Calcul du comportement au feu selon EN 1993-1-2 (Propriétés thermiques des matériaux)

Article technique

Avec RF-/STEEL EC3, vous pouvez appliquer les courbes température-temps normalisées dans RFEM ou RSTAB. Cette application est possible grâce à la courbe température-temps standard (ETK), la courbe d’exposition à un feu extérieur et la courbe d’exposition à un feu d’hydrocarbure implémentées dans le programme. À partir de ces courbes, le module additionnel peut calculer la température dans la section en acier et ainsi réaliser le calcul du comportement au feu à l’aide des températures déterminées. Cet article explique le comportement thermique de l’acier structurel car il a un impact direct sur le calcul des températures du composant dans RF-/STEEL EC3.

Les propriétés de matériaux de l’acier structurel sont décrites dans EN 1993-1-2 [2] à travers les fonctionnalités qui permettent d’obtenir une valeur précise pour chaque propriétés à chaque degré de température.

Dilatation thermique

La dilatation thermique Δl/l est une modifications des dimensions géométriques provoquées par le changement de température.

À 20 °C ≤ Θa < 750 °C:

$$\frac{\triangle\mathrm l}{\mathrm l}\;=\;1.2\;\cdot\;10^{-5}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;+\;0.4\;\cdot\;10^{-8}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^2\;-\;2.416\;\cdot\;10^{-4}$$

À 750 °C ≤ Θa ≤ 860 °C:

$$\frac{\triangle\mathrm l}{\mathrm l}\;=\;1.1\;\cdot\;10^{-2}$$

À 860 °C < Θa ≤ 1,200 °C:

$$\frac{\triangle\mathrm l}{\mathrm l}\;=\;2\;\cdot\;10^{-5}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;6.2\;\cdot\;10^{-3}$$

Figure 01 – Dilatation thermique de l’acier

Chaleur spécifique

La chaleur spécifique ca exprimée en J/(kgK) est le degré de chaleur requis pour réchauffer un kilogramme du matériau d’un Kelvin.

À 20 °C ≤ Θa < 600 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;425\;+\;7.73\;\cdot\;10^{-1}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;1.69\;\cdot\;10^{-3}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^2\;+\;2.22\;\cdot\;10^{-6}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^3$$

À 600 °C ≤ Θa < 735 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;666\;+\;\frac{13,002}{738\;-\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a}$$

À 735 °C ≤ Θa < 900 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;545\;+\;\frac{17,820}{{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;731}$$

À 900 °C ≤ Θa ≤ 1,200 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;650$$

Figure 02 – Chaleur spécifique de l’acier

Conductivité thermique

La conductivité thermique λa exprimée en W/(mK) décrit la capacité à transférer de l’énergie thermique à travers un transfert de chaleur.

À 20 °C ≤ Θa < 800 °C:

$${\mathrm\lambda}_\mathrm a\;=\;54\;-\;3.3\;\cdot\;10^{-2}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a$$

À 800 °C ≤ Θa ≤ 1,200 °C:

$${\mathrm\lambda}_\mathrm a\;=\;27.3$$

Figure 03 – Conductivité thermique de l’acier

Reference

[1]   Eurocode 3: Calcul des structures en acier - Partie 1‑1: Règles générales et règles pour les bâtiments; EN 1993‑1‑1:2005 + AC:2009
[2]   Eurocode 3: Calcul des structures en acier - Partie 1‑2: Règles générales - Calcul du comportement au feu; EN 1993‑1‑2:2005 + AC:2009

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