Dix règles concernant la résistance au feu

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Dix règles concernant la résistance au feu

Ref Ser

T H ~

Conseil national

National

R m c h

"Im5

1911

derecherchesCa~da

CouncilCanada

no.

4 6 ~

R C

PUB

DIX R ~ G L E S CONCERNANT LA R ~ S I S T A N C E

A U

FEU par

T.

2. Harmathy Mgmoire Technique NO

46F

de la

Division d e s recherches sur le bgtiment

C O N C E R N A N T R ~ S I S T A N ~ Y E AU

FEU

11 dsvient de plus en plus gvident que toutes l e s informations ngcessaires

k

la classification d e s elements de construction quant 'a l e u r tenue au feu n e peuvent pas Etre obtenues au rnoyen d ' e s s a i s d e resistance au feu standard. 11

e s t difficile de concevoir que tous l e s ouvrages puissent Etre soumis

2

d e s essais

ds rksistance au feu. M e m e dans les c a s oh lran dispose de rgsultats d ' e s s a i s pour d e s c o n s t r u c t i o n s plus ou m o i n s semblables

,

la classification peut ne pas Etre immgdiaternent apparente. 11 importe de bien clwnprendre que c e r t a i n e s variations au niveau d e s d i m e n s i o n s , d e s charges b p o s 6 e s

,

des matgriaux et d e

l'ex&cution peuvent inftuer consid&rablernent s u r la tenue d'un ouvrage particulier e t il e s t impossible dl&valuer l'importance d e c e s ri5percus sions 6ventuelles en s e fondant s u r un cornpte rendu d l e s s a i d e tenue au feu.

La valeur d e s informations o b t e n u e s au rnoyen d e s essais d e tenue a , feu

reste t r k s limit& en l'absence de thgorie p e r m e t t a t de l e s rassernbler en un tout coherent. Heureusement, la theorie d e la mesure d e la resistance au feu e s t dgjk a s s e z avamcge non seulement pour f o u r n i r une c e r t a i n e orientation lorsquliI

s'agit dlapprGcier l e s e f f e t s de certaines variables sur la rgsistance au feu, mais

tr'es souvent elle fournit d e s mgthodes rigoureuses qui pe rmettent de concevoir

l e s 6 1 h e n t s constituants d'un ouvrage e n vue dvune destination parficuli8re.

Bien que 1e calcul du degrg de resistance au feu d t u n bztiment soit une

tiiche extremement carnplexe exigeant un grand nombre d t e s s a i s e n laboratoire e t parfois certaines analyses tr&s l a b o r i e u s e s de

la

t r a n s m i s s i o n de fa chaleur, d e s contraintes et des flexions, il d e m e u r e t r k s utile lorsqulil s'agit d e r n e t t r e au point de nouveaux mat&riaux d e construction qui soient le plus 6concrmiques possible. Dans le c a s des produits qui sont d&jL sur l e marche, le probl2rne

d'4conornie n e s e pose plus e t le problkrne de savoir s i i l s a u r o n t un degrg de

r g s i s t a n c e au f e u plus &lev6 qu'une certaine valeur donnge ne n6ce s site peut - e t r e p a s une 6tude thkorique approfondie.

D a n 5 le prksent rapport, nous gtudierons un certain nornbre der'cgles qui se r6v6leront peut-etre f o r t utiles dans l f a p p r 6 c i a t i o n rapide de la tenue au f e u

de s elements de construction. C e rtaine s r'egle s s t appliquent particulikrement "a

l'architecture du bztiment, tandis que d'autres s'appliquent aux rnatkriaux. Toutes s o n t fond6es sur d e s donnges th&origue s e t expgrimentales v g r i f i g e s .

Nous espgrons que c e s r'egles se rkvkleront utiles aux personnes qui sont chargGes de lTapplication des r'eglements sur la construction et

k

c e l l e s qui s o d engagges

D a n s la seconde p a r t f e du present rapport, nous presenterons plusieurs exernples afin de rnontrer l e s vastes applications d e c e s regles.

0

R&gle n 1: L a durhe de r h s i s t a n c e au feu [echauffement de la face non exposke) d'un uuvrage compose, d'un certain nornbre d e couches parallkles e s t supgrieure 'a la s o m e d e s durges d e resistance au f e u de s couches qui le composent

lorsqu'e l l e s sont expos6e s au feu sgpar&ment.

Cette regle fournit sans doute 1' aide la plus prgcieuse lorsquril s'agit

dW&valuer la tenue au feu des rnatkriaux et d e s 6lernents de construction e t laisse

supposer que les resultats des es sais d e tenue au feu d e certains &l&ments (par

exemple les paaneaux d e placopl%tre, le contre plaque , les parements de brique

latte en mgtal dkployg recouverte d e plgtre, etc. ) d a n s l e but d e d6terminer leur camporternent thermique peuvent aussi avoir une t r k s grande valeur

.

I1 e s t t r k s

pratique d'employer de s $prouvettes pour effectuer des e s s a i s non normalis6 s

de stings

h

f ournir-certains renseignernents

.

Etant donnges les difficultes que pose 1' gtude analytique du problkrnc de la transmission d e la chaleur dans d e s dalles composites, il n t e s t pas encore p o s s i -

ble d e prouver rigoureusement cette rbgle

.

Neanmoins

,

les resultat8 d e plusiear s

aaalyses num&riques e t d'essais d e tenue au feu

h

lrEchelle rgduite dRouvrages combustibles e t incombustibles en ont dkmontrg la validitk.

I1 y

a w cas particulier dans lequel la validiti. de c e t t e r'egle saute arrx yeux, c'est-%-dire le cas d'une construction kLquasi-composite" compos&e de plusieur s couches d'uun rnerne rnatgriau. G 1 e s t un fait reconnu (qui peut d'aillear s

etre dkrnontre par la m6thode dgcrite

L la R6f.

1) qu'en doublant lr6paisseur d'nne

dalle, le degrg de rgsistance au f e u d e celle-ci e s t alors plus de d e w fois c e qulil

etait auparavant. I1 en va de mgme, pour une dalle dqpaisseur

nA

(ctest-'a-dire,

qui e s t composke de n couches identique s d'epaisseur 1 },

oh t e s t le temps pendant lequel la dalle a r&sist& au feu et oil l e s indices rgv2lerzt

0

l%paisseur de la dalle. Cette i d g a l i t & exprime donc la REgle n 1 pour une

construction "quasi-composite".

Sonlignons que dans certains cas l a rkgle susmentionnGe peut ne pas

stappliquer.

Si,

par exemple, la surface non exposee e s t r e c o u v e r t e d'une mince feuille d e rngtal polie, le transfert de chaleur au milieu ambiant peut devenir t r k s f a i b l e . Puisque la valeur isolante d e la feuille e s t n&gligeable,la rgsistance au feu de l'ouvrage peut Ztre infkrieure

'a.

ce qutelle serait en llabsence de la f euille rn&allique.

O n conqoit aussi que l'addition d'une couche qui n'a en elle meme aucune r e s i s t a n c e au f e u apprgciable, m a i s q u i e s t susceptible d e subir certaines

t r a n s f o r m a t i o n s chimiquc s accompagn6e s d e manifestations exotherrniquc s importantes

L

d e s temp6ratures 6levi.e s peut b o u l e v e r n e r c e t t e rkgle. ₁₁

_s%git

toutef o i s dl exernple s qatil e s t peu probable de r e n c o n t r e r en pratique.

0

Rbgle n 2: L a tenue au feu dlune construction ne diminue pas avec l'addition de

couches suppldmentaires

.

11 semble que la prgsente r k g l e soit une conskquence d e la prgcgdente.

Sa validit4 dgcoule a u s s i du fait que, e n ajoutaat d e s couches supplementaircs, la rksistance

'a

la transmission d e la chaleur et la capacitg c a l o r i f i q u e de la

construction staccroissent ce qui a pour effet de diminuer la vitesse $ laquelle la

temp4rature de Pa face non expos& s t & l k v e .

Bien que c e t t e rkgle puisse sernbler f o r t Gvidente, un e x a m e n rigoureux

nous montre quqelle peut cornporter c e r t a i n e s r e s t r i c t i o n s . Donc, 'a la lumi'ere

d e s observations prgcgdentes, il e a t clair que le fait d'ajouter une mince couche

d e rn6taI

3

la s u r f a c e non exposEe rgduit la r h i s t a n c e au f e u de l f o u v r a g e .

E n outre, puisque dans cette rkgle, llexpression r g s i s t a n c e au feu e s t comprise d a ~ s son sens le plus v a s t e , il faut i m p o s e r certaines restrictions sur c e r t a i n e s

p r o p r i 4 t d s d e s matEriaux qui seront ajoutgs e t sur l e s charges.

L'une des restrictions appaxentes e s t que l e s caractgristiques de dilatation t h e r m i q u e d e la notlvelle couche appliquge sur la face exposge doivent Etre sem- blables

L

celles de la couche adjacente afin d r & v i t e r que d e s contraintes d'origine t h e m i p u e ne prennent naissance d a n s l'ouvrage.

I1 e s t evident que la nsuvelle couche d o i t c o n t r i b u e r au soutien des charges appliqukes dans la mEme mesure au r n o i n s qutelle accroft la charge perrnanente de l'suvrage.

Si

cette exigence n f e s t pas respectde, il faut rhduire l e s surcharges

admissibles drum valeur Ggale au poids de la nauvelle conche

.

Etant donnges ces restrictions, cette rk-gle ne doit

pas

"ere appliquge aveuglernent.

0

R'egle n 3: L a rgsistance au feu d'ouvrages contenant d e s lames d'air continue s

ou d e s alvdoles e s t superieure

5

_{celle dfouvrages semblables e t d e meme poids} qui n'en cornportent pas.

L a validit4 de c e t t e r'egle repose sur le fait que l e s vides accroissent la rksistance dans les voies d e transmission de la chaleur. U n e analyse numkrique de la transmission de l a chaleur d6rnontre qulon peut accrofire de

P O

'a 15

70

la

rksistance au f u en laissant une lame d'air e n t r e l e s deux parois dtun

mur de bripue.

5

Puisque le volume global de ltouvrage s e trouve accru par la ~ r g s e n c e d e c e s vides

,

l e s lames dlair e t l e s alv6oles ont aussi pour effet daam&liorer

la

stabilitg de I'ouvrage +

Font exception

3 cette

x&gle les l a m e s d t a i r bordges d e matgriaux c o r n - bustibles $ cause de la possibilitg de combustion 'a llintgrieur de la lame d'air.

0

RBgle n 4: Plus une lame d%ir ou une alvkole e s t Gloignge de la face expos& aux flaanmes, plus son idluence sur la resistance au feu e s t grande.

Dans une lame dfair ou une a l v h l e , la chaleur se transmet surtout par

rayonnement. Puisque la transmission de chaleur par rayonnement augmente

considerablement suivant le niveau moyen de tempi5rature dans le v i d e ,

la

lame

d'air ou I'alvEole ne constitue pas un tr&s bon isolant dans une region oh des

tempgratures trks glevges peuvent Etre provoquges par ]'exposition au feu.

0

R&gle n

5: La resistance au feu d'un ouvrage ne peut Etre amglioree en augmen-

tant l%paaisseur dfune lame d'air £errnee hermgtiquernent. 2

O n

a constate que si nne lame d'air

a

plus de po d16paisseur,

la

trans- mission de chaleur au travers de celle -ci ne dgpend que de la tempgrature des

surfaces qui lui sont adjacentes, mais e l l e e s t pratiquernent independante de la

distance qui Zes agpare.

0

Rkgle n

6;

11 est preferable d'employer d e s couches de

faible conductibilit&

the rmique sur

la

face de l1 ouvrage oh le s p r obabiEit6s

d

incendie a n t plus g r a d e s

.

2

O n

a d6jL dgmontrg la validit6 de cette r&gle. Cependant, elle ne s 'appli-

que peut Gtre pas aux rnateriaux qui subis sent des transformations physic0

-

chimiques a c c m p a g n & e s dlune absorption ou drun dggagement consid&rable

d e chaleur.

0

Rkgle n 7:

La

resistance au feu d'une construction asyrn6trique varie en fonction

de la d i r e c t i o n de l'kcoulement thermique

.

C e t t e r s g l e e s t la cons4quence de s r3gles 4 et:

6

qui dkrnontrent l%por

-

tance que prend l'emplacement des l a m e s dFair et des alveoles e t l'alternance d e s

0

R&gle n. 8: L1humiditG zugmente la s 6 s i s t a n c e au feu d e s matkriaux

si

ceux-ci

ne s'eff ritent pas par gclaternent.

L'ecoulernent therrnique dans la construction e s t f r e i n k consid&ablernent

par

la chalerzr qui est, absorb& par l e s rnat6riaux Iorsqrse ceux-ci se desskchent.

O n

a dgjh d h o n t r 6 2 ' que l'accrois sernent de l a resistance au feil peut atteindre

8% pour chaque augmentation d e 1% [en volume) d%humiditg.

Fuisque la chaleur latente n g c e s s a l r e 3 la d 6 s o r p t i o n d e l'hurnidili. e s t

k

peu prks proporthonnelle

k

..la teneur en eau drune unite de volume du rnatkriau, il

n'existe pas d e relation directe e n t r e lthumidit& relative dans I s s pores du rnateriau et l'augmentation de

la

rgsistance au f e u .

4

C o m e ilont souligne Shorter e t Harmathy et ~ a n n a t h ~ ~ ! l e s materiaux

p e n perrn6ables (betons denses) sont susceptibles de s l e f f r i t e r p a r Gclatement si

la teneur en eau dgpasse une v a l e u r critique. L a perrngabilitg des p g t e s d e

cirnent portland vieiIlies e s t bien i n f g r i e u r e $ celle d e s pZtes

frarchcs, c ' e s t

pourquoi l e s betons deviennent plus susceptible s dq&clater avec 115ge.

a

RBgPe n 9 : L e s & b e n t s de charpente tels poutres, Iongrines e t solives donnent

une endurance au feu supgrieure EorsquliPs s o n t soumis 3 'a'essai cornme compo-

sants d k n e n s e m b l e d e plancher, toit ou plafond que s l i l s 6taient soumis 5 l'essai s&parkment.

Avant dtStse e n me sure de d&riontrer

Pa

validit& de c e t t e r'egle

,

il e s t

n e c e s s a i r e de dgfinir certains des termes qui sont ernploygs. L a Figure 1Ia) montre une illustration schgmatique dlun plancher courant. D u point d e v u e de leur r B I e dans la transmission des charges & certains elbrnents porteurs verticaux, [mur ou poteau } on distingue t r o i s groupes dlel&rnents constituants du planeher.

L a couche superieure peut Etre nornmee ltgl&ment recevant

la

charge. L e s

p o r t g e s de c e t klgment sont t r k s Eaibles, il s'agit donc e n g 6 n g r a l dkue

construction lggkre. O n dira des 616ments constituants de la deuxisrne couche

qu5is sont des elgrnents transmettant la charge. Puisque l e u r s portkes sont plus

longues

,

ils comportent habituellement une armature en acier. L e s g l h e n t s qui

ont pour porti5e la distance totale qui &pare l e s murs ou l e s poteaux seront d6signi.s cornme Ql&rnents supportant

la

charge. C e s g l h e n t s sont en acier

(ferme s, poutre s , longrine s ou solives) ou encore ils cornportent une

armature en acier. Enfin, l e s murs ou les poteaux qui porteront la charge t o t a l e exercge sur le plancher seront a.ppeEs "Gl&nents porteur s f ' . On peut sowligner qu5il a r r i v e souvent quSune mSme couche joue

5

la fois le rBle dft21&nent recevmt

e t transmettant

la

charge.

charges") m o n t r e comment, dans les conditions prgvues par la conception, les d i v e r s 6lGrnents contribuent 3 transmettre les charges au s o l .

Au cours de l'essai de tenue au f e u , les 41Bments supportant la charge

sont, en rPlgle ggngrale, s o u m i s aux conditions thermiques l e s plus dgfavorables,

et puisqu'ils ont l e s port6es les plus longues, l e u r d6farmatiorz devient tr&s

prononc$e alors mame que la rgsistance des g l h e n t s recevant e t transmettat

la c h a r g e n t e s t 'a peine affect& par la chaleur. C e s derniers suivront evidezrunent le fl6chissement des klkrnents de support, mais par suite de leur dgformation

glastique, m e part de plus en

plus

importante des charges sera transrnise d i r e c t e -

ment aux elements portears j n u r s , poteaux ). Par consequent, les charges portees par les glgments de support diminueront graduellernent.

L a variation d e s charges impos&es aux &lFirnents de support au cours de l'essai d e tenue au feu e s t &tudi&c plus en profondeur

'a

1'Annexe A .

La Figure 2(b) mantre un d i a g r m e de transmission des charges 'a

la

fin

de

lqessai d e tenue au feu.

Lorsque les 616rnents supportant la charge sont soumis sgpargrnent 3

l%ssai d e tenue au feu, la charge appliquke e s t constante pendant toute

la

durge de lmessai e t elle e s t &gale 'a la charge de calcul de cet klement. D a n s ces conditions, ils ne peuvent pas avoir une tenue au feu sup6rieure "acelle qu%is ont lorsqulils

font partie d'un plancher

,

dlun toit ou dTun plafond.

0

R'egle n 10: O n peut rernplacer l e s gli5ments supportant la charge (poutres, longrines e t salives) d'un ensemble de plancher, toit ou plafond par dRautres dlkments d e support pourvu que leur resistance au feu lorsque soumis

5

_ltessai

sEpargrnent ne soit pas i n f g r i e u r e 5 la resistance de laensemble. 0

L a

validit4

de

c e t t e rkgle repose sur la RZ-gle n

4. Si

une poutre ou une longrine a me bonne tenue au feu lor squ'elle e s t rnise ?i l l e s s a i separement, elle aura nece s sairement une tenue kgale ou supgrieure lorsqulelle fera partie de la

charpente dtun plancher, d'un toit ou d b pplfond.

I1

importe d e souligner qulun 6 l h e n t de support d'un ouvrage ne doit pas

Etre remplacd par un autre 6 l h e n t de support si l'on ne connait pas la tenue au

feu de c e t elgrnent lorsqu'il e s t mis 5 ltessai sgpar6ment. Puisqus llinfluence dea elements recevant e t tsansmettant la charge

a

pour effet de r6duire c e t t e

charge, selon Ies rgsultats dTun essai effectug sur un assemblage, on ne peut pas calculer arithmktiquement la tenue au feu de l%l&rnent de support (poutre, e t c , )

L a

rkgle rnontre clairement qu'il e s t avantageux d e rnettre b lkessai d e s =5lGmen~s d e support s g p a r h e n t e t prouve la validits

du

principe selon lequel les applications des rgsultats sont plus v a s t e s si l t o n m e t 'a iqessai des k l i h e n t s

simples plutbt que d e s assemblages complexes.

L a

Figure 3 e s t la reprEsentation schematique d e s rkgles GnoncSes dans le present rapport. Bien que ces

r&gles

nr&liminent pas le besein de rngthodes de calcul prdcises et poussges, elles contribueront peut-&tre

B

la solution d'un grand

n m b r e de problBmes qui surgissent dans la pratique courante, L a prochaine

section du present rapport prgsente un certain nombre dlexemples qui montrent

comment c e s r&gles peuvent slappliquer 'a des cas concrats. a

Exernple n 1:

Un

entrepreneur veut employer une cloison composee d'une

1

Ppais seur de 3 314 pouces de brique dtargile rouge, d f u n cantreplaqu6 de 1 7 pouce dEt5paisseur e t d l u n panneau mural en placoplgtre de 3/8 d e pouce d u g p a i s -

seur en un endroit

oh

le degre coupe-feu doic Etre d e deux heures,

Question: CeEte cloison aura-t-elle un degr6 coupe -feu

d e deux heures?

Reponse: Oui. Le degr6 d e rgsistance au f e u du mur de brique de 3 314 pouces drdpaisseur e s t de 80 minutes. D a n s un essai sur gprouvette, le degrg coupe-feu du contre-

plaque de 1 1/4 pouce d'epaisseur etait de 3 0 minutes e t celui du panxieau d e placspl%tre de 3 1 8 de p o u c e , de

0

13 minutes. Conformkrnent 'a la R'egle n 1 , la r g s i s -

tance au feu de la claison dait Gtre supkrieurc

L

8 0 $. 304- 1 3 = 123 m i n u t e s .

0

Exernple n 2 : U n fabricant de dalles de toiture aimerait avoir la pseuve que s o n produit a un d e g r 6 coupe-feu d'au mains deux heures, M a i s , selon une i n t e r p r g - tation rigaureuse de

la

norrne E l 19 de I'ASTM (American Society for Testing and

Materials) seuls l e s ouvrages d e couverture comprenant les dalles de toiture. Le. revEtement e t le s klgrnents de support peuvent Ptre sournis 'a. des e s s a i s d e t e n u e

au f e u et c t e s t pourquoi on ne _{peut pas c l a s s e r les dalles s g p a r g m e n t selon l e u r}

.

degrC de resistance au f e u particulier. Cependant, le fabricant croit que s e s

dalles auront un degr6 d e rgsistance au feu de deux heures, m k n e si e l l e s n t o n t pas de revetement et que toute poutre ayant le mEme degri! de -rgsistance au feu constituera un 4lgment de charpente satisfaisant. L e fabricant croit donc que s 'il recommande d'ernployer un revEternent particulier e t une charpente d & t e r m i n k e

Que stion:

L e

fabricant peut -il obtenir une classification

particulie re pour s e s dalles?

0

Rgponse: Oui.

E n

vertu de la RPgle n 1 0 , il n'est pas

contraire au bon sens de mettre

'a

l'essai e t de

classer s6par6rnent le s 6lgments de charpente

e t

de

toiture.

De

plus, en vertu de la

R&gle

0

n 2 , si l e s dallcs de tolture ont une riisistarrce

FLU feu de deux heuxe s , l'ensemble de la toiture

comportant de telle s dalles ne peut pas avoir un

degrB de rksistance au feu infkrieur

5

ddeux heures.

L a rngthode recommand& consiste 5 assembler les

dalles de toiture sur toute charpente adequate fqui ne fera pas partie de ll&prouvette) e t de l e s sou-

mettre 5 une charge qui, outre la charge appliquke

qui e s t habituellernent n k e s saire

,

tient compe du

poids dra revGtement. a

Exemple n 3: L a rksistance au feu d'un plancher compos6 d'&i&nents simples en acier

a et6

evaEu4e

k

2 heures 40 minutes.

Question: EsLil possible dlaccrortre la rksistance au feu du

plancher pour qu'il ait un degr& coupe-feu de 3 heures

en r e r n p l a ~ a n t l e s 4lgments simples par d e s 414ments creux?

0

Rgponse: E n vertu de la Rkgle n 3 , le fait de rernplacer les

g l h e n t s simples par des 616rnents pore- amkliorera la tenue au feu d e I'ouvrage, mais il ntexiste aucm moyen de r n e s u r e r l'augmentation rgelle du degrk de

resistance au feu.

0

Exernple n 4:

Un

assemblage constitug d'un plancher

5

poutrelles et d'un plafond

a

donnk un degre de resistance au feu de 1 heure 3 5 minutes, Dans un endroit

particulier, on exige un degrg de Z heures.

Question: Quel e s t le moyen l e plus kconomique d'accrottre de

25 minutes le degr6 de rgsistance au feu de c e t ouvrage?

R6ponse: I1 faudrait avant tout procgder 'a un e x m e n approfondi

d e s plans. Wne m e s u r e qui se r&vkle toujours efficace consiste

k

accroftre lggkrernent l'kpaisseur dra plZtre

le degre de resistance au f e u de l'suvrage:

ti) L cause d e la plus g r a d e gpaisseur du plgtre, e t (ii) parce que Ie fait d l & p a i s s i r la couche de plZtre gloigne davantage l'espace d'air de

la

face exposee

0

( R k g l e n 4 ) . 0

Exemple n 5: L e degrg de rgsistance au feu dlun rnur c r e w cornpus6 de deux parois de brigues de 3 314 pouces dt6paisseur s&pariSes par une l a m e d%ir de

2 pouces e s t de 4 h e u r e s 40 minutes.

Question: Peut-on a c c r o i t r e l e d e g r e d e rksistance au feu du

rnur jusqut'a c e quril atteigne 5 heures en portant ll&paisseur

de

_{la l a m e d ' a i r}

'a

_{4 pouces?}

0

Rgponse: Nan, e n vertu d e la R'egle n 5 .

0

Exemple n

6 :

Afin

dfaugrnenter la valeur isolante de ses dalPes de t a i t u r e prefa-

b r i q u g e , une e n t ~ e p r i s e a d6cid6 d e fabriquer s e s dalles en superposant deux

couches d e b&tans diffgrents. L a partie i n f k r i e u r e de

la

dalle, ah

la rgaistance du

bgton n'a que peu d'importance (puisque tout l ' e f f o r t de traction e s t port& p a r ltarrnature en a c i e r ) e s t maintenant fabriqu&e

5

l'aide dkun b6ton de faible resistance, mais ayant de trks bonnes proprigtks isolantes. Quant

'a

Ea partie

supgrieure, oh le lskton e s t soumis 'a la compression, on a conservg le beton

5

_{haute rgsistance, mais tr'es conducteur.}

Q u e stion: Quelle s e r a l'inf luence d e cette modification sur la rgsistance au feu d e s dallew?

Reponse: C e t t e modification a pour e f f e t dlamkliorer

la

resistance au feu des dalles e t cela pour deux raisons:

(i) L a r6sistance totale & la transmission de la chaleur

des nouvelles dalles a &t& accrue parce qu'on a sernplacg une couche ayant une t r k s grande conductivitk thermique par une couche de f a i b l e conductivit6, e t

( i i ) parce que la cauche d e faible conductivit6 s e Erouve sur la face exposke o~ elle donne une protection plus efficace en vertu d e la Rkgle

6 .

C e t t e modification s e

une plus grande r g s i s t a n c e

b la dgfaillance.

L a

c ouc he a yant une f aible

c

onductivit4 the rmique

fournit une protection accrue

3

l t a c i e r d m a r r n a t u r e ,

e t a i n s i il faudra plus de temps avant que la tem- perature ou le fluage de l t a c i e r d e v i e n t important

ne eoit atteinte.

0

Exemple n 7: O n connaTt la rgsistance au feu dlun mur ext6rieur compos& d'une paroi de brique d e 3 3/4 pouces dt&paisseur e t dlune paroi de gr'es de 3 3/4

pouces.

Au

cours de llessai de tenue au feu, clest la paroi de brique qui etait exposee a m f l a m e s .

Question:

Peut-on

considiirer que le rgsultat e s t le mEme

lorsque la p a r o i de gr'es e s t la face expos& au feu?

0

Reponse: Non, en vertu d e la Rsgle n 7 ,

Si

l'on se refkre

0

'a

la

Rhgle n

6 ,

i l e s t 6vident que l e mur aura une

plus faible resistance au feu lorsque la eovche de

g r k s

se trouvera sur

la

face exposge,

[La

conduc- tivit6 thermique de g r & s e s t plus 6lev6e que celle de la brique. )

0

Exemple n 8 : E n

1956,

on a m i s 'a l r e s s a i un plancher composkd'kl4mentssimples

acier recouverts d e bgton e t on

a

dgcouvert quti'a avait un degrs de rgsistance

au feu de 3 heures 18 minutes.

Le

rapport de l'essai n o u s rdvhle que

la

cons-

truction avait 3 5 jours au moment de l'essai. Nous ne posskdons aucun

renseignement concernant la teneur en humidit6 de la dalSe de bgton.

Question: L e degre de resistance au feu de c e t t e construction s e r a i t - i l supgrieur ou i n f g r i e u r si I'on reprenait

llessai en conform it^ avec la version r k v i s e e de 1958 de la norme E l 1 9 de lqASTM?

Rgponse:

I1 e s t

probable qulil serait infgrieur.

En

vertu de la n o r m e

El

19-58 de llASTM, la construction ne sera

pas mise

k

'aressai jusqul& ce que la section la plus

humide de I'ouvrage atteigne un degrg dthumiditi!

relative de 70%.

Or

l1exp4rience nous a dgrnontrg

qu'il e s t impossible d'obtenix un degr6 d'humiditii

5.

semblable apr&s 3 5 jours. Nous savons aussi que la courbe d e sarption d e s _{bstons monte t r k s}

rapidement lorsque le d e g r k d1humidit6 relative varie e n t r e 8 0 eX

EOO

%

; en d'autres t e r m e s ,

lor sque l1huanidit6 relative e s t s u p g r i m r e 'a 8070, une f a i b l e variation d e celle -ci peut modifier

consid4rablement la quantite dthmnidit& absorbee

0

et par consgquent, conform&nent $ la

R3gle

n

_8,

le degr6 de rgsistance

au

feu

de

la construction.

0

ExempLe n

9:

Lors de I V e s s a i de tenue au feu dlun plancher, l e platelage a

manqu4 du point de vue therrnique a p r k s 2 heures 21 minutes. L e f a b r i c a n t

a

demande aux personnes chargges d'effectue r l'e s

aai

de continuer l t eessai afin de

voir si la poutre serait capable de soutenkr la charge appliqu6e pendant une

p g r i o d e de 3 heures. L b u v r a g e s ' e s t effondrg a p r k s 3 heures 15 minutes. Question: Peut-on dire que la poutre a un degr& de resistance

au feu de 3 heures?

0

Rgpanse: Non. E n vestu de la Rkgle n 9 , la poutre n f a pas

t5t4

mise

Z

Ifessai dans les conditions les plus

dcfavorables. 11 e s t possible qu'as sernblg i. 'an autre

platelage r n o i n s rigide qui aurait rncrins contribug au

support de la charge, lamBme poutre aurait eu un

0

Begre de r e s i s t a n c e au feu .inferieur.

L a

Rsgle n 10

nous m o n t r e t r & s clairernent que si l1on a Itintention d'ernployer une psutre dans une grande

vari6t6

de

plancher s ou de toitur e s

,

il serait plus sage de

la

s o u n e t t r e sGpar&rnent

2

un e s s a i de tenue au feu.

1. H a m a t h y ,

T.

2 . Temperature distribution in homogeneous slabs during f i r e

0

test. Transactions, Eng. Inst, of Canada, Vol. 6 , N

.

B - 6 ,

Oct.

0

1963. (Paper

N

.

E I G - 6 3 - M e c h

6 ) .

2. Harmathy,

T.

Z. A treatise on theoretical fire endurance rating. ASTM

0

Special Technical Publication N

.

301, 1961, p. 10.

3. Harmathy,

T.

2. E f f e c t of moisture on the f i r e endurance of building

elements. Paper presented at the 67th Annual Meeting of ASTM

,

21 -26 June, 1964, Chicago.

4. Shorter,

G.

W . , and T . 2. Harmathy. Discussion of The F i r e resistance of prestressed concrete beams by L . A . Ashton and S . C .

C.

B a t e , P r o c . ,

0

M e n z e l , C . A . Fallacies in the c u r r e n t per c e n t of total absorption method for determining and limiting the moisture content of concrete block.

Bulletin 84, Re search Department, Portland Cement

As;

sociatian,

Chicago, 1957.

6 . Parcel,

J.

I,, and

R.

B.

B,

Moorman. Analysis of statically indeterminate

ILIPENT

R E C E V A N T LA C H A R G E

~ L B E N T

T R A N S M E T T A N T P L A F O N D ET R E V ~ T E M E N T P R O T E C T E U R ~ L ~ M E N T S U P P O R T A N T / _I L 4 L A C H A R G E F I G U R E 1 ( a 1 ( L ~ M E N T S D ' U N P L A N C H E R I b l e t i c ) C O U P E

D U P L A N C H E R A V A N T ET D U R A N T L ' E S S A I O E

T E N U E A U FEU

S O L

S O L

'DIAGRAMME D E T R A N S M I S S

ION

DES C H A R G E S Ea) AVANT L ' E S S A I D E TENUE

A U

FEU

( b )

V E R S

L A

F I N D E L ' E S S A 1 DE TENUE A U FEU

E.

R. r ~ L ~ M E N T R E C E V A N T L A C H A R G E

E.T. : ~ L E M E N T T R A N S M E T T A N T L A C H A R G E

E.S.:

~ L ~ M E N T S U P P O R T A N T L A C H A R G E E. P. : ~ L ~ M E N T P O R T E U R

FEU

t I t z t z 71 4 t z

tf = 12 1,

>

f 2 t,

# t

t, '2

R ~ C L E 5 R ~ G L E $ I ~ G L E 7 R ~ G L E 8

P ~ U T R E M I ~ E , ~ L ~ E S S A I EN POUTRE MJSE i, WUR L'ENSEMBLE

TANT QU'ELEMENT DU L'ESSAI SEPAREMENT DU PLANCHER

PUNCHER 11

POUR UNE POWRE EPROUVEE SFPhREMENT

O N PEUf R E M P L A C E R LA POUTRE A PAR

LA P O U T R E B SF t q 5 t ,

F I G U R E 3

ANNEXE A

L a Figure I(b) montre une coupe transversale dvun plancher dans des

conditions dkutilisation normales. Si la dimension du plancher au d r o i t de la coupe e s t de beaucoup superieure %

ZR,

on sait que la rgaction de A e t de

B

(en l b I p o

B

w e certaine distance d e s extr&mit&s au dsoit de la coupe) correspond 'a:

2

02.1 p = la charge totale, l b

/

po

,

= la demi-distance entre l e s murs latgraux

en pouces.

C e s &pations indiquent que 62. 5% dde la charge totale ( 2 pR) e s t partge

pas la poutre e t 18.75% par chacpe rnur Lateral.

L a

Figure l[c) m o n t r e une coups transversale d e plancher quelque temps

aprks le debut de l'essai de t e n u e au feu. A c e stade, la dgformation de la poutre, y, peut Stre partiellement glastique e t partiellement plastique, mais, pour souci de simplicit6, nous supposons que la d4formation du platelage e s t purement 6lastique. A l'aide du th6orPrne des t x o i s moments, [ v s i r par exernple

ref.

6

) on peut v o i r qu%vec une d6formation y, l e s rgactians s e prgsentent cornme il suit:

4

oh

I =

le moment d'inertie du platelage po Ipo, e t E = le module dF&lasticit& d e s

2

rnatgriaux du platelage, lbIpo

.

O n remarque qulune partie d e la charge qui &tait port& par

la

poutre a &t& transmise directement aux rnur s lateraux, et

la charge

transmiae e s t