Conception incendie avec le module Béton-à-Béton
Les exigences en matière de résistance au feu d'une structure telles que définies par le Code international du bâtiment (IBC) et le Code national du bâtiment du Canada (CNBC) sont basées sur l'usage et la classification. Un bâtiment peut être conçu et construit avec des murs, des planchers et des plafonds coupe-feu pour assurer l'intégrité structurelle ainsi que pour empêcher la propagation du feu et de la fumée dans tout le bâtiment. Les exigences définies par les codes de construction modèles ont pour but de permettre aux occupants de quitter le bâtiment en toute sécurité et de limiter les dommages causés par l'incendie. Les deux codes de construction mentionnés ci-dessus prévoient des dispositions pour la construction de barrières coupe-feu sûres afin de limiter la propagation du feu et de faciliter l'évacuation en cas d'incendie.
Actuellement, les ingénieurs peuvent utiliser la norme ACI/TMS 216.1 Exigences du code pour déterminer la résistance au feu des assemblages de construction en béton et en maçonnerie pour examiner comment les éléments structurels des bâtiments en béton et en maçonnerie seront affectés lorsqu'ils sont exposés au feu. ACI/TMS 216.1 est la norme qui décrit les méthodes acceptables pour déterminer la résistance au feu des assemblages de construction en béton et en maçonnerie, ainsi que des éléments structurels tels que les murs, les planchers, les toits, les colonnes, etc. La section 4.3 de l'ACI/TMS 216.1 prévoit des dispositions pour utiliser l'enrobage de béton en tant que barrière résistante au feu pour l'armature en acier intégrée lors de la coulée.
Les Exigences du Code ACI/TMS 216.1 pour la Détermination de la Résistance au Feu des Assemblages de Construction en Béton et en Maçonnerie
La section 4.3 fournit des directives pour concevoir des éléments en béton armé d'acier en vue de la résistance au feu telle que définie par l'usage et la classification d'une structure. En ce qui concerne la conception en béton armé, la section 4.3 comprend des dispositions pour déterminer les exigences minimales en matière d'enrobage de béton pour les planchers, les dalles de toit et les poutres. Ces exigences en matière d'enrobage sont déduites d'une classification en termes d'heures de résistance au feu, qui peut varier de 1 à 4 heures.
Limitations de l'ACI/TMS 216.1-14
L'ACI/TMS 216.1 fournit des dispositions pour déterminer les classifications de résistance au feu des assemblages structuraux en acier renforcé. Les ingénieurs peuvent constater que les données fournies dans les tables de référence de l'ACI/TMS 216.1 sont basées sur l'hypothèse qu'il y a une source de chaleur sur une seule surface du composant structurel. Par exemple, les tables représentant les courbes de distribution de la température selon l'ASTM E119 pour une dalle de plancher ayant une certaine épaisseur d'enrobage en béton et une classification de résistance au feu supposent que la source de chaleur agit uniquement sur un côté de la dalle.
Dalle en béton armé chauffée sur une seule surface avec la figure 4.4.2.2.1a de l'ACI/TMS 216.1, illustrant le gradient de température dans la dalle lors d'un test d'incendie ASTM E119.
L'ACI 216.1 comprend des dispositions de classification de résistance au feu pour les barres d'armature en acier coulées en place. Il n'existe aucune disposition dans l'ACI 216.1 ni dans d'autres codes de référence aux États-Unis ou au Canada qui prennent en compte les effets du feu sur les connexions pour les barres d'armature post-installées.
Mise à jour des critères d'acceptation pour les connexions de barres d'armature post-installées
En 2022, le Service d'évaluation du Code international du bâtiment (ICC-ES) a mis à jour les Critères d'acceptation pour les ancrages adhésifs post-installés dans les éléments en béton (AC308) avec des dispositions d'essai pour l'évaluation du feu des barres d'armature post-installées conçues pour le développement. Ces dispositions peuvent être utilisées pour concevoir des barres d'armature post-installées pour une classification de résistance au feu spécifique. Le produit Hilti HIT-RE 500 V3 a été évalué selon ces dispositions, et le rapport d'évaluation du produit ESR-3814 a été mis à jour avec des données pour concevoir des barres d'armature post-installées pour le développement en conjonction avec une classification de résistance au feu spécifique. Consultez le rapport de service d'évaluation HIT-RE 500 V3 (ESR-3814).
De plus, en 2023, Hilti a lancé un nouveau produit, le HIT-FP 700 R, qui est un adhésif cimentaire inorganique injectable offrant une grande résistance à la chaleur par rapport aux adhésifs organiques. Les adhésifs cimentaires inorganiques ne sont pas inclus dans la définition « adhésif » énoncée dans l'AC308, donc le HIT-FP 700 R n'a pas de rapport d'évaluation ICC-ES (ESR). Cependant, le HIT-FP 700 R a été testé conformément aux nouvelles dispositions en matière d'incendie de l'AC308, et les données techniques sont fournies dans la publication de Hilti intitulée Renforcement post-installé dans des conditions d'incendie
Portefeuille d'ancrages adhésifs Hilti testés au feu.
Pour visiter les pages des produits adhésifs de Hilti :
Concevoir des connexions de barres d'armature post-installées pour des conditions d'incendie en utilisant le module Béton-à-Béton de PROFIS Engineering
L'évaluation incendie pour les connexions de barres d'armature post-installées a été introduite dans le module de conception Béton-à-Béton de PROFIS Engineering en 2023. Grâce à ce module, il est désormais possible de concevoir des connexions de barres d'armature post-installées avec une classification de résistance au feu, en tenant compte des dispositions de développement et de jonction conformément à l'ACI 318 ou au CSA A23.3.
L'évaluation en cas d'incendie pour les connexions de barres d'armature post-installées est disponible dans les applications d'Extension et de Joint Structural du module de conception Béton-à-Béton de PROFIS Engineering.
Au lieu des tables de l'ACI 216.1, qui utilisent les courbes de température de l'ASTM E119, le module de conception Béton-à-Béton de PROFIS Engineering utilise des courbes de transfert de chaleur dérivées à l'aide de simulations par éléments finis. Ces simulations sont plus sophistiquées par rapport aux tables de l'ACI 216.1, et elles cartographient le transfert de chaleur à travers le béton de manière plus proche des conditions réelles d'incendie. Par exemple, pour évaluer le champ de température le long des barres d'armature dans une structure en béton, une équation de conduction de chaleur a été développée à l'aide d'un code par éléments finis pour modéliser la distribution de chaleur sur les barres d'armature post-installées dans six applications différentes.
Les applications courantes de barres d'armature post-installées peuvent être conçues dans le module de conception Béton-à-Béton de PROFIS Engineering.
Comment les sources de chaleur sont simulées dans le module de conception Béton-à-Béton de PROFIS Engineering
Plusieurs applications peuvent être modélisées pour des conditions d'incendie dans le module de conception Béton-à-Béton de PROFIS Engineering. Les distributions de température sont simulées avec un programme par éléments finis appelé COMOSOL, qui utilise un maillage tridimensionnel. Les informations suivantes expliquent comment PROFIS Engineering utilise ces simulations pour différentes applications dans le module Béton-à-Béton.
Type de connexion : Extension
Application : Dalle à dalle, Mur à mur
Source de chaleur : Une source de chaleur est modélisée pour agir sur toute la longueur de la connexion entre les dalles, ou sur toute la longueur de la connexion entre les murs. Étant donné que toute la longueur d'enfouissement de la barre d'armature post-installée est exposée à une distribution uniforme de la chaleur, la température le long de la barre est supposée constante.
Type de connexion : Extension
Application : Poutre à poutre, Colonne à colonne, Poutre à dalle, Colonne à mur
Source de chaleur : Une source de chaleur est modélisée pour agir de chaque côté de la connexion de la colonne ou de la poutre sur toute la longueur de chaque élément. Étant donné que toute la longueur d'enfouissement de la barre d'armature post-installée est exposée à une distribution uniforme de la chaleur, la température le long de la barre est supposée constante.
Type de connexion : Extension
Application : Dalle à dalle au support / Poutre à poutre au support / Poutre à dalle au support
Source de chaleur : Une source de chaleur est modélisée pour agir sur toute la longueur de la connexion de dalle au support, de poutre au support, ou de poutre à dalle au support. La source de chaleur est appliquée sur les quatre côtés exposés de chaque élément. Étant donné que toute la longueur d'enfouissement de la barre d'armature post-installée est exposée à une distribution uniforme de la chaleur, la température le long de la barre est supposée constante.
Type de connexion : Joint de structure
Application : Dalle à mur, mur à dalle
Source de chaleur : Une source de chaleur est modélisée pour agir sur toute la longueur de la connexion de dalle à mur, ou sur toute la longueur de la connexion de mur à dalle. La source de chaleur est appliquée le long de la longueur de chaque élément. La barre d'armature post-installée est exposée à un gradient de température le long de sa longueur encastrée, qui varie en fonction de la distance par rapport à la source de chaleur agissant sur les surfaces exposées.
Type de connexion : Joint de structure
Application : Poutre à mur, colonne à dalle
Source de chaleur : Une source de chaleur est modélisée pour agir sur toute la longueur de la connexion poutre à mur, ou sur toute la longueur de la connexion colonne à mur. La source de chaleur est appliquée le long de la longueur de chaque élément. La barre d'armature post-installée est exposée à un gradient de température le long de sa longueur encastrée, qui varie en fonction de la distance par rapport à la source de chaleur agissant sur les surfaces exposées.
Type de connexion : Joint de structure
Application : Poutre-à-colonne
Source de chaleur : Une source de chaleur est modélisée pour agir sur toute la longueur du membre de la connexion poutre à colonne. La barre d'armature post-installée est exposée à un gradient de température le long de sa longueur encastrée, qui varie en fonction de la distance par rapport à la source de chaleur agissant sur les surfaces exposées. La température le long de la profondeur encastrée de la barre d'armature au milieu de la colonne diminue car le béton à cet endroit est plus éloigné de la source de chaleur.
Résumé
Les simulations de feu par éléments finis dans le module de conception Béton-à-Béton de PROFIS Engineering
peuvent être utilisées pour modéliser des connexions de barres d'armature post-installées afin de répondre à une classification de résistance au feu particulière. Cette fonctionnalité peut être utilisée en conjonction avec les dispositions de développement et de jonction de l'ACI 318 ou du CSA A23.3.
Resources :
Commencez la conception de barres d'armature post-installées résistantes au feu avec PROFIS Engineering
Pour en savoir plus sur les adhésifs testés au feu de Hilti, consultez son Guide technique sur le renforcement après installation en conditions d'incendie
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