Centre Technique Industriel de la Construction Métallique Espace Technologique - L’Orme des Merisiers - Immeuble Apollo - 91193 Saint-Aubin Tél : +33 (0)1 60 13 83 00 Fax : 33 (0)1 60 13 13 03 GUIDE POUR LA CONCEPTION ET L’INTÉGRATION DES PAROIS MÉTALLIQUES REI 120 DANS LES BÂTIMENTS DE STOCKAGE « Établissement certifié qualité ISO 9001, le CTICM assure un suivi de chaque étude dans le plus strict respect de ses procédures qualité » Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Nombre total de pages : (y compris celle-ci) 84 Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 1 Rév. : A SOMMAIRE 1 2 3 4 Introduction.................................................................................................................................................. 2 Contexte réglementaire ............................................................................................................................... 4 Performances au feu des bâtiments de stockage en ossature métallique .................................................. 6 Solution de parois métalliques pour les écrans thermiques et les parois coupe-feu séparatives............... 8 4.1 Description détaillée de la solution ...................................................................................................... 8 4.2 Performances à l’incendie de la solution.............................................................................................. 9 4.3 Impact de la solution sur les distances d’effet et outil FLUMILOG .................................................... 11 4.3.1 4.3.2 Domaine d’application de la méthode ................................................................................... 11 Impact de la solution d’écrans thermiques métalliques sur les distances d’effet de flux thermique .............................................................................................................................. 12 5 Conception des bâtiments de stockage en ossature métallique non-protégée avec la solution de parois métalliques ...................................................................................................................................................... 26 5.1 Systèmes constructifs ......................................................................................................................... 26 5.1.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Conception 1 : systèmes d’écrans thermiques autoportants et intégrés dans la façade du bâtiment ................................................................................................................................ 26 5.1.2 Conception 2 : systèmes d’écrans thermiques entièrement intégrés dans la structure porteuse du bâtiment ............................................................................................................ 32 5.1.3 Conception 3 : systèmes d’écrans thermiques autoportants et désolidarisés du bâtiment . 36 5.1.4 Cas des bâtiments de stockage métalliques en structure treillis ........................................... 38 Dimensionnement des écrans thermiques......................................................................................... 38 Dimensionnement des fondations et de l’encastrement ................................................................... 50 systèmes fusibles des écrans thermiques .......................................................................................... 52 Parois coupe-feu séparatives : présence des portes coupe-feu et passage des conduits ................. 53 5.5.1 Parois coupe-feu perpendiculaires au sens porteur de la structure...................................... 55 5.5.2 Parois coupe-feu parallèles au sens porteur de la structure ................................................. 61 5.5.3 Mise en place de portes coupe-feu........................................................................................ 68 5.5.4 Passages de câbles et conduits traversant les parois coupe-feu ........................................... 69 6 Annexe : Appreciation de laboratoire ........................................................................................................ 70 7 Références .................................................................................................................................................. 82 Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 2 Rév. : A 1 INTRODUCTION Les plateformes logistiques sont soumises à la nomenclature ICPE : Installations Classées pour la Protection de l’Environnement et répertoriées sous de nombreuses rubriques selon les activités exercées (nature des matériaux entreposés). Toutefois, les rubriques principales correspondantes sont les suivantes : 1510 : Bâtiment de stockage de plus de 500 tonnes de matières combustibles ; 1511 : Bâtiment de stockage frigorifique ; 1530 : Dépôts de papiers, cartons ou matériaux combustibles analogues ; 1531 : Stockage, par voie humide (immersion ou aspersion), de bois non traité chimiquement ; 1532 : Stockage de bois ou de matériaux combustibles analogues ; 2662 : Stockage de polymères ; 2663 : Stockage de produits dont 50% au moins de la masse totale unitaire est composée de polymères. Par ailleurs, les plateformes logistiques de type ICPE relèvent, selon la quantité et le volume des matériaux stockés, des régimes de déclaration, d'enregistrement ou d'autorisation en fonction de la gravité des dangers ou inconvénients qu'elles peuvent présenter en cas d’accidents. Pour minimiser les risques relatifs à ces installations, les pouvoirs publics ont instauré des exigences réglementaires particulières à satisfaire, dont certaines sont relatives aux risques liés à l’incendie. La réglementation en vigueur impose ainsi des exigences spécifiques en termes de comportement au feu des ouvrages et de flux thermique à la limite du foncier, afin d’assurer un niveau de protection incendie adéquat des installations. De manière générale, le respect de l’ensemble de ces exigences nécessite la mise en place d’une part de parois coupe-feu internes pour limiter l’impact éventuel des incendies et d’autre part d‘écrans thermiques en périphérie des bâtiments de stockage concernés afin d’optimiser le coût du foncier. Les bâtiments de stockage en construction métallique satisfont aisément à l’ensemble des exigences de la réglementation ICPE. En ce qui concerne le comportement au feu, les recommandations contenues respectivement dans le « Guide de vérification des bâtiments de stockage en structure métallique en situation d’incendie » [6] et le document « Ossatures en acier – Méthode de justification d’une stabilité au feu d’un quart d’heure (R15), voir [8], disponibles tous les deux sur le site du CTICM, peuvent être appliquées pour concevoir les solutions constructives appropriées. En même temps, l’exigence en matière de flux thermique nécessite l’utilisation des écrans thermiques lorsque les bâtiments de stockage d’une plateforme logistique se situent près de la limite périphérique du foncier. De plus, ces écrans thermiques doivent en principe rester stables au feu tout au long de l’incendie afin d’assurer leur efficacité maximale. Dans le cas des bâtiments de stockage en acier, bien que l’ossature porteuse intérieure règlementairement sans protection incendie permette d’offrir pleinement le niveau de sécurité nécessaire des occupants et des services de secours, elle ne garantit pas de manière certaine le maintien des écrans thermiques en position verticale lorsque ces derniers y sont attachés et l’impact économique induit par la mise en place d’écrans thermiques autostables actuellement disponibles sur le marché dessert les solutions métalliques. Partant de ce constat, la filière acier a mené des travaux de R&D en 2015 qui ont conduit à la mise au point et à la validation réglementaire, sous forme d’APpréciation de Laboratoire (APL), d’une nouvelle solution de paroi entièrement métallique formant les écrans thermiques et parois coupe-feu séparatives. La mise en œuvre de cette solution constructive nécessite toutefois le respect de certaines conditions spécifiques dont la nouveauté doit être explicitée. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 3 Rév. : A L’objectif de ce guide consiste à : rappeler, dans un premier temps, les performances qui doivent être atteintes en termes de stabilité au feu et de flux thermique ; décrire ensuite précisément la solution métallique développée pour les écrans thermiques et parois coupe-feu séparatives intérieures, ainsi que montrer l’impact de cette solution en termes de flux thermique à l’aide de la méthode de calcul FLUMILOG ; fournir finalement les dispositions constructives nécessaires à sa mise en place tant pour les écrans thermiques métalliques que pour les parois coupe-feu séparatives. Ce document s’applique à tous les bâtiments de stockage en solution acier pour lesquels les écrans thermiques et les parois coupe-feu séparatives doivent être mis en place. En parallèle, les solutions recommandées en matière de parois coupe-feu séparatives peuvent également être appliquées dans d’autres bâtiments métalliques à simple rez-de-chaussée soumis à des exigences identiques, tels que le compartimentage pour les centres commerciaux. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 4 Rév. : A 2 CONTEXTE RÉGLEMENTAIRE Lorsqu’un incendie se déclare dans un bâtiment de stockage de type ICPE, celui-ci doit répondre à plusieurs exigences de sécurité dont une partie est en relation directe avec les performances structurales de l’ouvrage. Tout d’abord, en termes de comportement au feu de la structure du bâtiment, en général, un degré minimum de stabilité au feu doit être assuré, quel que soit le régime auquel le bâtiment de stockage est soumis. En fait, cette règle permet d’assurer la protection des occupants lors de leur évacuation du bâtiment. Toutefois, pour fournir un niveau de sécurité suffisant à l’ensemble des personnes, y compris les services de secours, il est également nécessaire de vérifier le comportement de la structure du bâtiment en matière de modes de ruine, tels que : la structure du bâtiment de stockage ne doit pas s’effondrer vers l’extérieur compte tenu du fait qu’une intervention des services de secours peut se réaliser à proximité du bâtiment sinistré ; lorsque les bâtiments de stockage sont composés de plusieurs cellules, et que l’une d’elles s’effondre en situation d’incendie, celle-ci ne doit pas entraîner la ruine des cellules adjacentes ou de toute autre partie du bâtiment de stockage afin d’une part, de protéger les services de secours susceptibles d’intervenir au sein des cellules adjacentes et d’autre part, de contingenter l’étendue du sinistre. Par ailleurs, pour protéger les personnes à l’extérieur des installations sinistrées, les flux thermiques par rayonnement émis vers les environs immédiats du bâtiment de stockage soumis à un incendie ne doivent pas dépasser certains seuils dont les valeurs de référence sont issues de l’arrêté du 22 octobre 2004 [10]. Deux catégories distinctes de seuils d’effets thermiques sont différenciées : l’une concernant les effets des flux thermiques sur l’inflammation des éléments de construction, l’autre permettant de quantifier le flux thermique à partir duquel des effets graves, voire irréversibles, sont visibles sur l’homme en cas d’exposition. Ces seuils, traduits de manière pratique par les distances d’effet de flux thermiques, sont évalués en considérant les hypothèses suivantes : les secours n’interviennent pas et aucun moyen d’extinction n'est présent ; les protections passives sont prises en compte (écrans thermiques et parois coupe-feu). Ces critères de performance visent à assurer les objectifs de sécurité suivants : protection des personnes évacuées et des secours en intervention qui se situent à proximité du bâtiment de stockage sinistré ; non-propagation du feu par rayonnement aux bâtiments situés autour du bâtiment de stockage ; non-propagation de l’incendie d’une cellule à l’autre via les parois coupe-feu internes. Étant donné que les seuils d’effets thermiques critiques pour les éléments de construction sont toujours supérieurs à ceux pour les humains, la limite de propriété d’une plateforme logistique ICPE est définie par les seuils pour la protection des personnes. Concrètement, selon l’arrêté du 22 octobre 2004, les seuils d’effets thermiques d’intensité différente sont au nombre de trois et permettent de classer les dangers pour les personnes en fonction de leur gravité : 3 kW/m² : seuil des effets irréversibles délimitant la « zone de dangers significatifs pour la vie humaine » mentionnée dans l’article L.515-16 du code de l’Environnement ; 5 kW/m² : seuil des effets létaux délimitant la « zone de dangers graves pour la vie humaine » issue de l’article L.515-16 du code de l’Environnement ; Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 5 Rév. : A 8 kW/m² : seuil des effets létaux significatifs délimitant la « zone de dangers très graves pour la vie humaine » tirée de l’article L.515-16 du code de l’Environnement. L’autorisation d’exploitation d’un bâtiment de stockage classé ICPE est conditionné au respect des règles suivantes concernant l’éloignement des façades extérieures du bâtiment concerné par rapport : « aux constructions à usage d’habitation, aux immeubles habités ou occupés par des tiers et aux zoné destinées à l’habitation, à l’exclusion des installations connexes à l’entrepôt, et aux voies de circulation autres que celles nécessaires à la desserte ou à l’exploitation de l’entrepôt, d’une distance correspondant aux effets létaux en cas d’incendie (seuil des effets thermiques de 5 KW/m²) » ; « aux immeubles de grande hauteur, aux établissements recevant du public, aux voies ferrées ouvertes au trafic de voyageurs, aux voies d’eau ou bassins exceptés les bassins de rétention d’eaux pluviales et de réserve d’eau incendie, et aux voies routières à grande circulation autres que celles nécessaires à la desserte ou à l’exploitation de l’entrepôt, d’une distance correspondant aux effets irréversibles en cas d’incendie (seuil des effets thermiques de 3 kW/m²) ». Ces distances sont issues de l’étude de dangers menée lors de la demande d’autorisation et donc les valeurs sont données par la méthode FLUMILOG (voir 4.3 pour des détails sur la méthode) ou par une étude spécifique. Enfin, les réserves d’eau pour l’extinction sont situées hors des zones d’effet thermique définies par une intensité supérieure ou égale à 3 kW/m². Cette précaution permet d’assurer une intervention des services de secours hors des zones définies comme « zone de dangers significatifs pour la vie humaine ». Selon le retour d’expérience, la solution la plus efficace permettant de respecter les performances réglementaires citées ci-dessus consiste en l’installation d’écrans thermiques possédant un critère d’étanchéité et d’isolation de 120 minutes (EI 120). Par ailleurs, pour que leurs performances d’isolation deviennent entièrement efficaces, ces écrans thermiques doivent être associés à une structure ayant une durée de stabilité au feu importante, généralement de 120 minutes (R 120) afin de créer un système de type REI 120. En ce qui concerne les parois séparatives entre les cellules, elles doivent être mises en place pour empêcher la propagation de l’incendie d’une cellule à l’autre et leurs performances de résistance au feu réglementaires sont également de REI 120. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 6 Rév. : A 3 PERFORMANCES AU FEU DES BÂTIMENTS DE STOCKAGE EN OSSATURE MÉTALLIQUE En situation d’incendie, les bâtiments de stockage de plain-pied en structure métallique non-protégée peuvent facilement satisfaire l’ensemble des objectifs de sécurité réglementaire en termes de comportement au feu, à savoir la protection des occupants et des services de secours. Lorsqu’un incendie survient dans un bâtiment de stockage à ossature métallique, son comportement structural évolue en deux phases successives : Au début de l’incendie, l’échauffement de la structure reste relativement faible. Ainsi, les caractéristiques mécaniques de l’acier ne s’affaiblissent pas ou très peu. Dans ces conditions, la dilatation thermique de la partie de structure échauffée conduit à un déplacement latéral de la toiture vers l’extérieur de la cellule soumise à l’incendie. Cette phase de poussée s’exerce jusqu’à ce que la température des éléments soit suffisamment élevée, en général au-dessus de 500 °C, pour qu’une flèche de la toiture plus prononcée apparaisse, due à une perte de raideur de l’acier de l’ordre de 50%. Cette augmentation progressive de la flèche de la toiture conduit à l’inversement du mouvement latéral de la toiture. La phase de poussée se transforme en phase de traction qui se caractérise par une augmentation progressive de plus en plus significative de la flèche de la toiture, avec des phénomènes d’instabilité locale sans qu’il y ait d’effondrement de la toiture. Cette phase de traction succède le cas échéant à la ruine de la toiture et des éléments porteurs horizontaux. Il est à noter que les critères de performance relatifs à la solidité à température ambiante conditionnent largement la température critique de la toiture en solution métallique. Cette température, selon les études approfondies menées dans de nombreux projets de recherche, s’élève à plus de 650 °C avec les systèmes constructifs de type portique et s’avère largement suffisante pour assurer l’évacuation des occupants. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 7 Rév. : A Le graphique suivant illustre ces différentes phases du comportement mécanique d’un bâtiment de stockage en structure métallique en situation d’incendie : Figure 1 : Déplacement latéral et effort aux extrémités de la charpente au cours d’un incendie Comme précisé précédemment au chapitre 2, lorsque l’effondrement de la structure d’un bâtiment de stockage se produit après l’évacuation totale de la cellule soumise à l’incendie, les modes de ruine doivent être compatibles avec la sécurité des services de secours intervenant très probablement au voisinage. Dans ce domaine, les systèmes constructifs en structure métallique couramment utilisés pour ce type d’ouvrages ne présentent aucune difficulté, d’une part pour garantir un effondrement vers l’intérieur, et d’autre part pour éviter la ruine en chaîne inter-cellules. Les dispositions constructives devant être mises en place pour assurer les performances réglementaires en termes de comportement au feu des bâtiments de stockage en structure métallique sont détaillées dans le guide [6]. En matière de solution relative aux écrans thermiques dans la partie périphérique d’un bâtiment de stockage d’une plateforme logistique et aux parois séparatives de coupe-feu intérieures, la structure métallique peut être aisément associée aux divers produits déjà en application sur le marché, tels que les murs en béton armé ou cellulaire, en maçonnerie, avec panneaux en béton léger, parois en plaque de plâtre, etc. Toutefois, ces solutions présentent un inconvénient du fait qu’elles nécessitent en général au moins deux intervenants, ce qui majore à la fois le coût et le délai de réalisation de la solution métallique. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 8 Rév. : A 4 SOLUTION DE PAROIS MÉTALLIQUES POUR LES ÉCRANS THERMIQUES ET LES PAROIS COUPE-FEU SÉPARATIVES 4.1 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE LA SOLUTION Afin de disposer d’une solution métallique capable de répondre aux exigences réglementaires en termes d’écran thermique et de paroi séparative coupe-feu inter-cellules, un projet de R&D a été mené par la filière acier (L’Enveloppe Métallique du Bâtiment, SCMF et le CTICM) qui a permis la mise au point d’une solution innovante et totalement métallique. La solution constructive en question est constituée de panneaux sandwich classés EI 120 composés de tôles d’acier de faible épaisseur autour d’une âme en laine de roche de 120 mm d’épaisseur fixés sur une ossature métallique porteuse composée de poteaux métalliques. Ces derniers sont protégés sur trois faces par un caisson de même type que celui formant le panneau sandwich. Le schéma suivant illustre en détail le système constructif développé : Figure 2 : Schéma illustratif du système constructif développé Les panneaux sont installés suivant une pose horizontale conformément au procès-verbal afférent en cours de validité. Ceux-ci sont fixés de deux manières différentes en fonction de leurs dimensions : Les panneaux ayant une hauteur maximale de 1000 mm sont fixés avec un minimum de 3 vis de diamètres 5,5 x 160 mm et de rondelles d’acier de 19 mm de diamètre ; Les panneaux de hauteur maximale de 1200 mm sont fixés par un minimum de 4 vis de diamètre 5,5 x 160 mm et de rondelles d’acier ayant un diamètre de 19 mm. Des bandes de joint souple doivent être interposées entre les panneaux et les poteaux afin de garantir l’étanchéité à l’air de la solution. Dans le cas d’une jonction transversale entre les panneaux, celle-ci doit être localisée dans l’axe d’un des poteaux et doit être réalisée par l’interposition d’une épaisseur de 20 mm de laine de roche de masse volumique au moins égale à 85 kg/m3. La laine de roche doit être recouverte par un couvre joint réalisé en tôle d’acier prélaquée d’épaisseur minimale de 0,6 mm et de largeur minimale de 60 mm. Le couvre-joint doit être fixé au moyen de vis de diamètre 4,2 x 16 mm disposées en quinconce tous les 300 mm. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 9 Rév. : A L’encoffrement des poteaux peut être réalisé selon deux types de pose : Dans le cas d’une pose horizontale des panneaux pour la protection des poteaux, le raccord des panneaux entre eux au niveau de la partie protectrice des poteaux est réalisé de la même manière que le raccord des panneaux au niveau du panneau sandwich, c’est-à-dire avec une jonction horizontale ; Au contraire, dans le cas d’une pose verticale de ces panneaux, ils sont simplement mis bout à bout en interposant entre chaque panneau une bande de laine de roche de section 20 x 120 mm et de masse volumique minimale de 85 kg/m3. Quel que soit le type d’encoffrement, le caisson doit être fixé au poteau de la manière suivante : à l’extérieur du caisson, des cornières en acier de 1,5 mm d’épaisseur et de section 70 x 30 mm sont présentes entre les panneaux du caisson et fixées aux panneaux au moyen de vis de diamètre 4,2 x 16 mm disposées avec un pas maximal de 300 mm. À l’intérieur du caisson, la section des cornières est de 50 x 50 mm. Une bande de laine de roche, recouverte par un couvre-joint métallique, de masse volumique théorique minimale de 85 kg/m3 et d’épaisseur 15 mm est mise en place sur une largeur de 120 mm à la jonction entre : Les panneaux latéraux, de part et d’autre de l’âme du poteau et le panneau recouvrant le flanc du poteau ; Les panneaux latéraux, de part et d’autre de l’âme du poteau et les panneaux faisant office de contreparoi. Des cornières en acier d’épaisseur minimale de 0,6 mm et de section 170 x 50 mm sont fixées dans les angles exposés du caisson de protection. Celles-ci recouvrent à la fois la laine de roche des panneaux de protection, le raccord entre les panneaux latéraux et les panneaux recouvrant le flanc des poteaux. Les vis de fixation de ces cornières aux différents panneaux du caisson de protection sont de diamètre 4,2 x 16 mm et sont disposées avec un pas maximal de 300 mm. 4.2 PERFORMANCES À L’INCENDIE DE LA SOLUTION Afin de valider l’utilisation de cette solution d’écran thermique, un essai spécifique a été effectué dans un laboratoire agréé par le Ministère de l’Intérieur. Lors de cet essai de validation, la paroi constituée de panneaux sandwich ayant un Procès-Verbal de base EI 120 et installés sur deux poteaux métalliques encoffrés par le même type de panneaux a été soumise à une durée d’exposition au feu normalisé de plus de 240 minutes. Les résultats obtenus montrent une performance excellente de cette solution de paroi coupe-feu ; ce n’est en effet qu’après une durée d’exposition au feu normalisé de 234 minutes que des flammèches ont pu être observées à la face non-exposée au niveau d’un joint entre deux panneaux horizontaux. Les photos prises lors de cet essai illustrent clairement cette performance (voir figure 3). Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 0 min 90 min 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 10 30 min 60 min 120 min 160 min 234 min 180 min Figure 3 : Performance coupe-feu de la paroi métallique Rév. : A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 11 Rév. : A De manière précise, les critères de coupe-feu REI ont été remplis par cette paroi pendant une durée de 186 minutes lors de cet essai de validation. Par ailleurs, l’échauffement des poteaux métalliques protégés est resté inférieur à 400 °C après 120 minutes d’exposition au feu normalisé. Après 180 minutes d’exposition, l’échauffement de ces poteaux s’est élevé à 500 °C et 600 °C respectivement pour une pose horizontale et une pose verticale des panneaux formant les caissons. Finalement, au sens de l’arrêté modifié du 22 mars 2004 du Ministère de l’Intérieur, cette solution de paroi métallique a obtenu les classements suivants pour les performances de résistance, d’étanchéité et d’isolation du système d’écran thermique : REI 120 pour tout type de feu ; REW 120 pour tout type de feu. Les produits de panneaux sandwich validés pour les classements de résistance ci-dessus par l’APpréciation de Laboratoire (APL) concernée sont listés ci-après : PROMISTYL V du fabricant ARCELORMITTAL CONSTRUCTION France ; LF/LM 120 du fabricant DAGARD ; DECAROC 050 F W du fabricant ISOCAB France S.A.S. ; ISOMETALL type VULCASTEEL WALL du fabricant ISOMETALL division JORIS IDE NV. Il est à noter que ces panneaux ont tous obtenu au préalable un Procès-Verbal de base auprès d’un Laboratoire Agréé français concernant leur performance au regard des critères d’étanchéité au feu et d’isolation thermique, au moins égaux à 120 minutes sous incendie normalisé, soit EI 120. Les dimensions de chaque panneau sont définies dans leurs rapports de classement EI 120 respectifs. Concrètement, les panneaux ont une longueur de 12 m et une largeur d’1,2 m. Les panneaux doivent être fixés en pose horizontale. L’encoffrement des poteaux peut se faire par une pose horizontale ou par une pose verticale des panneaux. De plus, il est important de préciser que cette solution d’écrans thermiques métalliques est utilisable pour des hauteurs allant jusqu’à 20 m dans le cas d’une pose horizontale pour l’encoffrement des potelets. Dans le cas d’une pose verticale des panneaux d’encoffrement, la hauteur maximale est de 12 m. Cela correspond à la longueur d’un panneau. Un avis de chantier sera délivré par un laboratoire agréé pour une hauteur plus importante. 4.3 IMPACT DE LA SOLUTION SUR LES DISTANCES D’EFFET ET OUTIL FLUMILOG La méthode FLUMILOG pour le calcul des flux et des distances d’effet associées possède un caractère réglementaire et son utilisation est de ce fait obligatoire dans le cas des rubriques d’ICPE citées plus haut. 4.3.1 Domaine d’application de la méthode La méthode est applicable pour les ICPE caractérisés par les rubriques citées dans l’introduction du présent guide, à savoir : 1510, 1511, 1530, 1532, 2662 et 2663. Concrètement les rubriques définissant des combustibles solides sont concernées. Cette méthode permet de connaître le rayonnement thermique émis par les flammes et reçu à distance par des cibles potentielles : personnes ou bâtiments tiers. Le scénario d’incendie pris en compte dans la méthode concerne un incendie généralisé à une cellule du bâtiment de stockage. Les trois hypothèses suivantes sont en effet considérées : Les moyens d’extinction potentiels ne sont pas parvenus à circonscrire le feu dans sa phase d’éclosion ou de développement ; Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 12 Rév. : A La puissance de l’incendie évolue au cours du temps ; La protection passive composée de parois coupe-feu séparatives qui isolent les cellules entre elles est considérée effective et efficace tout au long du scénario d’incendie. La méthode permet également de prendre en compte la propagation de l’incendie d’une cellule à l’autre. Elle est applicable aussi bien aux bâtiments de stockage à simple rez-de-chaussée qu’aux bâtiments de stockage multi-étagés et ceux avec ou sans mezzanine. Des détails supplémentaires sont donnés dans la documentation FLUMILOG [9]. 4.3.2 Impact de la solution d’écrans thermiques métalliques sur les distances d’effet de flux thermique La solution d’écran thermique métallique décrite précédemment est désormais intégrée dans le logiciel FLUMILOG. Le choix de ce type d’écran thermique est disponible dans l’interface et dans la résolution du calcul. La figure suivante en est l’illustration : Figure 3 : Illustration de la mise en données pour les écrans thermiques métalliques REI 120 Différents cas de calcul de distances d’effet des flux thermiques en fonction de plusieurs paramètres ont été effectués à l’aide du logiciel FLUMILOG. Ceux-ci permettent d’évaluer l’influence de l’utilisation des écrans thermiques constitués de panneaux sandwich sur les flux émis. Dans un objectif d’exhaustivité, des comparaisons ont été effectuées en fonction de trois solutions de façade différentes, à savoir : Bardage métallique double-peau classique (REI 15) ; Paroi en béton armé ou en béton cellulaire (REI 120) ; Écran thermique métallique constitué de panneaux sandwich (REI 120). Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 13 Rév. : A Les paramètres suivants sont communs pour tous les bâtiments de stockage considérés dans ces exemples d’illustration. La résistance de l’ossature porteuse (portiques, pannes, etc.) est considérée égale à 15 minutes (R15). Les racks de stockage sont disposés dans la longueur du bâtiment (dans le même sens que les façades P1 et P3) et la longueur de stockage est de 110 mètres. Dix portes de quai sont disposées le long de la façade P2, chacune de ces portes ayant une surface de 9 m² (3 m x 3 m). Cela représente donc environ 90 m² d’ouverture sur la façade P2 lors de l’incendie, ce qui implique des flux plus importants émis au niveau de la façade P2 par rapport à la façade P4 au cours de l’incendie du bâtiment de stockage bien que celles-ci soient conçues avec le même type de façade. La hauteur du bâtiment de stockage est de 12,5 mètres. La hauteur maximale du stockage en rack est de 10 mètres. Dans le cas du stockage en masse, la hauteur maximale du stockage est de 8 mètres. Les façades du bâtiment de stockage sont numérotées conformément à la figure suivante : Figure 4 : Numérotation des façades du bâtiment de stockage Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 14 Rév. : A Deux superficies de bâtiment sont retenues dans le cadre de ces exemples de comparaison, à savoir 3000 m² et 6000 m². Les principales dimensions du bâtiment de stockage de 6000 m² ainsi que du stockage sont données dans la figure suivante pour le type de stockage en racks et pour celui en masse : Figure 5 : Dimensions du bâtiment de stockage de 6000 m² et du stockage de types rack et masse Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 15 Rév. : A Pour le bâtiment de stockage de 6000 m², trois rubriques, au sens du code de l’environnement, ont été sélectionnées pour déterminer la puissance de l’incendie. Celles-ci sont les rubriques 1510, 1511 et 26622663. Le choix de la rubrique influence la charge calorifique et la durée de combustion des palettes stockées dans le bâtiment de stockage et par conséquent la durée d’incendie totale. Pour chacune de ces rubriques, quatre cas avec des solutions différentes d’écran thermique pour un stockage en rack sont étudiés. Un cinquième cas d’étude (similaire au cas 2 en termes de solution d’écran thermique) permet de visualiser les distances d’effet dans le cas d’un stockage en masse. Les détails de ces cinq cas de comparaison sont donnés dans le tableau suivant : Notation du cas Type de stockage Description Référence Rack Bardage double peau classique pour les quatre façades du bâtiment de stockage 1 Rack P1 : écran thermique métallique P2, P3 et P4 : bardage double peau classique 2 Rack P1 : écran thermique métallique P2 et P4 : bardage double peau classique P3 : béton armé ou cellulaire 3 Rack P1 : écran thermique métallique P2 et P4 : bardage double peau classique P3 : bardage double peau au niveau des pignons (fixé sur des potelets) 4 Masse P1 : écran thermique métallique P2 et P4 : bardage double peau classique P3 : béton armé ou cellulaire Tableau 1 : Exemples de comparaison dans le cas d’un bâtiment de stockage de 6000 m² Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Arnaud SANZEL Bin ZHAO Auteurs : Page : 16 Rév. : A La figure suivante illustre les distances d’effet pour les cinq cas mentionnés pour les bâtiments de stockage de la rubrique 1510 dans le tableau précédent : P4 : bardage double-peau P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P3 : bardage double-peau P1 : bardage double-peau P3 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau Référence Cas 1 P4 : bardage double-peau P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique Cas 2 P3 : bardage double-peau sur pignons avec potelets P1 : écran thermique métallique P3 : béton armé ou cellulaire P2 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau Cas 3 Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 17 Rév. : P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P3 : béton armé ou cellulaire P2 : bardage double-peau Cas 4 Légende applicable Figure 6 : Comparaisons des solutions d’écran thermique pour un bâtiment de stockage 1510 de 6000 m² A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Arnaud SANZEL Bin ZHAO Auteurs : Page : 18 Rév. : A La figure suivante illustre les distances d’effet pour les cinq cas mentionnés pour les bâtiments de stockage de la rubrique 1511 dans le tableau précédent : P4 : bardage double-peau P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P3 : bardage double-peau P1 : bardage double-peau P3 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau Référence Cas 1 P4 : bardage double-peau P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique Cas 2 P3 : bardage double-peau sur pignons avec potelets P1 : écran thermique métallique P3 : béton armé ou cellulaire P2 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau Cas 3 Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 19 Rév. : P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P3 : béton armé ou cellulaire P2 : bardage double-peau Cas 4 Légende applicable Figure 7 : Comparaisons des solutions d’écran thermique pour un bâtiment de stockage 1511 de 6000 m² A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Arnaud SANZEL Bin ZHAO Auteurs : Page : 20 Rév. : A La figure suivante illustre les distances d’effet pour les cinq cas mentionnés pour les bâtiments de stockage des rubriques 2662 et 2663 dans le tableau précédent : P4 : bardage double-peau P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P3 : bardage double-peau P1 : bardage double-peau P3 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau Référence Cas 1 P4 : bardage double-peau P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P3 : bardage double-peau sur pignons avec potelets P1 : écran thermique métallique P3 : béton armé ou cellulaire P2 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau Cas 2 Cas 3 Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 21 Rév. : A P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P3 : béton armé ou cellulaire P2 : bardage double-peau Cas 4 Légende applicable Figure 8 : Comparaisons des solutions d’écran thermique pour un bâtiment de stockage 2662-2663 de 6000 m² Quelle que soit la rubrique choisie, la comparaison du cas de référence avec le cas 1 permet d’apprécier l’influence de l’utilisation de l’écran thermique métallique sur les distances d’effet des flux thermiques (façade P1 par rapport à la façade P3). Par exemple, dans le cas d’un bâtiment de stockage de la rubrique 1510, la distance d’effet à 3 kW/m² est d’environ 50 m pour les façades en bardage double peau classique et elle décroît à 35 m avec l’utilisation d’écrans thermiques métalliques. De même, la distance d’effet à 5 kW/m² est d’environ 30 m pour les façades en bardage double peau classique. L’utilisation d’écrans thermiques métalliques permet de contenir les flux d’intensité supérieure ou égale à 5 kW/m² à la limite des façades. Pour du stockage de la rubrique 1511, la distance d’effet à 3 kW/m² est de 45 m avec la façade en bardage double peau classique et est réduite à 25 m avec l’utilisation d’écrans thermiques métalliques. En outre, la distance d’effet à 5 kW/m², qui est de 25 m avec une façade en bardage double peau classique devient nulle avec l’utilisation d’écrans thermiques métalliques. Pour les rubriques 2662-2663, la distance d’effet à 3 kW/m² passe de plus de 65 m à 50 m avec l’utilisation des écrans thermiques métalliques constitués de panneaux sandwich. Finalement, pour ces mêmes rubriques, la distance d’effet à 5 kW/m² passe de 45 m avec des façades en bardage double peau classique à environ 30 m avec la solution d’écrans thermiques métalliques. Les figures représentant le cas 2 permettent de comparer la solution à écrans thermiques métalliques avec la solution en béton armé ou cellulaire. La solution à écrans thermiques est située sur la façade P1 tandis que la solution en béton armé ou cellulaire est située sur la façade P3. Dans le cas des bâtiments de stockage de rubrique 1510, la distance d’effet à 3 kW/m² est identique pour les deux solutions avec une valeur de 35 m. La distance d’effet à 5 kW/m² est nulle pour les deux solutions. On retrouve le même comportement pour les bâtiments de stockage de la rubrique 1511, si ce n’est que pour cette nomenclature la distance d’effet à 3kW/m² est de 25 m. Logiquement, la distance d’effet à 5 kW/m² est aussi nulle. Dans le cas des bâtiments de stockage de rubriques 2662-2663, les deux solutions donnent aussi les mêmes distances d’effet à 3 kW/m² et à 5 kW/m². Celle à 3 kW/m² est proche de 55 m, tandis que la distance d’effet à 5 kW/m² est d’un peu moins de 30 m. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 22 Rév. : A Le cas 3 permet de comparer les distances d’effet entre un écran thermique à bardage double peau et un écran thermique métallique constitué de panneaux sandwich pour une façade du bâtiment de stockage supportée par des potelets au niveau des pignons. Dans ces conditions, il apparaît que la solution à bardage double peau propose une distance d’effet de flux thermique à 3 kW/m² supérieure à celle dans le cas d’une conception de type « portique » classique, plus de 55 m pour les bâtiments de stockage dans la rubrique 1510. Ce comportement se retrouve pour la distance d’effet à 5 kW/m², qui est de plus de 35 m. Cette remarque reste valable pour les bâtiments de stockage classés sous rubriques 1511 et 2662-2663. Les dispositions constructives des écrans thermiques métalliques font que ceux-ci sont forcément supportés par des éléments structuraux de type « potelet ». Ainsi, il n’y a aucune différence pour les distances d’effet thermique, à 3 kW/m² ou à 5 kW/m², de la façade P1 pour le cas 1 et le cas 3. Le cas 4 est différent des trois cas précédents du fait que le stockage est un stockage en masse et non un stockage en racks. Dans ces conditions, la solution d’écran thermique métallique est comparée avec la solution d’écran thermique en béton armé ou cellulaire. Les distances d’effet des flux thermiques relevées sont différentes entre la solution à écrans thermiques métalliques et la solution à écran thermique en béton cellulaire. Pour expliquer ce phénomène, nous retiendrons surtout que dans le cas d’un stockage en masse le feu dure plus longtemps que dans le cas d’un stockage en racks. Ainsi, lors de la ruine des façades, la puissance du feu est non négligeable et les flammes ont une hauteur encore considérable. Les murs en béton ayant une hauteur résiduelle de 10% de leur hauteur initiale et les écrans thermiques métalliques une hauteur résiduelle de 30% de leur hauteur initiale, les distances d’effet diffèrent entre les deux solutions. Ceci est valable pour les bâtiments de stockage sous les rubriques 1510, 1511 et 2662-2663. Ce phénomène ne se retrouve pas dans les comparaisons du cas 2 car dans le cas d’un stockage en racks, la puissance du feu est très faible à 120 minutes. Ainsi, les différences entre les hauteurs résiduelles après la ruine des façades n’ont pratiquement pas d’influence. En ce qui concerne l’bâtiment de stockage ayant une surface au sol de 3000 m², seul le cas d’un bâtiment de stockage sous la rubrique 1510 a été sélectionné comme exemple de comparaison. Deux cas avec des solutions différentes d’écran thermique pour un stockage en rack sont étudiés. Un troisième cas d’étude prenant en compte les solutions d’écran thermique du deuxième cas permet de visualiser les distances d’effet pour un stockage en masse. Ces trois cas sont détaillés dans le tableau suivant : Notation du cas Type de stockage Référence Rack 1 Rack 2 Masse Description Bardage double peau classique pour les quatre façades du bâtiment de stockage P1 : écran thermique métallique P2 et P4 : bardage double peau classique P3 : béton armé ou cellulaire P1 : écran thermique métallique P2 et P4 : bardage double peau classique P3 : béton armé ou cellulaire Tableau 2 : Exemples de comparaison dans le cas d’un bâtiment de stockage de 3000 m² Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Arnaud SANZEL Bin ZHAO Auteurs : Page : 23 Rév. : A La figure suivante illustre les distances d’effet pour les trois cas mentionnés pour les bâtiments de stockage sous la rubrique 1510 dans le tableau précédent : P4 : bardage double-peau P3 : béton armé cellulaire P1 : bardage double-peau P3 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau P2 : bardage double-peau Référence Cas 1 P3 : béton armé ou cellulaire P2 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P4 : bardage double-peau P1 : écran thermique métallique P4 : bardage double-peau Cas 2 Figure 9 : Comparaisons des solutions d’écran thermique pour un bâtiment de stockage 1510 de 3000 m² Les conclusions tirées dans le cas de l’bâtiment de stockage d’une surface de 6000 m² se retrouvent dans les exemples traités pour l’bâtiment de stockage de 3000 m² de superficie. En effet, il apparaît clairement que l’utilisation d’écrans thermiques métalliques réduit fortement les distances d’effet des flux thermiques pour les façades P1 et P3. En outre, comme dans l’exemple précédent, pour un bâtiment de stockage avec un stockage de type rack, les écrans thermiques en béton armé ou cellulaire ou bien constitués de panneaux sandwich métallique amènent à des distances d’effet de flux thermique très proches (référence comparée au cas 1). Dans le cas d’un stockage de type masse, l’intensité de l’incendie est non négligeable après 120 minutes, temps à partir duquel l’effondrement des façades est considéré. La hauteur résiduelle de la solution métallique étant plus importante que la solution en béton armé ou cellulaire, cette dernière amène à une distance d’effet de flux thermique plus importante (cas 2). Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Arnaud SANZEL Bin ZHAO Auteurs : Page : 24 Rév. : Le tableau suivant permet de synthétiser les résultats obtenus dans ces comparaisons pour les distances d’effet de flux à 3 kW/m² : Distance d’effet à 3 kW/m² (m) Superficie du bâtiment de stockage (m²) Type de stockage Rubrique Bardage double peau Écran thermique métallique Béton armé ou cellulaire 6000 Racks 1510 50 35 35 6000 Racks 1511 45 25 25 6000 Racks 2662-2663 65 50 50 6000 Masse 1510 25 ≈5 ≈ 20 6000 Masse 1511 20 0 ≈ 15 6000 Masse 2662-2663 30 20 25 3000 Racks 1510 37 27 27 3000 Masse 1510 25 0 6 Tableau 3 : Synthèse des comparaisons des distances d’effet à 3 kW/m² de flux thermique Un tableau équivalent est proposé pour comparer les distances d’effet de flux à 5 kW/m² : Distance d’effet à 5 kW/m² (m) Superficie du bâtiment de stockage (m²) Type de stockage Rubrique Bardage double peau Écran thermique métallique Béton cellulaire 6000 Racks 1510 30 0 0 6000 Racks 1511 25 0 0 6000 Racks 2662-2663 45 30 30 6000 Masse 1510 15 0 10 6000 Masse 1511 ≈ 10 0 10 6000 Masse 2662-2663 20 0 15 3000 Racks 1510 25 0 0 3000 Masse 1510 15 0 ≈5 Tableau 4 : Synthèse des comparaisons des distances d’effet à 5 kW/m² A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 25 Rév. : A Pour le bâtiment de stockage d’une superficie de 6000 m², quel que soit le type de stockage, en racks ou en masse, il est notable que l’utilisation d’une solution à écran thermique métallique ou en béton armé ou cellulaire à la place d’un bardage double peau classique permet de réduire sensiblement les distances d’effet à 3 kW/m² et à 5 kW/m². En effet, pour un stockage en racks, une baisse de 30% de la distance d’effet des flux à 3 kW/m² est observée pour les bâtiments de stockage de la rubrique 1510. D’autre part, la distance d’effet à 5 kW/m² est réduite à zéro. Cette baisse est de 45% pour les bâtiments de stockage de la rubrique 1511 et de 25% pour les bâtiments de stockage de la rubrique 2662-2663 quand la distance d’effet des flux à 3 kW/m² est considérée. En considérant les distances d’effet à 5 kW/m², celles-ci sont réduites à zéro pour les bâtiments de stockage de la rubrique 1511 et réduites de 30% pour les bâtiments de stockage de la rubrique 2662-2663. Pour le bâtiment de stockage de 3000 m² avec un stockage en racks, une baisse de plus de 25% est visible pour la distance d’effet à 3 kW/m², tandis que les distances d’effet à 5 kW/m² sont nulles ou quasiment nulles dans le cas des écrans thermiques en béton cellulaire. Dans le cas d’un stockage de type masse, l’utilisation de la solution à écran thermique métallique ou de la solution en béton cellulaire ou armé permet de diminuer de manière importante les distances d’effet à 3 kW/m² et à 5 kW/m². Tandis que les solutions à écran thermique métallique et en béton cellulaire étaient équivalentes dans le cas d’un stockage en racks, il apparaît que l’écran thermique métallique permet même d’obtenir des distances d’effet à 3 kW/m² et à 5 kW/m² inférieures à celles dans le cas de l’écran thermique en béton cellulaire ou armé. Dans le cas des rubriques 1510 et 1511 pour un bâtiment de stockage de 6000 m², les distances d’effet à 3 kW/m² sont inférieures à 5 m avec l’utilisation d’un écran thermique métallique et inférieures à 20 m lorsque l’écran thermique est en béton armé ou cellulaire. Les distances d’effet à 5 kW/m² sont nulles pour les rubriques 1510 et 1511 avec l’utilisation d’un écran thermique métallique et sont de 10 m avec l’utilisation d’un écran thermique en béton cellulaire. Le même comportement se retrouve pour le bâtiment de stockage de 3000 m². Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 26 Rév. : A 5 CONCEPTION DES BÂTIMENTS DE STOCKAGE EN OSSATURE MÉTALLIQUE NON-PROTÉGÉE AVEC LA SOLUTION DE PAROIS MÉTALLIQUES Après avoir évoqué le contexte réglementaire et démontré l’intérêt de l’utilisation de l’écran thermique métallique constitué de panneaux sandwich, les paragraphes suivants ont pour objectif d’aider les constructeurs et les bureaux d’étude à concevoir les bâtiments de stockage utilisant cette nouvelle solution d’écran thermique ainsi qu’à dimensionner les sections des poteaux à utiliser pour le support des écrans thermiques en fonction des caractéristiques des bâtiments de stockage étudiés. 5.1 SYSTÈMES CONSTRUCTIFS L’utilisation des écrans thermiques en structure métallique composés d’un isolant en laine de roche entre deux parements métalliques de faible épaisseur fixés sur un poteau métallique nécessite dans certains cas une modification dans la conception de l’ossature métallique des bâtiments de stockage. Cette nécessité provient du fait que ce type d’éléments doit avoir une durée importante de stabilité au feu afin d’assurer l’efficacité de ces écrans. Trois types de solution constructive détaillés dans les paragraphes suivants sont possibles pour mettre en place ces écrans thermiques, à savoir : Conception 1 : système d’écrans thermiques autoportants et intégrés dans la façade du bâtiment ; Conception 2 : système d’écrans thermiques entièrement intégrés dans la structure porteuse du bâtiment ; Conception 3 : système d’écrans thermiques autoportants et désolidarisés du bâtiment. 5.1.1 Conception 1 : systèmes d’écrans thermiques autoportants et intégrés dans la façade du bâtiment La première possibilité pour la mise en place des écrans thermiques consiste à intégrer ces écrans thermiques dans la façade du bâtiment. Toutefois, la structure porteuse des écrans thermiques est totalement indépendante, en situation d’incendie, de la structure primaire du bâtiment. Avec cette conception, les écrans thermiques sont attachés horizontalement à froid à la structure du bâtiment de stockage et se détachent d’elle en situation d’incendie pour devenir autoportants. Ainsi, les potelets des écrans thermiques doivent être encastrés aux pieds. Ce mode de fonctionnement permet notamment de minimiser les dimensions de la fondation des écrans thermiques. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 27 Rév. : A 5.1.1.1 Écrans thermiques métalliques de long-pan Pour un bâtiment de stockage en structure métallique, la mise en place d’un écran thermique métallique au niveau des long-pans (perpendiculaire aux portiques) est illustrée dans la figure suivante : Figure 10 : Écran thermique au niveau d’un long-pan Pour ce cas de figure, les portiques peuvent être conçus de manière traditionnelle, c’est-à-dire que les poteaux des portiques sont articulés en pied et les arbalétriers sont encastrés sur les poteaux. Le principe de conception de cette solution est le suivant : La paroi d’écrans thermiques repose sur des potelets encastrés aux pieds de sorte à obtenir un système autoportant en situation d’incendie. Ces potelets, espacés au maximum de 6 m, doivent être installés à proximité de chaque portique et liaisonnés à la structure primaire par un système fusible à l’aide de la panne de rive pour assurer la solidité du système à froid. Cependant, les fixations au niveau des potelets doivent être réalisées avec un système fusible, de manière à rendre indépendant l’écran thermique de la structure principale du bâtiment en situation d’incendie. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Les figures suivantes illustrent le système constructif à mettre en place : Figure 11 : Vue de dessus de la solution constructive Figure 12 : Vue de face de la solution constructive Page : 28 Rév. : A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 29 Rév. : A Plus précisément, la liaison potelet-panne en tête de potelet est illustrée dans la figure suivante : Figure 13 : Détails du système constructif 5.1.1.2 Écrans thermiques métalliques de pignon Lorsque le bâtiment de stockage est conçu avec des portiques classiques, il est aussi possible de mettre en place au niveau des pignons une solution constructive rendant indépendante en situation d’incendie la structure du bâtiment de la structure porteuse des écrans thermiques. La figure suivante illustre le principe de réalisation de ce système constructif : Figure 14 : Écran thermique en pignon avec une conception de type portique aux extrémités Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 30 Rév. : A La solution consiste en la mise en place de potelets encastrés aux pieds le long des portiques de rive au niveau des pignons. Ces potelets font partie intégrante de l’écran thermique et la structure porteuse du pignon. Les panneaux sandwich d’écran thermique, étant utilisés comme l’enveloppe de la façade, couvrent toute la hauteur des potelets. Les pannes sont fixées aux extrémités des potelets à l’aide d’attaches fusibles. Les figures suivantes illustrent le système constructif proposé : Figure 15 : Vue de dessus de la solution constructive Figure 16 : Vue de face de la solution constructive Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 31 Rév. : A Les détails de la solution constructive à l’interface entre les pannes, l’arbalétrier et le potelet sont illustrés dans la figure suivante : Figure 17 : Schéma de principe de la liaison panne – traverse – potelet Cette conception permet ainsi de dissocier l’écran thermique et sa structure porteuse (potelets) du reste du bâtiment en situation d’incendie. Lors de la ruine de la structure primaire du bâtiment, les attaches fusibles n’ont plus de résistance, ce qui permet de désolidariser la structure du bâtiment de celle des pignons. Une couvertine composée d’une tôle d’acier de faible épaisseur (généralement 0,7 mm) est installée à l’angle entre la toiture et le bardage. Un complément d’isolation est mis en place sous cette couvertine. La fixation de cette couvertine est réalisée à l’aide de vis ayant pour seul objectif de relier les différentes tôles entre elles. Ces vis n’ont aucune résistance mécanique particulière. Ainsi, lors de l’effondrement de la toiture, le système de couvertine et les vis ne risquent pas de compromettre l’intégrité du bardage et donc de l’écran thermique. En cas d’absence de portique au niveau des pignons, il est possible de mettre en place la solution de conception détaillée dans le paragraphe 5.1.2.2. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 32 Rév. : A 5.1.2 Conception 2 : systèmes d’écrans thermiques entièrement intégrés dans la structure porteuse du bâtiment La deuxième possibilité pour la conception des bâtiments de stockage en structure métallique avec les écrans thermiques métalliques consiste à intégrer la structure porteuse des écrans thermiques dans la structure primaire du bâtiment. Cette solution nécessite une modification dans la conception des bâtiments de stockage concernés. Par rapport à la conception précédente, la structure porteuse des écrans thermiques est soumise, à froid, à la fois aux charges de façade et aux charges de la toiture du bâtiment de stockage. Mais en situation d’incendie, ils se détachent également de la structure primaire du bâtiment pour devenir autoportants. Pareillement, les potelets des écrans thermiques doivent être encastrés aux pieds, dont la fondation serait minimisée en termes de dimension. Similaire à la conception précédente, on peut également distinguer deux applications potentielles pour cette solution. 5.1.2.1 Écrans thermiques métalliques de long-pan Lorsque cette solution d’écrans thermiques est utilisée au niveau des longs-pans d’un bâtiment de stockage, il est nécessaire de créer une travée de portique de portée réduite permettant un système de liaison articulée à l’extrémité de la travée de rive entre l’arbalétrier et les poteaux de façade (écran thermique). La figure suivante illustre cette configuration : Figure 18 : Écran thermique en long-pan avec structure porteuse commune au bâtiment de stockage et à l’écran thermique Cette conception permet donc d’optimiser la structure porteuse du bâtiment puisque les potelets supportent les écrans thermiques (façade) ainsi qu’une partie de la toiture du bâtiment. Cependant, ce type de conception impose l’utilisation de la portée plus faible de l’arbalétrier de rive posée sur les potelets. Il peut s’avérer intéressant dans le cas de portiques multi-travées, comme l’illustre la Figure 19. En effet, les travées internes peuvent être conçues comme des portiques classiques avec poteaux articulés en pied et arbalétriers encastrés aux poteaux. Figure 19 : Illustration de la solution constructive La solution constructive suivante pour la liaison entre la traverse et le potelet peut être envisagée. Elle consiste en une fixation articulée entre le potelet et la traverse à l’aide de tés en acier et de boulons fusibles Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 33 Rév. : A en aluminium. Cette solution permet un comportement mécanique à froid relativement proche de ce qui est obtenu dans une conception traditionnelle. Cependant, lors de l’incendie la fixation fusible n’opère plus, la toiture s’effondre et laisse libre les potelets qui supportent les écrans thermiques. Cette solution est divisée en deux sous-solutions dépendantes de la section du potelet. En effet, il est important que la traverse soit maintenue verticalement. Lorsque le potelet a une section importante, il est possible d’assurer le maintien vertical directement en apposant la traverse directement sur le potelet. Dans ce cas un autre potelet de petite section est ajouté pour maintenir l’écran thermique jusqu’à l’acrotère. La figure suivante illustre le principe constructif de cette solution : Figure 20 : Schéma de principe - solution constructive 2-a Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 34 Rév. : A Dans le cas où la section du potelet ne permet pas de maintenir verticalement la traverse, il peut être nécessaire d’ajouter un sabot de maintien vertical pour maintenir la traverse. Le potelet est continu afin de supporter l’écran thermique jusqu’à l’acrotère. Figure 21 : Schéma de principe - solution constructive 2-b Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 35 Rév. : A 5.1.2.2 Écrans thermiques métalliques de pignon D’autre part, lorsque les écrans thermiques sont situés au niveau des pignons et que ceux-ci sont conçus avec un système de pans de fer, il est proposé d’utiliser les potelets des pans de fer pour la structure porteuse de ces écrans thermiques, comme un bardage traditionnel. La figure suivante en est l’illustration : Figure 22 : Écran thermique en long-pan avec un système de pans de fer Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 36 Rév. : A Lorsque le bâtiment est conçu avec un système de pan de fer au niveau des pignons, il est possible de mettre en place des potelets supports des écrans thermiques qui reprennent une partie de la toiture par l’intermédiaire des ramasse-pannes. Ces derniers sont fixés sur les potelets à l’aide de boulons classiques, de manière à ce qu’ils restent fixés aux potelets en situation d’incendie. Les pannes sont posées sur les ramassepannes et fixées à l’aide d’attaches fusibles. Le potelet doit pouvoir empêcher le glissement de la panne en phase de poussée. Il est aussi possible d’ajouter une platine de maintien. Les potelets doivent être encoffrés jusqu’au ramasse-panne. En outre, l’écran thermique doit être fixé sur au moins toute la hauteur du potelet. Figure 23 : Schéma de principe – solution constructive au niveau des pignons avec la présence d’un système de pan de fer Pour toutes ces solutions, il est prévu de relier la couvertine à la toiture à l’aide d’une liaison glissière permettant de libérer le système de couvertine fixé au potelet lors de la ruine de la toiture. Si un portique est présent au niveau des pignons, se référer à la solution constructive présentée dans le paragraphe 5.1.1.2. 5.1.3 Conception 3 : systèmes d’écrans thermiques autoportants et désolidarisés du bâtiment La dernière possibilité pour la mise en place des écrans thermiques est de les placer à une certaine distance de la façade du bâtiment de stockage. Cette conception impose de rajouter une ossature supplémentaire en Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 37 Rév. : A plus de la structure du bâtiment de stockage, à savoir un système constructif spécifique qui doit être dimensionné de manière à satisfaire les performances à froid en termes de solidité. Des poteaux encastrés supportent l’écran thermique. L’encoffrement de ces potelets n’est pas nécessaire si ceux-ci sont situés à l’extérieur de l’écran thermique. Le bâtiment de stockage étant conçu de manière à ce que sa structure métallique tombe vers l’intérieur en cas de ruine en situation d’incendie, les écrans thermiques ainsi que leur structure porteuse ne seront pas impactés par l’effondrement du bâtiment. Toutefois, un espacement minimal est nécessaire pour éviter un contact entre la façade du bâtiment et l’écran thermique en phase de poussée au début de l’incendie du bâtiment de stockage, correspondant à la dilatation thermique de l’acier des portiques. Afin d’optimiser cette distance minimale nécessaire, il est recommandé de calculer les déplacements latéraux en phase de poussée aux extrémités du bâtiment de stockage pour les deux cas suivants en se basant sur les règles données dans le guide [6] au paragraphe 5.2.1 : Incendie dans un compartiment au milieu du bâtiment de stockage ; Incendie dans un compartiment à l’extrémité du bâtiment de stockage. La figure suivante illustre succinctement ce système constructif : Figure 24 : Écran thermique totalement indépendant du bâtiment Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 38 Rév. : A 5.1.4 Cas des bâtiments de stockage métalliques en structure treillis Dans le cas de bâtiments de stockage métalliques conçus en structure treillis, que ce soit en pignon ou en long-pan, il préconisé de doubler les poteaux par des potelets encastrés qui supporteront les écrans thermiques ou les parois coupe-feu internes. La structure treillis rend en effet compliquée l’utilisation d’un système constructif fusible. L’objectif reste le même : lors de la phase de poussée, les potelets doivent suivre le mouvement de la structure primaire et lors de la ruine et de la phase de traction, ceux-ci étant désolidarisés de la structure du bâtiment de stockage, ils doivent rester en place. 5.2 DIMENSIONNEMENT DES ÉCRANS THERMIQUES Comme expliqué précédemment, en termes de comportement structural, les écrans thermiques doivent assurer les performances suivantes : solidité à froid par rapport aux conditions de chargement associées ; et maintien de la position verticale de manière autonome en situation d’incendie pour réduire au minimum les distances d’effet. La satisfaction de ces performances nécessite non seulement de dimensionner la structure porteuse des écrans thermiques à froid, mais aussi de vérifier sa stabilité au feu pour un degré de résistance au feu R120. Toutefois, la procédure de dimensionnement-vérification à utiliser dépend de la conception retenue et peut être synthétisée dans le tableau donné ci-dessous. Numéro de conception N°1 Schéma structural à froid en situation d’incendie Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 39 Rév. : N°2 N°3 Tableau 4 : Schéma structural pour le dimensionnement et vérification au feu des écrans thermiques A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 40 Rév. : A Le dimensionnement à froid de la structure porteuse des différents systèmes constructifs d’écrans thermiques doit être mené avec les conditions de chargement prenant en compte, le cas échéant, la présence des assemblages fusibles reliant les écrans thermiques et la structure primaire du bâtiment de stockage. Concernant la vérification de la résistance au feu de ces systèmes constructifs, si la conception 1 ou 2 est retenue, elle doit être réalisée sur les deux points suivants : facteur de massiveté du profilé métallique protégé en caisson ne dépassant pas 153 m-1 ; résistance à température ambiante du potelet sous la combinaison de charges : 1,35 × 𝐺 + 0,3 × 𝑊 avec G pour la charge permanente et W pour les actions du vent. En fait, les deux vérifications citées ci-dessus sont basées sur le fait que : d’une part, l’échauffement des profilés métalliques des potelets n’est pas supérieur à 500 °C après une durée d’exposition au feu de 120 minutes ; et d’autre part, les potelets sont stables au feu lorsque leur échauffement ne dépasse pas 500 °C et qu’ils sont dimensionnés conformément aux règles de calcul de l’EN1993-1-1. Le calcul du facteur de massiveté des potelets est caractérisé par une exposition sur trois faces, comme illustré dans la figure suivante : Figure 25 : Type d’exposition pour le calcul du facteur de massiveté du poteau Pour la vérification de la résistance au feu des potelets métalliques des écrans thermiques en conception 1 ou 2, il est nécessaire de la mener simplement avec les règles de dimensionnement de l’EN1993-1-1. De ce fait, les concepteurs peuvent recourir à l’utilisation du logiciel A3C à partir de la version 2.50. Ce logiciel de calcul d’éléments en acier est disponible gratuitement sur le site internet du CTICM sous le lien suivant : Téléchargement d'A3C (1) et sur le site internet d’Arcelor Mittal : Téléchargement d'A3C (2). (1) https://www.cticm.com/content/a3c-logiciel-verification-barre-Eurocodes-3-et-4 (2) http://sections.arcelormittal.com/fr/centre-de-telechargement/logiciels-dedimensionnement/solutions-acier.html Les différentes étapes à suivre pour réaliser le calcul avec l’outil A3C sont illustrées ci-dessous au sein d’un exemple concret. Le bâtiment considéré est un bâtiment de stockage à simple rez-de-chaussée construit dans une zone industrielle (catégorie de terrain IIIb) dans la périphérie de Le Mans (Sarthe, région 2). Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 41 Rév. : A Figure 26 : Vue isométrique simplifiée du bâtiment étudié Pour le dimensionnement en situation des potelets supports des écrans thermiques, seule la hauteur du bâtiment est à prendre en compte parmi les autres dimensions. Dans cet exemple, le bâtiment de stockage a une hauteur de 10 m au niveau des bardages. Après avoir ouvert A3C et accepté les conditions générales d’utilisation du logiciel, la page d’accueil d’A3C se présente. 1. Type d’élément Cliquer sur « nouveau » dans la barre de menus et choisir « barre en acier » pour le type d’élément : La fenêtre suivante apparaît : Figure 27 : Choix du type d’élément Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 42 Rév. : A 2. Données principales Sélectionnez le menu « données principales » dans la barre de menu : Dans la fenêtre qui s’est ouverte, choisir la longueur du potelet, ici 10 m. L’orientation est verticale. L’axe de flexion est y-y, cela correspond à une flexion selon l’axe de forte inertie des potelets. En situation d’incendie, les potelets sont considérés encastrés au pied et libres en tête. En choisissant l’option « console », la longueur de flambement Lcr,y est automatiquement mise à deux fois la longueur réelle du potelet. L’espacement entre deux potelets successifs doit être fourni, de sorte que les charges surfaciques du vent seront automatiquement retranscrites en charges linéiques. Il convient de convertir le poids propre des panneaux en charge ponctuelle sur le potelet à partir de l’espacement entre potelets et de la hauteur de chaque potelet. Dans l’exemple, l’espacement entre potelets est fixé à 5 m. La figure suivante illustre les différents choix à effectuer dans l’onglet « données principales » : Figure 28 : Données principales Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 43 Rév. : A 3. Maintiens latéraux de la barre Choisir l’icône « maintiens latéraux » : La troisième étape consiste en l’attribution des maintiens latéraux le long du potelet modélisé. Les potelets porteurs des écrans thermiques sont supposés maintenus latéralement uniquement au niveau de la semelle en contact avec les panneaux sandwich reliant les potelets. Ainsi, les conditions de maintien différentes entre les deux semelles doivent être prises en compte. Il est donc nécessaire de choisir « maintiens latéraux discrets » et d’en ajouter le maximum, à savoir 9 maintiens latéraux équidistants. Ensuite, décocher les points rouges d’une semelle afin d’autoriser son déplacement latéral. La figure suivante illustre comment les maintiens latéraux doivent être choisis : Figure 29 : Maintiens latéraux de la barre 4. Cas de charge Cette étape consiste en l’attribution des charges appliquées sur le potelet. Dans l’espace cas de charges, un seul cas de charge doit être défini. Dans le carré « force axiale », appliquer une force correspondant au poids propre du panneau à partir de l’espacement entre potelets, de la hauteur du potelet et d’un poids surfacique des panneaux sandwich de 0,2 kN/m². Dans l’exemple, appliquer une force axiale de : 𝐹 = 0,2 × 5 × 10 = 10 𝑘𝑁 Dans la partie « charges réparties », cocher « poids propre de l’élément pris en compte ». Dans le carré charge surfacique, rentrer la valeur de la pression du vent multiplié par le coefficient 0,2 correspondant à celui pour la combinaison de charges dues au vent en situation d’incendie. Il faut rappeler ici qu’il n’y a pas lieu de considérer des coefficients de pression extérieure et de pression intérieure. Les parois formées par les écrans thermiques doivent être considérées comme des murs isolés (clause 7.4.1 (1) de [3]). Dans Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 44 Rév. : A l’exemple actuel, après évaluation de la pression dynamique du vent et pondération avec le coefficient 0,2, une charge uniforme de 0,178 kN/m² est obtenue. Cliquer sur l’icône qui permet d’ouvrir la fenêtre « Cas de charges » : Celle-ci doit être remplie de manière à être équivalente à l’illustration ci-dessous : Figure 30 : Cas de charges Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 45 Rév. : A 5. Paramètres de calcul La prochaine étape consiste à choisir les paramètres de calcul en cliquant sur l’icône correspondante dans la barre de menu : Les coefficients partiels pour les charges doivent être fixés à 1,35 pour G (charges permanentes) et 1,50 pour Q (charges de vent) ; Dans la partie « États Limites Ultimes », choisir « Annexes Nationales Françaises » ; Dans la partie « Résistance plastique aux M-N et M-N-V, choisir « Calcul exact » ; Dans la partie « Résistance au déversement de la barre en flexion », il convient d’utiliser la clause 6.3.2.2 de l’EN 1993-1-1 ; Pour l’évaluation des facteurs d’interaction, il est préférable de recourir à l’Annexe A de l’EN 19931-1 ; L’évaluation du moment critique doit forcément s’effectuer à l’aide du logiciel d’analyse modale « LTBeamN » étant donné que le poteau est supposé en console ; La vérification des flèches et de la fréquence propre limite n’a pas besoin d’être effectuée. Ainsi, ces deux modules doivent être décochés. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 46 Rév. : A La figure suivante illustre la mise en données à effectuer : Figure 31 : Paramètres de calcul 6. Choix des combinaisons d’actions Cliquer sur l’icône « combinaisons d’actions » dans la barre de menu : L’étape en question permet de définir le nombre de cas de charge à étudier. Dans le cadre du dimensionnement des écrans thermiques en situation d’incendie, un unique cas de charge pour les « États Limites Ultimes » doit être choisi. Supprimer les cas de charges supplémentaires. Aucun « États Limites de Service » ne doit être pris en compte. La figure suivante illustre la mise en données : Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 47 Rév. : A Figure 32 : Combinaisons d’actions 7. Calcul Cliquer sur l’icône « calcul » dans la barre de menu : Cette dernière étape consiste en : La sélection de la section transversale des potelets parmi les gammes de profilés ; Le choix de la nuance d’acier ; La détermination du nombre de profilés à évaluer en ajoutant d’autres sections transversales pouvant être utilisées pour les potelets concernés ; Le calcul et la vérification à partir des règles de l’EN 1993-1-1. Parallèlement à cette vérification à l’incendie, un dimensionnement classique de la structure à froid doit être également effectué. Il faut choisir la section transversale la plus importante obtenue entre ces deux calculs. Par ailleurs, il est nécessaire de s’assurer que le facteur de massiveté du profilé métallique avec les conditions d’exposition indiquées à la figure 25 est inférieur ou égal à 153 m-1. Dans cet exemple, un profilé métallique en IPE 180 et un autre en IPE 200 de nuance S275 ont été sélectionnés. D’après les résultats de calcul, le profilé métallique en IPE 180 ne permet pas d’assurer la tenue des écrans thermiques tandis que le profilé métallique en IPE 200 s’avère satisfaisant. La figure suivante illustre cette dernière étape pour la vérification au feu des potelets porteurs des écrans thermiques : Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 48 Rév. : A Figure 33 : Sections transversales des potelets et vérification Toutefois, le profilé métallique en IPE 200 ayant un facteur de massiveté supérieur à 153m-1, il faut donc choisir au minimum une section IPE 240. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 49 Rév. : A 8. Note de calcul La note de calcul est disponible en cliquant sur l’icône suivante dans la barre de menu : Des potelets en profilé laminé à chaud peuvent aussi être utilisés pour le maintien des écrans thermiques. Le logiciel A3C permet de vérifier ces sections. Il suffit pour cela de remplacer dans la fenêtre calcul et choisir élément « soudé ». Dans ce cas, il convient de s’assurer que la massiveté de l’élément considéré est suffisante. A3C permet de calculer la massiveté d’une section protégée en caisson. Pour effectuer ce calcul, il est nécessaire d’activer la partie « incendie » du logiciel A3C en cliquant sur l’icône correspondante dans la barre de menu : Cocher la phrase « Calcul de la résistance au feu normalisé ». Les seuls paramètres à choisir pour calculer la massiveté de la section encoffrée sont « protection en caisson » et exposition au feu sur « 3 faces ». Les autres n’influent pas sur le calcul de la massiveté. En retournant sur la partie « Calcul » d’A3C et en affichant la note de calcul, la massiveté de la section en caisson est donnée dans la partie transfert thermique. La 𝐴 massiveté de la section en caisson est donnée sous le terme : [ 𝑚⁄𝑉 ] . 𝑏 Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 50 Rév. : A 5.3 DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS ET DE L’ENCASTREMENT Pour le dimensionnement à froid des fondations, la raideur transversale du bâtiment va influencer la part des moments et efforts de cisaillement reçus par le système en pied de poteau. Il est donc important de procéder à cette vérification en parallèle au dimensionnement effectué en situation d’incendie. Le dimensionnement des fondations en situation d’incendie s’effectue en récupérant le moment maximal en pied de potelet ainsi que l’effort de cisaillement obtenu avec les charges horizontales correspondant à la pression du vent sur les panneaux. Ces valeurs sont disponibles sur la page principale du logiciel A3C. Il suffit de cliquer sur les icônes pour afficher ou cacher les diagrammes de moment et de cisaillement ainsi que les valeurs maximales de ces diagrammes correspondant au pied du potelet. La figure suivante illustre l’affichage des diagrammes et valeurs sur la page principale du logiciel : Figure 34 : Diagrammes de moment et de cisaillement Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 51 Rév. : A L’encastrement des pieds de potelets peut s’effectuer de manière traditionnelle à l’aide d’une platine d’assise soudée au potelet et liaisonnée aux fondations par l’intermédiaire de 4 tiges d’ancrages au minimum. D’une part, il convient de vérifier la résistance des pieds de potelets au niveau de la semelle du poteau en compression ou des tiges d’ancrage en traction. D’autre part, la rigidité de l’assemblage doit être évaluée afin d’obtenir un assemblage au minimum semi-rigide : 12 ≤ 𝑆̅ < 30 Lors des analyses à froid, il est ainsi possible de considérer le pied de poteau encastré lors de l’analyse globale aux ELS en majorant les flèches transversales en tête de portique. Les détails de la méthode pour le calcul des pieds de potelets sont donnés dans l’article « Pieds de poteaux encastrés de sections en I/H par platine d’assise » disponible dans la Revue Construction Métallique N°3-2015, [11]. La figure suivante illustre un exemple du type d’encastrement à réaliser : Figure 35 : Illustration d’un pied de poteau encastré par platine d’assise Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 52 Rév. : A 5.4 SYSTÈMES FUSIBLES DES ÉCRANS THERMIQUES Selon le système constructif choisi, il peut être nécessaire d’avoir recours à l’utilisation d’attaches fusibles. En effet, il est important pour le dimensionnement des potelets supportant les écrans thermiques que ceuxci soient libérés des sollicitations mécaniques provenant de la toiture par l’intermédiaire des pannes lorsqu’ils commencent à s’échauffer. L’objectif recherché lors de l’utilisation d’un système fusible étant de fortement limiter les charges de compression sur ces potelets afin d’assurer leur stabilité, le principe à suivre est le suivant : À froid, le système fusible doit se comporter comme un système d’attache classique et son dimensionnement doit être effectué de manière à répondre à toutes les combinaisons de charges à froid couramment vérifiées ; Au cours de l’incendie, deux étapes doivent être différenciées et prises en compte de manière successive : la phase de poussée et la phase de traction. Lors de la phase de poussée, due à l’échauffement des éléments en acier et à leur dilatation thermique, la structure doit rester stable. Pour ce faire, il est nécessaire que les liaisons restent en place ou bien que la structure soit pensée de manière à ce que les éléments de toiture soient maintenus verticalement. Lors de la phase de traction, la ruine de la toiture et de la structure primaire est autorisée, à condition que celle-ci survienne a minima après les 15 minutes réglementaires demandées. Afin de répondre aux exigences de dimensionnement citées précédemment, l’utilisation de boulons d’assemblage en aluminium est préconisée. Le matériau aluminium est choisi pour ses propriétés mécaniques tout à fait satisfaisantes à température ambiante qui permettent un dimensionnement à froid relativement proche de ce qui est habituellement fait en acier. En outre, ces propriétés chutent très rapidement en fonction de la température. En effet, à partir de 350 °C, la réduction de la charge d’épreuve à 0,2% est inférieure ou égale à 15% pour la plupart des alliages. Cette température correspond à peu près à un temps d’exposition inférieur à deux minutes pour le feu conventionnel de type ISO 834. Il est donc aisé de comprendre que les attaches aluminium céderont bien avant la ruine de la structure principale du bâtiment de stockage, celle-ci étant en général dimensionnée pour résister 15 minutes à ce type de feu. Les poteaux pourront ainsi être libérés du poids de la traverse, des pannes et de la toiture. Cependant, il est nécessaire de s’assurer de la stabilité de la structure lors de la phase de poussée. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 53 Rév. : A Il convient de faire attention au risque de corrosion des platines et poutres en acier reliées aux boulons en aluminium, les potentiels électrolytiques étant relativement éloignés. Pour cela, il peut s’avérer nécessaire d’appliquer localement un traitement anticorrosion sur les éléments en acier. L’utilisation de joints en silicone protégeant de la corrosion est aussi possible. La figure suivante illustre l’utilisation de ce type de joint : Figure 36 : Assemblage fusible sans isolant avec risque de corrosion Figure 37 : Utilisation de garniture isolante pour empêcher la corrosion au niveau des assemblages fusibles 5.5 PAROIS COUPE-FEU SÉPARATIVES : PRÉSENCE DES PORTES COUPE-FEU ET PASSAGE DES CONDUITS En règle générale, les parois séparatives entre deux cellules adjacentes doivent avoir une performance REI 120. L’insertion de ce type de paroi participe à éviter l’effondrement en chaîne des cellules adjacentes ainsi que la propagation de l’incendie d’une cellule à l’autre. Implicitement, toutes les portes et fermetures dans ces parois séparatives doivent être également REI 120. Il convient de prolonger latéralement aux façades extérieures ces parois séparatives sur une largeur de 1 mètre ou de 0,5 mètre en saillie de la façade. Ces parois doivent être conçues et construites de manière à ne pas être entraînées en cas de ruine de la structure d’une cellule. Lorsque les parois coupe-feu sont traversées par des ouvertures telles que des portes ou des vitrages, cellesci doivent être caractérisées par un degré de résistance, d’étanchéité et d’isolation à l’incendie au moins équivalent à celui de la paroi coupe-feu qu’elles traversent, en pratique REI 120. Cette remarque est identique pour le choix des conduits d’aération et de ventilation ainsi que pour les gaines de passage de câbles. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 54 Rév. : A Concernant la localisation des locaux techniques, ceux-ci doivent être situés à au moins 10 mètres d’une cellule ou bien une paroi séparative REI 120 doit être mise en place entre le local technique et la cellule. En cas de présence d’une chaufferie, celle-ci doit être totalement isolée du reste du bâtiment par une paroi et un plafond tous deux coupe-feu 2 heures. Les parois séparatives entre cellules doivent dépasser d’au moins 1 mètre au-dessus de la couverture du bâtiment. De plus, la toiture doit être recouverte d’une bande de protection sur une largeur minimale de 5 mètres de part et d’autre de la paroi séparative. Ces exigences permettent d’empêcher la propagation de l’incendie d’une cellule à une cellule voisine. Les ouvertures dans les parois séparatives coupe-feu 2 heures nécessaires pour faire passer les systèmes de canalisation, gaines électriques ou autres doivent être munies de dispositifs de protection incendie au moins équivalents au classement de ces parois séparatives. Chaque cellule de stockage doit avoir une surface maximale de : 3000 m² lorsqu’aucun système d’extinction automatique d’incendie n’est présent (la plus grande longueur doit être d’environ 75 m) ; 6000 m² dans le cas où un système d’extinction automatique d’incendie est mis en place. Du point de vue de leur mise en place, les parois coupe-feu peuvent être installées perpendiculairement au sens des portiques de la structure ou parallèlement à ces portiques, décalés ou dans le plan de ces derniers. La stabilité des parois coupe-feu lors de l’effondrement d’une cellule implique que les poteaux à proximité de ces parois coupe-feu ou supports de ces parois coupe-feu restent stables pendant toute la durée de l’incendie. Les éléments structuraux horizontaux à proximité de la paroi coupe-feu doivent aussi être protégés localement afin de ne pas dégrader la paroi lors de leur ruine. Dans le cas où les parois coupe-feu utilisant la solution de parois métalliques à âme en laine de roche sont installées perpendiculairement au sens porteur de la structure, deux dispositions constructives différentes peuvent être mises en place : Paroi coupe-feu accolée dans le plan des poteaux de la structure porteuse ; Paroi coupe-feu décalée par rapport à la file de poteaux, le long des portiques ; Paroi coupe-feu entre deux structures indépendantes (joint de dilatation). Pour des parois coupe-feu installées parallèlement au sens porteur de la structure, les deux possibilités suivantes sont envisageables : Paroi coupe-feu sous les traverses des portiques ; Paroi coupe-feu entre deux portiques consécutifs. Pour chacune des possibilités illustrées dans les figures suivantes, les solutions avec paroi dépassant de 1 m et sans paroi dépassant sont proposées. Il est préconisé dans toutes les solutions proposées de protéger une partie de l’ossature métallique principale (poteaux, traverses et pannes) à proximité des parois coupe-feu. La stabilité à l’incendie de la structure permet d’éviter tout endommagement du mur coupe-feu par la ruine d’une partie de la structure. Tout type de protection contre l’incendie est possible, à savoir une protection en caisson, une protection par produit projeté (flocage) ou par peinture intumescente. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 55 Rév. : A 5.5.1 Parois coupe-feu perpendiculaires au sens porteur de la structure Le système à écrans thermiques constitués de panneaux sandwich est compatible avec l’installation des parois coupe-feu dans le plan des poteaux. Cette disposition est identique à celle utilisée pour les écrans thermiques, à savoir que les potelets sont protégés en caisson par le système de panneau sandwich. Les poteaux principaux doivent être protégés. Cette protection permet d’assurer la stabilité des poteaux lors de l’incendie, sous réserve d’un dimensionnement approprié de la section de ces poteaux. La figure suivante illustre cette possibilité de conception : Figure 38 : Schéma de principe pour une paroi coupe-feu dépassant perpendiculaire au portique dans le plan des poteaux Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 56 Rév. : A Figure 39 : Schéma de principe pour une paroi coupe-feu non-dépassant perpendiculaire au portique dans le plan des poteaux Si l’espacement entre poteaux est supérieur à la portée maximale d’un panneau sandwich (environ 6 m), l’installation de potelets intermédiaires supportant la paroi coupe-feu est nécessaire. Pour éviter que la ruine des traverses d’une cellule ne dégrade la paroi coupe-feu il est préconisé de protéger contre l’incendie les traverses du côté de cette paroi coupe-feu sur une longueur minimale de 200 mm. L’épaisseur de protection à mettre en place doit être calculée forfaitairement en considérant que la section de la traverse est exposée sur ses 4 faces, pour une exposition au feu conventionnel d’une heure et l’échauffement doit être limité à 500 °C. Cette protection permet d’écarter de la paroi coupe-feu la rotule plastique qui se formera lors de la ruine au niveau des traverses. Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 57 Rév. : A Il est aussi possible d’installer les parois coupe-feu perpendiculairement aux portiques à l’endroit désiré le long des portiques. Cette solution entraîne l’installation des potelets supports sous les traverses afin de les maintenir stables au cours de l’incendie. Il convient ensuite de rajouter un potelet de petite taille sur les traverses pour supporter la partie supérieure des parois coupe-feu. La figure suivante illustre cette solution dans le cas où la paroi coupe-feu est dépassant de la toiture : Figure 40 : Schéma de principe d’une paroi coupe-feu dépassant perpendiculaire aux portiques – vue perpendiculaire aux portiques Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 58 Rév. : A Figure 41 : Schéma de principe de la paroi coupe-feu dépassant perpendiculaire aux portiques – vue dans le sens des portiques Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 59 Rév. : Cette même solution est illustrée dans le cas où la paroi coupe-feu n’est pas dépassant de la toiture : Figure 42 : Schéma de principe d’une paroi coupe-feu non-dépassant perpendiculaire aux portiques – vue perpendiculaire aux portiques Figure 43 : Schéma de principe d’une paroi coupe-feu non-dépassant perpendiculaire aux portiques – vue dans le sens des portiques A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 60 Rév. : A Le principe d’installation d’une paroi coupe-feu constituée de panneaux sandwich entre deux portiques indépendants est illustré dans la figure suivante. Cette possibilité peut être utilisée pour mettre en place un joint de dilatation. Les panneaux sandwich formant la paroi coupe-feu, posés horizontalement, sont fixés sur des potelets espacés au maximum de 6 m. Le portique situé du côté de la paroi coupe-feu est conçu de manière traditionnelle. Concernant le portique situé du côté des potelets encoffrés, il est nécessaire de fixer les pannes aux potelets par l’intermédiaire de cornières métalliques soudées de part et d’autre à l’âme et à une semelle de ces potelets. Ces pannes sont aussi fixées au moyen des boulons fusibles sur le haut des poteaux du portique. Elles sont encoffrées de part et d’autre de chaque potelet. Ainsi lors de la ruine des portiques les parois coupe-feu sont désolidarisés du reste de la structure primaire et restent en place. La figure suivant illustre succinctement cette possibilité. Le principe reste identique lorsque la paroi ne dépasse pas de la toiture. Figure 44 : Paroi coupe-feu intercalée entre deux portiques indépendants Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 61 Rév. : A 5.5.2 Parois coupe-feu parallèles au sens porteur de la structure Dans le cas où les parois coupe-feu constituées de panneaux sandwich sont installées parallèlement au sens porteur de la structure, il est possible d’aligner la paroi coupe-feu composé du panneau sandwich et de l’encoffrement des potelets avec l’ossature métallique principale. Les exigences comportementales de la structure métallique qui sont la conservation de la structure porteuse de la paroi coupe-feu et l’absence de ruine en chaîne inter-cellules, conduisent à appliquer une protection contre l’incendie sur la traverse audessus de la paroi coupe-feu concerné ainsi que sur les poteaux supportant cette traverse. Des éléments de contreventement doivent aussi être utilisés pour obtenir la stabilité transversale de la paroi coupe-feu. Les figures suivantes illustrent succinctement les dispositions constructives à suivre dans le cas des parois situées le long des portiques et sous les traverses : Figure 45 : Schéma de principe d’une paroi coupe-feu dépassant alignée avec le portique sous les traverses Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 62 Rév. : La figure suivante illustre le système de paroi coupe-feu dépassant au-dessus de la traverse : Figure 46 : Schéma de principe d’une paroi coupe-feu dépassant alignée avec le portique sur les traverses A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 63 Rév. : La figure suivante illustre le cas d’une paroi coupe-feu non dépassant et située dans le plan d’un portique : Figure 47 : Schéma de principe d’une paroi coupe-feu non-dépassant alignée avec le portique sous les traverses A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 64 Rév. : A Les figures suivantes illustrent succinctement les dispositions constructives à suivre dans le cas des parois coupe-feu situées le long des portiques à l’endroit désiré entre ces portiques. Pour cette solution, une poutre supplémentaire doit être ajoutée. Celle-ci est reliée à tous les potelets supports des écrans thermiques et elle permet de maintenir les pannes lors de la ruine d’une des cellules situées de part et d’autre de la paroi coupe-feu. Des éléments de maintien transversal doivent être mis en place entre deux potelets consécutifs pour s’assurer de la stabilité de la paroi coupe-feu dans son plan. Cette croix de stabilité doit être protégée contre l’incendie, il est donc préconisé de l’inclure dans l’encoffrement comme le montre la Figure 49. La figure suivante illustre une vue de ce système dans le plan de la paroi coupe-feu : Figure 48 : Schéma de principe d’une paroi coupe-feu entre portiques et dépassant de la toiture Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : Figure 49 : Schéma de principe - vue de dessus du système proposé 65 Rév. : A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : La figure suivante illustre une vue de face de la paroi coupe-feu : Figure 50 : Schéma de principe - vue de face de la solution proposée 66 Rév. : A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 67 Rév. : A Dans le cas où la paroi coupe-feu ne dépasse pas de la toiture, la solution constructive est illustrée dans les figures suivantes : Figure 51 : Schéma de principe - paroi coupe-feu entre portiques sans dépasser de la toiture Figure 52 : Schéma de principe - vue de face de la paroi coupe-feu sans dépasser de la toiture Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 68 Rév. : A Il est précisé que la protection en caisson des éléments horizontaux (traverses et pannes) peut être remplacée par une protection par peinture intumescente ou produit projeté. Quoi qu’il en soit, le creux formés entre les deux semelles des profilés doivent être bouchés par de la laine de roche. 5.5.3 Mise en place de portes coupe-feu L’installation d’une porte coupe-feu au sein d’une paroi coupe-feu constituée de panneaux sandwich peut être réalisée sous réserve d’un avis de chantier favorable délivré par un laboratoire agréé au feu. Il est préconisé d’installer cette porte dans un cadre métallique adapté à la solution des panneaux sandwich métalliques. La partie verticale de ce cadre peut être faite partiellement ou totalement à partir des potelets supports de la paroi coupe-feu. Il est possible d’adapter localement l’espacement entre potelets à la largeur de la porte coupe-feu. Le cadre métallique permet de maintenir le support du rail ainsi que les joints coupefeu. Le système d’encoffrement en panneau sandwich, en plus d’être EI 120, entraîne un échauffement quasi uniforme du profilé métallique encoffré. Cet échauffement uniforme permet d’éviter tout effet de courbure du cadre pouvant poser plus de contraintes à l’étanchéité de la porte coupe-feu. La figure suivante illustre à titre indicatif le principe de conception d’une porte coupe-feu sur les parois coupe-feu constituées de panneaux sandwich : Figure 53 : Porte coupe-feu sur une paroi coupe-feu constituée de panneaux sandwich – vue de profil Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 69 Rév. : A Le principe de conception de la porte coupe-feu intégré dans les panneaux sandwich est illustré en vue de face dans la figure suivante : Figure 54 : Porte coupe-feu sur une paroi coupe-feu constituée de panneaux sandwich – vue de face 5.5.4 Passages de câbles et conduits traversant les parois coupe-feu Afin de maintenir l’intégrité du caractère coupe-feu des parois constituées de panneaux sandwich installés au sein du bâtiment de stockage, des dispositions particulières doivent être prises dans le choix et l’installation des passages de câbles, conduits et autres ventilations. Une solution pour le calfeutrement de ces systèmes est l’utilisation de colliers coupe-feu. Ce type de collier peut fournir un caractère EI jusqu’à 180 minutes lorsque les dispositions constructives requises sont suivies. Le schéma suivant illustre succinctement les détails constructifs du système de collier préconisé : Figure 55 : Schéma de principe d’un collier coupe-feu Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO 6 ANNEXE : APPRECIATION DE LABORATOIRE Page : 70 Rév. : A Guide pour la conception et l’intégration des parois métalliques REI 120 dans les bâtiments de stockage Référence du document : SRI-16/095-AS-BZ/NB Date : 28/06/2016 Auteurs : Arnaud SANZEL Bin ZHAO Page : 82 Rév. : A 7 RÉFÉRENCES [1] Eurocode 1 : Actions sur les structures, Partie 1-1 : Actions générales – Poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments (NF EN 1991-1-1, Mars 2003) et son annexe nationale (NF EN 1991-1-1/NA, mai 2007). [2] Eurocode 1 : Actions sur les structures, Partie 1-2 : Actions générales – Actions sur les structures exposées au feu (NF EN 1991-1-2, Juillet 2003) et son Annexe Nationale (NF EN 1991—2/NA, février 2007). [3] Eurocode 1 : Actions sur les structures, Partie 1-4 : Actions du vent (NF EN 1991-1-4, Janvier 2005) et son Annexe Nationale (NF EN 1991-1-4). [4] Eurocode 3 : Calcul des structures en acier, Partie 1-2 : Règles générales – Calcul du comportement au feu (NF EN 1993-1-2, Novembre 2005) et son Annexe Nationale (NF EN 1993-1-2/NA, Octobre 2007). [5] Eurocode 9 : Calcul des structures en aluminium, Partie 1-2 : Calcul du comportement au feu. [6] « Guide de vérification des entrepôts en structure métallique en situation d’incendie », Christophe RENAUD, 7 Juin 2006. [7] Guide EUROPRATIC, Anthony RODIER, 2015. [8] « Ossatures en acier – Méthode de justification d’une stabilité au feu de ¼ heure (R15) », Christophe RENAUD & Seddik SAKJI, 27 août 2009. [9] Rapport final « FLUMILOG : Description de la méthode de calcul des effets thermiques produits par un feu d’entrepôt », DRA-09-9090977-14553A Version 2, 04 août 2011. [10] Arrêté du 22 octobre 2004 relatif aux valeurs de référence de seuils d’effets des phénomènes accidentels des installations classées, JORF n°295 du 19 décembre 2004 page 21626, texte n°10. [11] Revue Construction Métallique, N°3-2015 : « Pieds de poteaux encastrés de section I/H par platine d’assise », Maël COUCHAUX, 2015.
