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31.07.2019

Calcul de la résistance au feu selon la norme DIN EN 1993-1-2

RF-/STEEL EC3 permet de vérifier la résistance au feu selon l'EN 1993-1-2. Le calcul est effectué selon la méthode de calcul simplifiée à l'ELU. Des revêtements ayant des propriétés physiques différentes peuvent être sélectionnés comme mesures de protection contre les incendies. La courbe température-temps standard, la courbe de feu externe et la courbe hydrocarbure peuvent être sélectionnées pour déterminer la température du gaz.

Cette vérification de la résistance au feu est illustrée à l'aide d'un exemple tiré de [3].

Exemple

Cet exemple inclut une poutre secondaire de plafond intermédiaire. On peut supposer que la semelle supérieure a des maintiens latéraux pour éviter le déversement. La classe de résistance au feu requise est la classe R30. La Figure 01 représente cette structure.

Section
HEM 280, S235, Wpl,y = 2.966 cm³

Chargement
gk = 16,25 kN/m (charge permanente)
qk = 45,0 kN/m (catégorie de la charge d'exploitation G)

Vérification à des conditions de température normales

L'action déterminante est le moment à mi-portée.

Classification de la section

La classification de la section est déterminée conformément au Tableau 5.2 de [4].

Semelle

Âme

La section peut être assignée à la classe 1.

Valeur de calcul de la résistance au moment

[4] (6.13)

Vérification

[4] (6.12)

Détermination de la température de l'acier

Augmentation de la température dans le composant en acier non protégé

[1] (4.25)

Facteur de section du composant en acier non protégé

Le facteur de section désigne le rapport entre la surface exposée et le volume. Le facteur de section est ici égal à la circonférence de la section en acier moins la largeur de la semelle supérieure, ombragée par le plafond, par rapport à l'aire de la section.

Facteur de section pour le caisson entourant la section

Facteur de correction pour la considération de l'effet d'ombre pour la section en I

[1] (4.26a)

Courbe température/temps normalisée

[2] (3.4)

Capacité de chaleur spécifique

Pour 20 °C ≤ θa < 600 °C 
[1] (3.2a)
Pour 600 ° C ≤ θa <735 ° C 
[1] (3.2b)
Pour 735 ° C ≤ θa < 900 ° C 
[1] (3.2c)
Pour 900 °C ≤ θa ≤ 1 200 °C 
[1] (3.2d)

L'intervalle Δt sélectionné pour la méthode du pas de temps est de 5 s. La densité de l'acier est ρa = 7 850 kg/m³ selon la clause 3.2.2(1) de [1].

Flux thermique net

[2], (3.1)
[2], (3.2)
[2], (3.3)

Où :

αcCoefficients de transfert thermique par convection pour la courbe température/temps normalisée αc = 25 W/m²K[2], 3.2.1(2)
εmÉmissivité de la surface du composant structurel εm = 0,7[1], 4.2.5.1(3)
εfÉmissivité d'une flamme εf = 1,0[1], 4.2.5.1(3)
σConstante de Stephan-Boltzmann σ = 5,67 ⋅ 10-8 W/m2K4[2], 3.1 (6)

Φ

Facteur de configuration Φ = 1,0

[2], 3.1(7)

La température de départ est présumée être une température ambiante de 20°C pour la température de l'acier θa et la température des gaz θg. L'augmentation de la température de l'acier Δθa peut être calculée pas à pas pour chaque intervalle de temps Δt. La température de l'acier pour le pas de temps suivant est obtenue à partir de la somme de la température de l'acier à l'étape précédente et de l'augmentation de la température Δθa. La Figure 02 montre une vue partielle de l'évolution de la température de l'acier.

La température déterminante de l'acier au moment t = 30 min est ainsi θa = 591°C.

Vérification en cas d'incendie

Action déterminante

La situation de projet accidentelle doit être utilisée pour la vérification de la résistance au feu. L'action déterminante est le moment au milieu de la travée.

Classification de la section

Pour l'application de ces règles simplifiées, les sections peuvent être classées comme pour le calcul à température normale en considérant la valeur réduite de ε donnée par l'équation (4.2) [1].

Semelle

Âme

La section peut être assignée à la classe 1.

Valeur de calcul de la résistance aux moments

Lors de la détermination de la valeur de calcul de la résistance aux moments, la limite d'élasticité doit être réduite en raison de l'augmentation de température. Pour une température de l'acier θa = 591 °C, le facteur de réduction pour la limite d'élasticité est interpolé selon le Tableau 3.1 de [1] et permet d'obtenir les résultats suivants :

Pour la poutre non protégée avec une dalle en béton armé d'un côté et exposée au feu des trois autres côtés, le facteur d'adaptation κ1 selon la clause 4.2.3.3(7) de [1] permet d'obtenir :

κ1 = 0,7

La température est répartie uniformément sur toute la longueur de la poutre. Le facteur d'adaptation κ2 selon la clause 4.2.3.3 (8) de [1] permet d'obtenir le résultat suivant :

κ2 = 1,0

La valeur de calcul de la résistance aux moments avec répartition uniforme de la température selon la clause 4.2.3.3 (4.8) de [1] permet d'obtenir le résultat suivant :

La valeur de calcul du moment résistant avec répartition inégale de la température est la suivante selon la clause 4.2.3.3 (4.10) de [1] :

Vérification

[1] (4.1)

RF-/STEEL EC3

Cet exemple est calculé dans RF-/STEEL EC3. Les fichiers des modèles RFEM et RSTAB correspondants sont disponibles dans la section « Téléchargements » au bas de cet article.

Données de base : La barre 1 est calculée. Pour le calcul à température normale, sélectionnez les combinaisons de charges pour la situation de projet permanente/transitoire selon l'équation 6.10 dans l'onglet « État limite ultime » et les combinaisons de charges pour la situation de projet accidentelle selon l'équation 6.11c pour la vérification de la résistance au feu dans l'onglet « Résistance au feu » (Figure 03).

Longueurs efficaces - Barres : Le déversement est évité de sorte que la case correspondante soit décochée dans la fenêtre « 1.5 Longueurs efficaces - Barres » (Figure 04).

Détails : Le temps requis pour la résistance au feu, la courbe de température et les coefficients pour déterminer le flux thermique net sont définis dans l'onglet « Résistance au feu » de la boîte de dialogue « Détails » (Figure 05).

Résistance au feu - Barres : Définissez les paramètres de résistance au feu tels que l'exposition au feu et les mesures de protection contre l'incendie dans la fenêtre « 1.10 Résistance au feu - Barres » (Figure 06). La poutre non protégée est exposée au feu sur trois côtés.

Résultats : les résultats sont affichés au terme du calcul (Figure 07). Les valeurs intermédiaires pertinentes pour la vérification de la résistance au feu, telles que la température de l'acier, sont également affichées dans le tableau « Détails ».


Auteur

Mme von Bloh fournit une assistance technique à nos utilisateurs et est également responsable du développement du programme SHAPE-THIN et de la construction en acier et en aluminium.

Liens
Références
  1. Eurocode 3 : calcul des structures en acier - Partie 1-2 : Règles générales – Vérification du comportement au feu , EN 1993-1-2. Berlin : Beth, 1993
  2. EN 1991-1-2 Eurocode 1 : Actions sur les structures - Partie 1‑2: Actions générales - Actions du feu sur les structures. Berlin : Beth, 1993
  3. Mensinger, M.; Stadler, M.: Brandschutznachweise - Workshop Eurocode 3 - Rechenbeispiele. München: Technische Universität München, Lehrstuhl für Metallbau, 2008
  4. Eurocode 3 : Eurocode 3: Calcul des structures en acier - Partie 1‑1: Règles générales et règles pour les bâtiments. (2010) Berlin : Beth Verlag GmbH
Téléchargements


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