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30.12.2021

Vérification de la résistance au feu des barres en acier dans RFEM 6

L'acier présente des propriétés thermiques médiocres en matière de résistance au feu. La dilatation thermique due à l'augmentation de la température est très élevée par rapport à celle d'autres matériaux de construction et peut entraîner des effets jusqu'ici absents dans la vérification à température normale des contraintes dans le composant.Comme la température augmente, la ductilité de l'acier augmente, tandis que sa résistance diminue. L'acier perdant 50 % de sa résistance à une température de 600 °C, il est essentiel de protéger les composants contre les effets du feu. Dans le cas de composants en acier protégés, la durée de résistance au feu peut être augmentée en raison du comportement thermique amélioré.

Vérification de la résistance au feu dans RFEM 6

Dans RFEM 6, vous avez la possibilité de définir la configuration de résistance au feu pour la vérification de l'acier à l'aide des tableaux illustrés dans la Figure 1 et à l'aide de la situation de projet accidentelle propre à la vérification de la résistance au feu. L'action déterminante de cette situation de projet est ensuite comparée à la vérification de la résistance à la température d'incendie, permettant ainsi d'obtenir un rapport de vérification devant être inférieur à 1 pour que le calcul soit réalisé. La valeur de calcul de la résistance est obtenue en réduisant la limite d'élasticité due à l'augmentation de la température, tandis que le facteur de réduction dépend de la température de l'acier θa à l'issue du temps requis de résistance au feu, celui-ci étant interpolé à partir du Tableau 3.1 [1].

Paramètres de vérification de la résistance au feu dans RFEM 6

Les paramètres de vérification de la résistance au feu dans RFEM 6 peuvent être ajustés dans la fenêtre affichée sur la Figure 2. Si la température finale doit être définie de manière analytique, le temps requis pour la résistance au feu ainsi que l'intervalle de temps propre à l'analyse doivent être définis.

La température de l'acier θa à l'issue du temps requis de résistance au feu tf,req est obtenue en calculant l'augmentation de la température de l'acier Δθa à chaque intervalle de temps pour l'analyse selon la formule 8. La température de l'acier pour le pas de temps suivant est obtenue à partir de la somme de la température de l'acier de l'étape précédente et de l'échauffement Δθa jusqu'au moment t, où la température déterminante de l'acier est obtenue.

[1] (4.25)

Où :

ksh - Facteur de correction pour la considération de l'effet d'ombre

Am/V - Facteur de section (rapport entre la surface exposée et le volume)

ca - Capacité thermique spécifique

ρa - Densité de l'acier

Δt - Intervalle pour le pas de temps

hnet,d - Flux thermique net

Les paramètres de calcul qui affectent le calcul de la température finale doivent être déterminés dans la configuration de résistance au feu indiquée sur la Figure 2. Par conséquent, le nombre de côtés de section exposés au feu doit être défini car il affecte la détermination des facteurs de section selon les Tableaux 4.2 et 4.3 de [1].

Il est ensuite nécessaire de sélectionner la courbe de température pour déterminer la température du gaz. Trois courbes peuvent être sélectionnées : la courbe standard temps-température (ETK), la courbe de feu externe et la courbe de feu des hydrocarbures (Figure 3 à Figure 5). Le programme peut déterminer la température du gaz à partir de ces diagrammes.

Le facteur de configuration, l'émissivité de la barre en acier ainsi que l'émissivité du feu comme facteurs de détermination du flux net selon [1] et [2] sont prédéfinis par le programme. Cependant l'utilisateur peut les ajuster à des conditions spécifiques. L'effet favorable de la galvanisation à chaud des composants structuraux peut également être pris en compte lors de la détermination de la température de l'acier en sélectionnant l'option « Surface galvanisée de la barre en acier au carbone ». En général, l'émissivité surfacique inférieure de la surface galvanisée εm,lim est considérée jusqu'à la température limite. À des températures plus élevées, en revanche, l'émissivité de surface de l'acier au carbone (εm) est considérée.

Si les composants en acier sont protégés contre les effets du feu, l'utilisateur doit créer une nouvelle configuration de résistance au feu et l'assigner à ces composants. Les paramètres de protection au feu tels que le type de protection, la masse, la conductivité thermique, la chaleur spécifique et l'épaisseur de la protection peuvent être facilement définis, comme le montre la Figure 6. De cette manière, différentes configurations de résistance au feu peuvent être définies et assignées à différents composants. Ces configurations peuvent différer non seulement en matière de paramètres de protection, mais également en termes de tous les autres paramètres de vérification de la résistance au feu mentionnés ci-dessus.

Si l'utilisateur préfère définir la température finale manuellement et non analytiquement comme décrit dans le texte précédent, cette opération est possible comme indiqué sur la Figure 7.

Rapports de vérification en matière de résistance au feu

Une fois la vérification de l'acier effectuée, le rapport de vérification sur les barres en termes de résistance au feu est inclus dans le tableau de Résultats , comme le montre la Figure 8. Les détails de la vérification, ainsi que les références aux équations et tableaux utilisés pour la vérification, peuvent également être affichés (Figure 9).


Auteur

Elle est responsable de la création d'articles techniques et fournit un support technique aux clients de Dlubal Software.

Références
  1. Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010.
  2. EN 1991-1-2 Eurocode 1 : Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen - Brandeinwirkungen auf Tragwerke. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2002.