SECURITE INCENDIE
L’acier galvanisé s’échauffe plus lentement Avec l’Eurocode actuel, la résistance au feu d’une structure en acier ne dépend pas du fait que cette structure soit galvanisée ou non. Des études récentes ont cependant montré que l’échauffement de l’acier galvanisé est plus lent parce que le transfert thermique par rayonnement est moins important. Ce point va être repris dans le nouvel Eurocode. Il est ainsi possible de satisfaire à une exigence de résistance au feu de 30 minutes avec des profilés en acier relativement lourds et une structure en acier galvanisée non protégée. Cet article présente un aperçu du contexte, des outils pratiques et des possibilités d’application. dr.ir. A.F. Hamerlinck et J-P Vériter Ralph Hamerlinck est Senior Advisor chez Bouwen met Staal et Directeur de la société de conseil Adviesbureau Hamerlinck à Roosendaal. Jean-Philippe Vériter est Operations Manager Fire Safety chez Seco à Bruxelles.
1000
température de l’acier (˚C)
800
600
400
φ1
200
TZ3 TZ4 0
5
10
15
20
25
30
temps (min)
1. Échantillons dans les essais de Veselí [6]: comparaison de la température des gaz (j1) et des températures des échantillons d’acier galvanisé (TZ4) et d’acier non revêtu (TZ3)[8].
La capacité portante d’une structure en acier en cas d’incendie, exprimée en minutes de résistance au feu, dépend de la vitesse d’échauffement et de la réduction de la résistance mécanique et de la rigidité à la suite de l’élévation de température. L’échauffement de l’acier non protégé est déterminé par la massivité (exprimée dans le « facteur de profilé »). Un profilé IPE élancé ou un profilé creux à parois minces s’échauffe rapidement, tandis qu’un profilé HEM ou un profilé creux à parois épaisses, s’échauffe plus lentement. Le transfert thermique du feu à l’acier s’effectue ici par convection (écoulement de l’air) et par rayonnement. Le
transfert par rayonnement est déterminé par les températures du compartiment d’incendie et de l’acier (à la puissance quatre), la constante de Stefan-Boltzmann, le « facteur de forme » (Fv , généralement 1) et les facteurs d’émission du feu εfi et de la surface de l’acier εm. Dans l’Eurocode[3] actuel, ces valeurs sont fixées à εfi =1,0 et εm = 0,7. Certains métaux (tels que le zinc) avec un facteur d’émission plus faible absorbent moins de chaleur rayonnante et s’échauffent donc moins rapidement. Pour l’acier galvanisé, cela peut se traduire par une capacité portante plus grande en cas d’incendie.
Études Après une première publication en 1990[2] sur un facteur d’émission plus faible observé en laboratoire pour une tôle mince d’acier galvanisé, de nombreuses études ont été réalisées ces dernières années pour asseoir ces données sur une base scientifique plus large et valider en pratique les valeurs mesurées[1, 5, 6, 7, 8]. En plus des recherches scientifiques réalisées dans plusieurs universités européennes, des essais au feu ont été effectués dans des grands fours pour valider expérimentalement le facteur d’émission plus faible observé dans la théorie et en laboratoire. Les expériences réalisées dans les années 2010-2015 (fig. 1) et les essais effectués en France en 2016-2017 par CTICM/Efectis sont respectivement résumées et exposés plus en détail en [8]. Trois ensembles d’essais au feu standard ont notamment été réalisés[1] (fig. 2) : – Profilés en I et en H exposés au feu sur quatre faces, testés comme des colonnes ; – Profilés en I et en H exposés au feu sur trois faces, testés comme des poutres ; - Tubes profilés carrés exposés au feu sur quatre faces, testés comme des colonnes. Les températures mesurées ont été comparées aux calculs analytiques de l’échauffement des profilés en acier galvanisé, en retenant un facteur d’émission (εm) de 0,35 (fig. 3). La conclusion est que les calculs avec εm = 0,35 présentent une bonne concordance avec les mesures et donnent une approche avec une marge de sécurité. Eurocode Sur la base des études réalisées, une modification de l’Eurocode a été prévue[4], qui a déjà été acceptée par le groupe de travail CEN TC 250/SC 3/WG 2. Cette modification peut déjà être appliquée aux Pays-Bas sur la base de l’équivalence. La modification du facteur d’émission qui s’applique à l’acier galvanisé