murs. Il y a aussi une variation du caractere des procédures d’interpo-
lation et d’extrapolation qui vont de I’évaluation approximative à I’ana-
lyse exhaustive.
Le nombre de pays où les autorités acceptent une classification fondée
sur une résistance au feu déterminée de façon analytique est un peu
plus limité. Cependant, dans la plupart des pays où ces classifications
ne sont généralement pas acceptées, une détermination analytique peut
être élaborée et acceptée pour une conception particulière.
A l’aide du questionnaire et par la suite, on s‘est aperçu que les réfé-
rences [Il A [29l (voir annexe A) étaient des bases utiles d la détermi-
nation analytique de la résistance au feu des éléments de construction
et à la conception des ouvrages en vue de leur comportement au feu.
V
RAPPORT TECHNIQUE ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Principes et analyse servant de base aux méthodes de calcul
portant sur la résistance au feu des éléments structuraux
éditions indiquées étaient en vigueur. Toute norme
1 Domaine d’application
est sujette à révision et les parties prenantes des
accords fondés sur le présent Rapport technique
Le présent Rapport technique est destiné à fournir
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer
une base définissant les principes qu‘il convient de
les éditions les plus récentes des normes indiquées
suivre, ainsi que l’analyse utilisée pour élaborer des
ci-après. Les membres de la CE1 et de I’ISO possè-
méthodes de calcul permettant de déterminer la ré-
dent le registre des Normes internationales en vi-
sistance au feu des éléments de construction.
gueur à un moment donné.
L’article 3 contient des explications de certains ter-
IS0 834:1975, Essais de résistance au feu - Éléments
mes de base utilisés dans I’élaboration et I’applica-
de construction.
tion du concept de résistance au feu, et les relie
d’abord à la méthode d’essai, puis aux exigences
qui sont généralement envisagées dans les docu- IS0 3261:1975, Essais au feu - Vocabulaire.
ments courants régissant le bâtiment. Le chapitre
se termine par une discussion portant sur la signi-
3 Définitions
fication de la résistance au feu.
Pour les besoins du présent Rapport technique, les
L’article 7 étudie I’élaboration et l’application de
définitions suivantes s’appliquent.
méthodes de calcul qui sont associées aux résultats
obtenus à partir d’essais de résistance au feu et
3.1 résistance au feu: Tel qu’il est actuellement
conclut par un recensement des considérations
qu’impliquent leur élaboration et leur amélioration défini dans I’ISO 834, le terme ((résistance au feu),
signifie durée d’échauffement exprimée en unités
continuelles.
de temps, conformément à l’essai normalisé de re-
L’article 8 commence par une étude des méthodes
sistance au feu jusqu’à ce qu’un défaut apparaisse,
dont on dispose actuellement pour la conception
dans les conditions - capacité portante, isolation,
des ouvrages en vue de leur comportement au feu,
étanchéité aux flammes et aux gaz chauds - ap-
suivie d’une énumération des préceptes qui
propriées à I’éprouvette. Dans l’essai, I’éprouvette
s’avèrent applicables à leur utilisation. Cet article
est exposée dans un four à une élévation de la
se termine par l’énumération de certaines conclu-
température en fonction du temps, dans des limites
sions qui semblent appropriées à ce stade, ainsi
spécifiées, conformément à la relation:
que de certaines actions qui sont indiquees après
7‘- ’1; = 345 log,,(81 + 1) . . . (1)
cette étude.
où
L’article 9 traite plus en détail des considérations
qu’impliquent I’élaboration et l’application des mé-
I
est la durée, en minutes:
thodes de calcul ayant directement trait à la déter-
mination analytique de la résistance au feu.
7’ est la température du four, en degrés
ii l’instant I;
Celcius,
2 Références normatives
7; est la temperature du four, en degrés
Celsius, à l’instant t = O.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite,
NOTE 1 La résistance au feu des éléments de
constituent des dispositions valables pour le présent
construction soumis aux essais est généralement expri-
Rapport technique. Au moment de la publication, les mée par le nombre de minutes, d’heures ou de fractions
ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
d’heure pendant lesquelles I’élément de construction sa-
vue de leur comportement au feu, on utilise des
tisfait à certains critères fonctionnels en matière de ca-
versions idéalisées d’incendies réels.
pacité portante d’un élément structural porteur: isolation
et étanchéité aux flammes et aux gaz chauds d’un élé-
3.4 incendie expérimental: Feu à échelle réduite ou
ment de partition; la totalité de ces trois critères d’un
en vraie grandeur, dont les caractéristiques sont
élément porteur et de partition.
spécifiées et contrôlées.
Pour les éléments structuraux porteurs, la méthode d’es-
sai prescrit que I’échantillon soumis aux essais ne doit
3.5 modèle d’incendie: Feu dont les sollicitations
pas s’effondrer.
thermiques sont spécifibes et qui est utilisé en rela-
Dans la pratique, la capacité portante ultime d‘un élément
tion avec des calculs de conception des ouvrages
structural est déterminée soit par une valeur critique de
en vue de leur comportement au feu.
déformation, soit par un taux maximal de déformation,
soit par une température critique, selon les circonstances.
Un -modèle d’incendie)) peut être soit représentatif
de l’exposition thermique décrite par la courbe nor-
Pour les éléments ayant une fonction de partition, la mé-
malisée temps-température conformément à
thode d’essai spécifie que la température moyenne de la
I’ISO 834 [équation (I)], soit une exposition autre
face non exposée de I’éprouvette soumise aux essais ne
prévue pour simuler des conditions particulières
doit pas augmenter au-delà de la température initiale de
plus de 140 “C. Il est également prescrit que la tempéra- d’exposition au feu.
ture maximale en tout point de cette face ne doit pas dé-
passer la température initiale de plus de 180 “C et qu’au
même moment, elle ne doit pas dépasser 220 “C quelle
que soit la température initiale’).
4 Critères associés
Pour ce qui est de I’étanchéité, on dit que I’éprouvette
L’élément de base couramment employé pour la
soumise aux essais a donné des résultats négatifs lorsque
détermination de la résistance au feu est l’essai
des flammes ou des gaz chauds peuvent traverser les
normalisé de résistance au feu conformbment à
fissures, trous ou autres ouvertures qui peuvent exister
I’ISO 834 ou à l’un des divers équivalents nationaux.
au départ ou s’être formées pendant l’essai. On suppo-
sera que l’essai d’étanchéité n’a pas réussi si un tampon L’dément de construction soumis aux essais doit
de coton parfaitement défini s’enflamme lorsqu’il est ap-
généralement être représentatif de la construction
pliqué sur l’ouverture.
réelle pour laquelle l’information sur la résistance
au feu est prescrite par rapport aux matériaux, à la
D’autres termes utilisés dans le présent Rapport
forme et à la conception et doit également avoir des
technique et non encore inclus dans les vocabulai-
dimensions minimales Drescrites.
res IS0 tels que I’ISO 3261, sont définis comme suit:
Sur ce point, il y a actuellement des divergences
entre les pays pour ce qui est de l’utilisation et de
3.2 compartiment cdncendien: Espace clos dans un
l’acceptation des données provenant des ouvrages
bâtiment, séparé de toutes les autres parties du
soumis aux essais. La plupart des autorités accep-
bâtiment par des parois ayant une durée de résis-
tent le concept d’une analogie entre la résistance
tance au feu spécifiée, dans lequel un feu peut être
au feu obtenue à partir d’un essai et celle d’un élé-
contenu sans se propager dans une autre partie du
ment de construction généralement de dimension
bâtiment. La construction délimitant le comparti-
supérieure. On accepte également de plus en plus
ment à l’épreuve du feu peut comprendre des sec-
d’utiliser des résultats d’essai combinés à des étu-
tions (par exemple, portes et fenêtres) nécessaires
des d’ingénierie afin de déterminer l’acceptation de
à son fonctionnement, dont la résistance au feu est
composants et matériaux autres que ceux qui sont
inférieure à la période spécifiée. Un compartiment
qualifiés à partir des ouvrages soumis aux essais.
<(incendie), peut être divisé en sous-compartiments.
Ces considérations ainsi que l’utilisation de I’inter-
Il peut également s’étendre sur un ou plusieurs
polation et de l’extrapolation pour l’extension de
étages, auquel cas il devient un compartiment ( I’applicabilité des données d’essai sont discutées à
cendie,) multi-niveaux ou multi-étages.
nouveau à l’article 7.
Comme nous l‘avons noté dans les remarques d’in-
3.3 Incendie reel: Feu qui se developpe dans un troduction au present article, une etude actuelle in-
bâtiment et qui est influencé par des facteurs tels dique que la résistance au feu obtenue par des
que: le type du bâtiment et son occupation; le calculs tenant compte des propriétés de base des
contenu combustible (la charge calorifique); la ven- matériaux à des températures élevées, prévisibles
tilation, la géométrie et les propriétés thermiques dans des conditions d’exposition à l’incendie, a recu
du compartiment; les systèmes d’extinction dans le jusqu’à présent une approbation limitée de la part
bâtiment et les actions des sapeurs-pompiers. Les
des autorités. Cependant, les autorités de plus en
feux réels sont des phénomènes complexes. Par plus de pays ont en plus tendance à accepter les
conséquent, dans la conception des ouvrages en méthodes de calcul à la place d’essais.
1) Dans la révision de l’lS0 834:1975, le critère de limitation de la température à 220 “C a été supprimé.
ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Les recommandations européennes et le manuel paraison, la figure 1 comprend également des cour-
annexe concernant la conception des structures en bes représentant les températures moyennes de
acier exposées à des conditions d‘incendie norma- gaz obtenues à l’intérieur d’un compartiment incen-
die pendant des essais en grandeur réelle pour
lisé, récemment rédigé par la Convention europé-
lesquels on a utilisé différentes densités de charge
enne de la construction métallique (CECM), [23l, [PEI,
avec le guide de conception correspondant pour les d’incendie (4f) avec une ventilation et des caracté-
structures en béton exposées au feu, préparé sous ristiques thermiques spécifiées pour le comparti-
les auspices du Comité euro-international du béton ment (301. Les courbes démontrent que l’exposition
(CEB), (201, (291, continueront à favoriser ce type à la chaleur dans un incendie réel (expérimental)
d‘acceptation. peut s’écarter fortement de l’exposition a la chaleur
prescrite par l’essai normalisé de résistance au feu.
5 Application de la resistance au feu
La prescription de la résistance au feu dans les co- û
I
*L
des, réglementations de construction, etc., est un U
moyen d’empêcher la propagation du feu en divisant
5 1 O00
L
un bâtiment en compartiments ((incendie>, par des
W -a
séparations coupe-feu ayant un degré approprié de
I-
résistance au feu, ou en empêchant toute dé-
faillance des structures porteuses ou des éléments
structuraux.
Le niveau requis de résistance au feu dépend de
facteurs tels que la hauteur et le volume de
construction, le type d‘activité et l’importance de la
structure ou des éléments structuraux par rapport à
la stabilité globale du bâtiment. II dépend également
de la charge d‘incendie qui détermine la sévérité de
l’exposition au feu. C’est lngberg qui l’a quantifié le
premier en utilisant la relation
td f(Q/df) = f(%) . . . (2)
où
t, est la durée du feu type;
Q est la charge d’incendie dans le com-
partiment:
A, est la surface au sol du compartiment à
Temps (Mln)
l’épreuve du feu:
NOTE - Le compartlment utlllse pour l’essal avalt une surface au sol
d’environ 12 m2 et un volume d’envlron 40 rn3 [301.
q, est la densité correspondante de la
charge d’incendie.
Figure 1 - Comparaison de la courbe IS0
Cette relation est toujours la base des codes et ré-
températureltemps avec des courbes
glementations les plus courants. Dans des relations
tempciratureltemps obtenues à partir de feux de
établies plus récemment, l’importance additionnelle
Compartiment avec des densités de charge
de la ventilation, de la géométrie et des matériaux
d’incendie de 15 kg, 20 kg, 30 kg et 60 kg de bois par
des séparations du compartiment <(incendie>) a
mètre carre de surface au sol
également été considérée [voir équation (S)].
6 Signification de la resistance au feu
L’environnement du feu normalisé, représenté par
la courbe normalisée température/temps, a pour
La méthode d’essai de résistance au feu prescrit un
objet d’assurer des conditions d’essai suffisamment
environnement d’essai au feu normalisé qui se ca-
représentatives d’une exposition sévere au feu afin
ractérise par la courbe normalisée température/
de comparer les performances des divers éléments
temps exprimée mathématiquement par I’équa-
de construction représentatifs. II est cependant im-
tion (1).
portant de noter que cette exposition type à I’incen-
La figure 1 présente la courbe températureAemps die ne représente pas nécessairement une situation
du four, T, pour To = 20 “C. Dans un but de com- réelle et que les résultats d‘essai ne sont pas né-
ISOlTR 10158:1991(F)
cessairement représentatifs du comportement des bre de pratiques fondées sur ce que l’on pourrait
éléments de construction dans des conditions réel- appeler <(une proposition du cas analogue le pire,>.
les d’exposition au feu. Néanmoins, l’essai classe Par exemple, on s’est apercu que les éléments por-
les performances des éléments de construction teurs tels que poutres, poutrelles et solives obtien-
porteurs ou séparatifs sur une base commune. nent une résistance au feu plus importante lorsqu’ils
sont soumis aux essais de résistance au feu en tant
que partie de plancher, ou de toiture associés à un
7 Extension des données obtenues à
plafond que lorsqu’ils sont testés séparément,
Dartir des essais de résistance au feu
Certaines autorités ont donc accepté l’hypothèse
que les éléments structuraux dans les ouvrages
7.1 Généralités
soumis aux essais peuvent être remplacés par
d’autres éléments porteurs qui, lorsqu’ils sont tes-
Les méthodes de calcul les plus susceptibles d’être
tés séparément, donnent des résistances au feu qui
acceptées par les concepteurs et les autorités sont
ne sont pas inférieures à celles de l‘ouvrage dans
celles qui étendent les données obtenues à partir
lequel ils seront substitués afin que l’ouvrage de
d‘essais normalisés de résistance au feu effectués
référence soit plus représentatif de la structure ré-
sur des éléments de construction représentatifs et
elle étudiée.
ayant trait aux conditions, aux performances, aux
exigences et aux critères d’acceptation ac-
tuellement prescrits par la méthode d’essai. Le
7.2.5 La question de la substitution d’éléments
présent article traite de l’analyse et des principes
structuraux d‘un type de structure soumise aux es-
associés à ce type de méthodes.
sais au feu à un autre lors du choix d’un spécimen
d’essai qui représente d’aussi près que possible un
elément particulier de structure de bBtiment est ré-
7.2 Préceptes généralement acceptés
glée par certaines autorités conformément aux pré-
comprenant l’extension des résultats d’essai
ceptes suivants:
7.2.1 L’application la plus simpliste des résultats
a) la capacité de I‘élément structural à dissiper de
d’essai obtenus à partir d’un essai d’incendie nor-
la chaleur dans l‘ouvrage ou l’on substitue un
malisé consiste à reproduire entikrement le sous-
élément structural doit être égale ou supérieure
ensemble de la structure de bâtiment qui doit faire
à celle de l’ouvrage dans lequel à l’origine, il a
l’objet d’une étude de comportement au feu.
été soumis à l‘essai au feu;
7.2.2 II est cependant nécessaire de faire un cer-
b) la capacité de transfert thermique vers I’élément
tain nombre de compromis dans la représentation
de structure dans l‘ouvrage où l‘on a substitué
de la construction réelle, à commencer. dans la
un élément de structure doit être égal ou infé-
plupart des cas, par le fait que la construction sou-
rieur à celui de l‘ouvrage dans lequel il a été
mise aux essais est invariablement d’une taille in-
testé à l‘origine;
à la construction qu‘elle est censée
férieure
représenter.
c) les caractéristiques de déformation sous charge
de l’ouvrage dans lequel I‘élément structural est
7.2.3 L’un des préceptes généralement accepté
substitué doivent être égales ou inférieures à
par les autorités est que la résistance au feu obte-
celles de l’ensemble dans lequel il a été testé à
nue par l’application de la méthode d’essai à un
I’orig i ne.
modèle représentatif d’une structure réelle en vraie
grandeur convient à l’utilisation dans les structures
Il convient de noter que le précepte énoncé en a)
de bâtiment utilisant des composants ayant des
exclut la substitution d’éléments structuraux testés
portées plus grandes et étant donc de plus grande
en tant que partie d‘un plancher béton à bec acier
taille (masse par mètre, aire de la section ou mo-
à une structure de toiture en construction métallique
dule de la section) que ceux que l’on utilise dans le
protégée.
prototype soumis aux essais. Ce type d’acceptation
se fonde sur le fait que les composants structuraux
De même, le précepte énoncé en b) exclut le rem-
concernés ont 6% chargés de facon appropriée
placement des éléments de structure, comprenant
pendant l’essai de résistance au feu afin d’être
des profilés en acier laminé à large semelle, par des
soumis à leurs propres contraintes théoriques de
éléments comprenant des solives en acier préfabri-
conception.
quées de type treillis. Cependant, un profilé acier
plus grand peut toujours en remplacer un plus petit.
7.2.4 Une adaptation des prescriptions de compor-
tement au feu d’une grande variété de constructions En outre, les autorités de certains pays, reconnais-
en raison du nombre limité d’essais de résistance
sant la différence de performances entre les élé-
au feu, que l’on peut effectuer est progressivement
ments structuraux qui ont été soumis à des
apparue, ainsi que l’acceptation d’un certain nom- empêchements partiels de dilatation thermique

ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
7.2.9 Pour l’extension par analogie des résultats
pendant un essai au feu et ceux qui ne l’ont pas été,
il faut
et essayant de relier ce type d’information aux per- d’essai au feu aux éléments structuraux,
formances prévues de la construction réelle dans également tenir compte des prescriptions en ma-
diverses conditions d’entrave à la dilatation, ont tière de résistance, d‘épaisseur et de type de bkton.
imposé les critères additionnels suivants pour ce Certaines autorités admettent que l’on réduise
d’une quantité spécifiée la résistance à la compres-
qui concerne la substitution d’éléments structuraux:
sion du béton lorsque l’on compare la résistance du
béton dans I’élément structurel testé à l’exigence
d) la résistance au feu de I’élément de structure
de conception dans la structure réelle à représenter.
non entravé qui est substitué doit être égale ou
supérieure à celle de I’élément de structure D’autre part, il n’y a aucune limite imposée en ma-
remplacé. tière de résistance maximale du béton dans la
structure réelle représentée par le prototype soumis
e) la résistance au feu de I’élément de structure aux essais. D’un point de vue structural il n‘y a pas
entravé que l’on a substitué ou de l‘ouvrage de limite à I’épaisseur du béton, mais il n’y a pas
dans lequel I‘élément a été testé doit être égale de clause prévoyant le remplacement entre du bé-
ou supérieure à celle de l’ensemble dans lequel ton de faible densite et du béton de densité normale.
I’élément est substitué.
7.2.10 L’extension des résultats d’essai par inter-
prétation analogique peut également s‘appliquer au
domaine de la résistance au feu appliquée à I’iso-
7.2.6 La résistance au feu d’un élément fléchi
lation des ouvrages testés de facon plus spécifique.
ayant ses extrémités libres (poutrelles, planchers,
Par exemple, dans le cas d’ouvrages de plancher
toitures) est généralement inférieure à celle du
et de toiture utilisant un plafond suspendu au-
même élément soumis à un encastrement. Les élé-
dessous d’éléments structuraux, le principe selon
ments qui ont été testés avec leurs extrémités libres
lequel on peut augmenter la hauteur du plénum en-
peuvent donc être substitués de façon appropriée
tre la surface inférieure du plancher et le haut du
dans des spécimens d‘essais de constructions de
plafond protecteur pour y placer des éléments
bâtiments réels, qui seront dans la pratique soumis
structuraux plus grands sans amoindrir les perfor-
à des encastrements. L’inverse de cette procédure
mances établies à partir des résultats obtenus sur
n’est cependant pas approprié.
le prototype testé est généralement accepté.
7.2.11 Est également accepté le fait qu’augmenter
I’épaisseur de la dalle en béton d’un ouvrage
7.2.7 La résistance au feu d’un élément fléchi en-
plancher/plafond, aura un effet benéfique sur la ré-
castré peut être inférieure à la résistance au feu
sistance au feu en matière d’isolation et, sur un plan
d’un élément fléchi ayant ses extrémités libres dans
moins spécifique, sur les performances structurales
le cas où la charge longitudinale, due à I‘empê-
de l’ouvrage testé au feu.
chement de dilatation, est appliquée au-dessus de
l’axe de gravité de la section, ce qui a pour effet une
7.2.12 Bien que l’on reconnaisse qu’en augmentant
augmentation de la flèche due à I’échauffement de
I’épaisseur ou le nombre des couches d’isolation et
l’élément.
en prévoyant des espaces d’air, on augmente gé-
néralement la résistance thermique d’un ouvrage, il
n‘est pas toujours possible d’appliquer cette théorie
à cause des effets d’une isolation accrue, dans cer-
7.2.8 Autre élément en relation avec la substitution
taines circonstances, sur les performances des élé-
des éléments de structure: l’effet de la substitution
ments structuraux. II est donc généralement
d’éléments structuraux composites par des élé-
nécessaire de recourir à d‘autres essais en vraie
ments structuraux non composites et vice versa. On
grandeur ou à échelle réduite appuyés par des
accepte généralement le fait que, par exemple, des
calculs pour évaluer les performances de ce type
éléments structuraux, qui ont été soumis à des es-
d ‘0 uvra g es.
sais au feu avec des unités de plancher en acier
concues pour une action composite et chargées de
facon à présenter les contraintes théoriques envi- 7.2.13 Dans certains cas, une isolation addition-
sagées par la conception, ont été qualifiés pour être nelle ou améliorée peut provoquer une diminution
utilisés dans la construction pour des planchers de la résistance au feu d’un ouvrage structural. Ce
soumis ou non à une section composite. Par sera le cas si une dalle de béton ordinaire est rem-
ailleurs, il faut savoir que le niveau de résistance placée par une dalle de béton cellulaire dans un
au feu peut ne pas être maintenu si l’on utilise des ouvrage de toiture ou de plancher, composé d’une
éléments composites dans la construction supposée dalle supérieure, de poutrelles en acier et d’un pla-
reproduire les détails d’un ouvrage auquel on a at- fond suspendu. L’amélioration de l’isolation de la
tribué un niveau de résistance au feu sur la base de
dalle provoque alors un accroissement de I’échauf-
ses performances lorsqu‘il a été testé avec des fement des poutrelles porteuses. Pour une structure
éléments non composites. en béton exposée au feu, une isolation supplémen-
ISOlTR 10158:1991(F)
taire du côté non exposé de la structure peut aug- lisé, sont utilisées pour élaborer des courbes ca-
menter le risque d’échauffement. ractéristiques de transmission thermique en
fonction du temps, pour différentes épaisseurs
En conclusion, il convient de noter que les interpré-
d’isolant.
tations par analogie des résultats ayant trait aux
essais de résistance au feu des éléments structu-
raux de bâtiment sont invariablement exprimées en
7.4.4 Dans ce cas, les données obtenues à partir
termes qualitatifs plus que quantitatifs.
des essais de résistance au feu peuvent à juste titre
faire l’objet d‘interpolation et d‘extrapolation, bien
qu’il soit d’usage d’appliquer un facteur de sécurité
7.3 Principes couramment suivis lorsqu’on (généralement 10 min) à une durée de résistance
étudie les variations spécifiques des ouvrages au feu obtenue de cette manière, de facon que la
valeur calculée dépasse sensiblement la valeur re-
testés
quise.
Les principes suivants sont ceux que l’on observe
couramment lorsqu’on considère des variations plus
7.4.5 L’une des premières applications de cette
spécifiques que les généralités qui ont été discutées
pratique dans la modification des données obtenues
jusqu’ici. On les utilise dans I’élaboration de cycles
à partir des essais au feu a été I’élaboration de fa-
de résistance imposée qui partent habituellement
milles de courbes représentant différentes épais-
d’études d’ingénierie effectuées sur un ouvrage
seurs de couches de béton et les effets de
testé ou une série d’ouvrages testés et impliquent
modifications des agrégats différentes pour plan-
l’application d’une analogie raisonnée, de calculs
chers et plafonds, soumis aux essais. Cette pratique
et l’utilisation d’essais à petite et grande échelle
a également été appliquée à l’extension de résultats
dans l’extension des résultats d’essai.
de transfert thermique au travers de planchers pro-
tégés par des matériaux de protection projetés.
7.4 Variation de l’isolation
7.4.6 Le concept peut également être appliqué
avec des matériaux projetés, utilisés pour la pro-
7.4.1 Les caractéristiques essentielles des maté-
tection suivant le contour d’éléments de structure,
riaux isolants, dont il est nécessaire de tenir compte
mais dans ce cas, la résistance au feu se traduit
lorsqu’on étend les résultats obtenus sur une
principalement par des résultats obtenus par inter-
éprouvette testée, ont trait à leur comportement
polation et implique également I’étude du compor-
thermique et mécanique dans des conditions d’ex-
tement des éléments de structure concernés en
position au feu.
relation avec les températures internes mesurées
dans des sections choisies sur I’élément lors d’un
7.4.2 Bien que l’on puisse prévoir le transfert ther- essai de résistance au feu.
mique pour des valeurs spécifiques de densité, de
teneur en eau, de conductivité thermique, de capa-
7.4.7 Dans le cas d’une isolation assurée par des
cité thermique et d‘épaisseur, le comportement
écrans protecteurs, les évaluations sont faites ré-
mécanique du matériau d’isolation exposé à I‘in-
gulièrement en étudiant les effets de certains para-
cendie dépend en grande partie du comportement
mètres tels que la dimension et la forme des dalles
de ses moyens de support, d’ancrage et de géomé-
de plafond, ainsi que les modifications des maté-
trie. Pour les isolants, dont les comportements
riaux constituant les dalles et l’utilisation de diffé-
thermiques et mécaniques dépendent de facon dé-
rents types de systemes de suspension de l’écran.
cisive de la déformation de I’élément structurel, il
est impératif que les résultats servant aux calculs
proviennent d‘essais de résistance au feu effectués
7.4.8 Dans ces cas-là, les études comprennent un
sur des éprouvettes chargées.
rapport sur les températures du plénum obtenues
avec des essais à échelle réduite permettant de
déterminer l‘influence des changements des carac-
7.4.3 L’approche que l’on choisit généralement
téristiques, telles que le transfert thermique, le re-
pour évaluer les effets du changement d’épaisseur
de l’isolant consiste à examiner le comportement trait et la résistance structurelle, sur les
du matériau d’isolation incorporé dans un ouvrage performances des dalles et portant sur le maintien
et soumis aux conditions d’exposition normalisée de l’intégrité de l‘écran et de son aptitude prévisible
au feu pendant la période qui suit l’instant auquel le à maintenir ou à réduire les températures du
plénum obtenues pendant l’essai de résistance au
critère d’isolation thermique a été dépassé. Cette
feu de l’ouvrage d’origine. Les études examinent
information portant sur la continuité des performan-
ces mécaniques et environnementales du matériau, également l’effet de l’augmentation de la masse ou
ainsi que les données obtenues à partir d’essais à de la forme des systèmes de suspension sur la
échelle réduite, effectués avec un incendie norma- température du plénum.
ISOlTR 10158:1991(F)
7.4.9 Il convient de mentionner également les étu- 7.5.5 Cette pratique a également été appliquée à
des similaires d’ingénierie complétées par des es- I‘élaboration de la résistance au feu des poutrelles
sais à échelle réduite, où l’on évalue l’effet de la et poteaux en acier de construction, protégés par
substitution de types et d’épaisseurs d’isolation différents types et différentes épaisseurs de maté-
dans les systèmes de toiture. riaux isolants.
7.5.6 Enfin, il convient également de mentionner
dans cette catégorie les documents nationaux à
7.5 Autres variations
partir desquels on peut déterminer des durées de
résistance au feu pour des ensembles d‘éléments
de matériaux génériques de construction, auxquels
7.5.1 Les exemples d’application d’une combinai-
on a donné des valeurs en termes de <(durées de
son entre l’extension de résultats d‘essai, calculs
résistance au feu), en se fondant sur leurs perfor-
et analogie pour résoudre des divergences entre les
mances dans les essais de résistance au feu. Ces
spécimens d’essai et la construction réelle autres
valeurs donnent normalement des durées de résis-
que ceux mentionnés ci-dessus sont quelque peu
tance au feu plutôt théoriques et sont ensuite affi-
limités.
nées sans cesse au fur et à mesure que l‘on dispose
de nouveaux résultats d’essai sur les ouvrages de
matériaux génériques. II convient de mentionner
7.5.2 II n’y a aucune preuve de l’acceptation d’une
que l’un des critères requis pour ce type de maté-
pratique par laquelle on améliore la résistance au
riaux est qu’ils doivent être de nature générique et
feu en augmentant les facteurs de sécurité pour une
facilement identifiable.
conception structurale à l‘exception de celle men-
tionnée ci-dessous, d’une conception rationnelle.
7.5.7 Les éléments auxquels on a attribué des du-
D’autre part, il existe des exemples de limites ap-
rées de résistance au feu selon les épaisseurs ou le
pliquées à l’utilisation de résultats obtenus à partir
nombre de couches employées sont, par exemple,
d’essais au feu d’ouvrages soumis à ce que l’on
des éléments de béton enduits de mortier et plAtrés,
appelle (conditions de charge restreintel) dans les
et des carreaux de plâtre. Des améliorations ont été
critères de conception reconnus sur le plan national.
apportées depuis l’apparition de la méthode afin
d’adapter les variables telles que la méthode de
fixation (qui est prescrite dans de nombreux cas) et
7.5.3 L’adaptation de variations d’entrave aux dé-
les types d’agrégats utilisés. Des méthodes sont
formations thermiques n’est appliquée que dans un
également prescrites pour déterminer f(l’épaisseur
nombre limité de normes nationales dans lesquelles
équivalentell des pièces de maconnerie.
les durées de résistance au feu recoivent les quali-
ficatifs de ( manière dont le spécimen d’essai est soutenu et
7.5.8 Les documents nationaux contiennent un
entravé contre l’expansion ou la rotation au niveau
certain nombre de tableaux qui traitent de ces
de ses appuis pendant la période d’exposition au
questions: épaisseur minimale des dalles de plan-
feu. Cette procédure implique également I’applica-
cher et de toiture, recouvrement minimal des arma-
tion arbitraire de températures limites aux éléments
tures des dalles de béton et des éléments
structuraux en acier.
structuraux, la durée attribuée aux éléments verti-
caux, la durée attribuée à des protections plâtre sur
à la contribution des char-
lattes, la durée attribuée
pentes en bois ou métalliques légères, aux plan-
7.5.4 Un nombre substantiel d’élérnents structu-
chers ou la toiture sur des éléments en bois ou en
raux se sont vus attribuer des durées de résistance
acier formés à froid ou sur des solives en acier à
au feu élaborées selon ce que l’on pourrait appeler
un processus de conception rationnelle, fondé sur treillis, la pénétration minimale des attaches pour la
protection par écran des charpentes en bois,
une analyse des résultats des essais au feu effec-
I’épaisseur minimale des parois en bois massif, des
tués sur une série d‘éprouvettes dans laquelle un
charpentes de toitures et des planchers, I’épaisseur
seul paramètre varie, dans le but de créer des ((en-
minimale des protections en béton ou en maconne-
veloppes)) qui adaptent ces variables sous forme de
rie des poteaux en acier, I‘épaisseur minimale de la
modifications de la forme et de la substance des
éléments structuraux. protection de plAtre des poteaux en acier et I’épais-
seur minimale du recouvrement des poutrelles en
Ce type de pratique est très souvent utilisé dans
acier protégées in d ivid u el le ment,
l’industrie du béton préfabriqué et précontraint où
l’on a mis au point des tableaux exhaustifs de I’in-
fluence de caractéristiques, telles que I’épaisseur 7.6 Conclusions et recommandations
de l’enrobage en béton des armatures et les mo-
difications de la forme et de la section des éléments
À partir de la discussion ci-dessus, on peut tirer les
sur la durée de résistance au feu. conclusions et faire les recommandations suivantes:
ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
il est nécessaire d’étayer et de rationaliser les sition au feu (I!,, li2 et fi,) par rapport à trois types
pratiques qui sont actuellement suivies en ma- de modèles structuraux (S,, ,Y2 et S3).
tière d’extension des résultats obtenus à partir
d’essais de résistance au feu standard dans un
8.1.5 Les trois modèles d’exposition au feu sont
document ISO.
définis comme suit:
en plus de la prise en compte des pratiques et
Exposition thermique décrite par la
considérations acceptables, le document devrait courbe normalisée températurehemps
également contenir certains avertissements [équation (I)] comme spécifié dans
concernant l’extension des résultats d’essais au I‘ISO 834. La durée d’exposition tfd re-
feu à la lumière de I’état actuel des connaissan- présente la durée pendant laquelle l’élé-
ces. ment, le sous-ensemble ou l’ouvrage de
construction doit remplir sa fonction por-
il semble évident que le développement de la tante et/ou séparatrice conformément
pratique d’extension des résultats obtenus à
aux réglementations. L’exposition au feu
partir d’essais au feu peut être favorisé par des
représentée par If, peut être déterminée
modifications des méthodes d’essai de résis-
soit par essai, soit par calcul.
tance au feu qui prévoiraient son utilisation à cet
Même exposition thermique que pour f?,
effet.
sauf que la durée de l’exposition te n’est
pas déterminée par des réglementations,
mais calculée à partir des informations
Conception des ouvrages en vue de
caractérisant le feu de compartiment. Le
leur comportement au feu - Étude
temps 1, représente une durée équiva-
générale
lente d’exposition au feu normalisé pro-
duisant le même effet sur I’élément ou le
sous-ensemble de construction par rap-
8.1 Étude des méthodes
port aux conditions limites que lorsque
I’élément ou le sous-ensemble est ex-
8.1.1 Dans les dernières décennies, beaucoup de
posé à un feu de compartiment particu-
progrès ont été réalisés dans I‘élaboration de mé-
lier avec embrasement généralisé.
thodes analytiques et informatisées permettant de
déterminer le comportement thermique et mécani-
Soit le compartiment du feu peut être une
que d’ouvrages et d’éléments de construction lors-
reproduc
...