Protection passive contre l’incendie et importance de la limitation de la température pour les structures en acier

Protection passive contre l’incendie et importance de la limitation de la température pour les structures en acier

Tous les matériaux s’affaiblissent lorsqu’ils deviennent chauds, et l’acier de construction ne fait pas exception. Selon la conception de la structure, l’acier aura une température critique. Qu’est-ce que cela signifie et pourquoi est-ce important ? Comment cela affecte-t-il le niveau de protection nécessaire ?

Quelle est la température critique d’une structure en acier ?

La résistance de l’acier à haute température a fait l’objet de recherches et de documents approfondis. On sait que l’acier de construction laminé à chaud perd une partie importante de sa capacité portante à une température supérieure à +500°C.

Les structures à ossature métallique peuvent être conçues de manière à ce que la contrainte maximale sur les pièces en acier soit limitée à 60 % de leur capacité maximale individuelle à des températures ambiantes normales. Cette redondance supplémentaire de 40 % confère au châssis une résistance dans des situations particulières, comme en cas d’incendie.
Selon la taille, la forme et l’orientation, cette capacité supplémentaire peut être équivalente à une température d’effondrement calculée de +550 °C, plutôt que juste au-dessus de la température ambiante normale. Cela signifie qu’au-dessus de +550°C, le composant de construction en acier n’a pas une résistance suffisante pour supporter la structure qu’il maintient. C’est la température critique.

Si l’acier est utilisé à plus de 60 %, la température limite baisse.
Si l’acier est utilisé à moins de 60 %, la température limite augmente.

Consultez cette infographie pour en savoir plus.

Comment le revêtement d’acier intumescent réagit-il au feu ?

Voir l’exemple ci-dessus, si 550°C est la température limite avant l’effondrement de la structure, le graphique ci-dessous montre les profils de température typiques :

S EN 1363-1 courbe chauffante, une structure en acier protégée par un revêtement intumescent, en vert une structure en acier non protégée, en rouge.

Le revêtement en acier intumescent ne commence vraiment à protéger de manière significative qu’à +250 - +270°C, ce qui est généralement environ 10 minutes après le début de l’incendie. C’est là que nous voyons une réaction pour la première fois. Ceci est lié à la réaction chimique du revêtement intumescent, qui passe d’une couche de peinture à un carbone isolant.

Une fois la carbonisation en place, elle commence à isoler à un rythme plus lent, ralentissant l’accumulation de chaleur dans le noyau en acier. La légère courbure a généralement la même forme quelle que soit l’épaisseur du revêtement intumescent, mais plus le revêtement est épais, plus la courbure verte est longue. Cela correspond au temps supplémentaire pour atteindre la température limite. Le temps supplémentaire nécessaire divisé par la différence avec la température critique à cœur (CCT) est un facteur dans l’épaisseur de protection requise.

Par exemple:

• Pour 60 minutes de protection avec une température limite de +350°C :
• Ajouter 50 minutes pour protéger une température supplémentaire de 80 °C (sur la base d’une réaction complète de 270 °C) = 50/80 = 0,625 épaisseur de couche

Un autre exemple :

• Pour 60 minutes de protection avec une température limite de +750°C :
• Ajouter 50 minutes pour protéger 480 °C supplémentaires (sur la base de 270 °C) = 50/480 = 0,104 épaisseur de couche

Pourquoi l’épaisseur requise est-elle plus faible à une température plus élevée ?

Il ne s’agit pas d’une valeur absolue, mais d’une démonstration qu’environ 6 fois plus de revêtement intumescent est nécessaire pour protéger la même pièce d’acier pendant 60 minutes si la température limite est de 350 °C, contre 750 °C. C’est protéger avec le même revêtement.

Il existe des tableaux sur toutes les ETA des revêtements intumescents Nullifire pour vous donner les exigences de protection correctement évaluées. Les tableaux ne montrent pas toujours ce facteur de 6 comme indiqué ci-dessus, car les performances ne sont pas toujours linéaires comme le suggère l’exemple.

Les performances varient pour chaque produit, sur différents substrats et sur différentes périodes de résistance au feu - les performances ne peuvent donc pas être modélisées. Les performances doivent toujours être testées et évaluées.

Pourquoi la température critique est-elle importante dans la protection de l’acier ?

Pour comprendre que la température critique est importante, vous devez garder ces informations à l’esprit :

• +350°C peut être la température de rupture si l’acier est utilisé de manière très intensive, presque à la limite de sa puissance. Il n’y a pas beaucoup de résistance supplémentaire pour résister à un chauffage au-dessus de la température ambiante.
• +750 °C pourrait être la température de défaillance lorsque l’acier est très sous-utilisé. Il y a beaucoup de puissance supplémentaire pour résister au gain de chaleur supplémentaire.
• La conception réelle du bâtiment et les principes utilisés déterminent la température limite ou critique réelle de la structure en acier. Si la consommation d’acier est connue, elle peut être calculée. Si cela n’est pas connu, la limite standard ou la température critique du terrain doit être utilisée. Dans de nombreux cas en Europe, il fait +500°C.

Seule une personne bien formée, telle qu’un ingénieur en structure et/ou un ingénieur incendie, peut déterminer la température limite ou critique de la structure en acier en fonction des dimensions, de la longueur, de la résistance, de la charge et de l’orientation de l’acier, etc.

• L’utilisation des épaisseurs de protection pour une température limite de +650 °C et plus, sans comprendre l’utilisation ou la charge réelle de l’acier, peut sous-protéger considérablement le cadre en acier de construction. La protection contre l’incendie n’est pas installée au niveau requis.