ISO TR 15657-2013 Fire resistance tests - Guidelines for computational structural fire design《耐火试验 结构防火计算机设计指南》.pdf

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1、 ISO 2013 Essais de rsistance au feu Lignes directrices sur la conception statistique des feux de structures Fire resistance tests Guidelines for computational structural fire design Numro de rfrence ISO/TR 15657:2013(F) RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 15657 Premire dition 2013-06-15 ISO/TR 15657:2013(F)ii

2、 ISO 2013 Tous droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2013 Droits de reproduction rservs. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie, laffi

3、chage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pralable. Les demandes dautorisation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou au comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-

4、mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ISO/TR 15657:2013(F) ISO 2013 Tous droits rservs iii Sommaire Page Avant-propos iv Introduction v 1 Domaine dapplication . 1 2 Principes fondamentaux 1 2.1 Principaux objectifs de la conception de la scurit incendie . 1 2.2 Critres de performance

5、s 2 3 Processus de conception 5 3.1 Modle feu . 5 3.2 Modle de transfert thermique . 6 3.3 Modle structural . 7 3.4 Modles combins 7 3.5 Proprits des matriaux . 9 4 Modles feu .13 4.1 Feux normaliss (nominaux) .14 4.2 Feux naturels .15 4.3 Simulation numrique de feux naturels Modles de zones18 4.4 F

6、lux de chaleur reu par la structure20 5 Modles de transferts thermiques pour les calculs des tempratures 22 5.1 Temprature uniforme 23 5.2 chauffement non uniforme .31 5.3 quivalent temps35 6 Calcul des structures .39 6.1 Proprits mcaniques .39 6.2 Proprits thermophysiques .56 6.3 Proprits thermique

7、s des matriaux de protection contre les feux de structures 74 6.4 Mthodes de calcul du comportement aux feux de structures .75 Annexe A (informative) Codes nationaux dingnierie de scurit incendiepour le calcul de structures 81 Bibliographie .82 ISO/TR 15657:2013(F) Avant-propos LISO (Organisation in

8、ternationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique c

9、r cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. L ISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les procdures utili

10、ses pour laborer le prsent document et celles destines sa mise jour sont dcrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents types de documents ISO. Le prsent document a t rdig conformment aux rgles d

11、e rdaction donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2, www.iso. org/directives Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir id

12、entifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. Les dtails concernant les rfrences aux droits de proprit intellectuelle ou autres droits analogues identifis lors de llaboration du document sont indiqus dans lIntroduction et/ou sur la liste ISO des dclarations de brevets reues, www.iso.

13、org/patents Les ventuelles appellations commerciales utilises dans le prsent document sont donnes pour information lintention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation. Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 92, Scurit au feu, sous-comit SC 2,

14、 Endiguement du feu.iv ISO 2013 Tous droits rservs ISO/TR 15657:2013(F) Introduction Au cours des dernires annes, la communaut scientifique a ralis des avances significatives dans la comprhension du comportement au des structues de btiments; on assiste une activit accrue pour llaboration de modles d

15、e calcul capables de dcrire et de prdire bon nombre daspects diffrents de lingnierie de la scurit incendie. Ces recherches ont abouti llaboration de codes de conception pour permettre des ingnieurs de raliser ce type danalyse pouvant tre applique pour se conformer des exigences prescriptives spcifie

16、s dans des rglementations nationales de construction, ou pour dvelopper des stratgies de scurit incendie bases sur les performances et impliquant souvent des analyses informatiques complexes. En particulier, des mthodes danalyse et des modles de calcul ont t dvelopps dans les domaines suivants: ract

17、ion au feu des matriaux; croissance du feu dans un compartiment; feu de compartiment compltement dvelopp; propagation du feu entre btiments; comportement au feu des lments porteurs et de sparation et des structures de btiments; remplissage des enceintes par la fume et dplacement de la fume dans les

18、voies dvacuation et les btiments niveaux multiples; linteraction entre sprinklers et feu, y compris linteraction entre sprinklers et vacuation des fumes; processus dvacuation; et approche systmes pour la scurit incendie globale dun btiment, dans sa forme la plus gnrale, y compris les modles de dvelo

19、ppement dun feu interagissant avec les modles de rponses humaines. Les progrs raliss dans la recherche sur la scurit incendie ont conduit des volutions consquentes dans le domaine des codes, des spcifications et des recommandations concernant lingnierie de scurit incendie. Certaines tendances caract

20、ristiques de ces volutions sont numres ci-dessous: relation amliore entre essais normaliss et scnarios dincendies rels; utilisation accrue des principes de lingnierie de la scurit incendie pour satisfaire aux exigences fonctionnelles et aux critres bass sur les performances; dveloppement de nouvelle

21、s mthodes dessai qui sont, autant que possible, indpendantes des matriaux et lies des phnomnes et proprits bien dfinis; application accrue de la conception analytique base sur la fiabilit; usage tendu dvaluations intgres; et introduction de systmes danalyse oriente buts de la protection active et pa

22、ssibe totale dun btiment. Lune des tendances connaissant lvolution la plus rapide se rapporte la conception de lingnierie contre les feux de structures porteuses et de sparation. Une dtermination analytique de la rsistance au feu des lments de structure est en train dtre accepte de faon plus tendue

23、par les autorits comptentes dans de nombreux pays, comme une alternative aux approches bases sur les spcifications internationales fondes sur les rsultats de lessai normalis de rsistance au feu et la classification associe. Une contribution significative lanalyse des structures de btiments en cas di

24、ncendie a t apporte par le dveloppement des Eurocodes structuraux permettant aux ingnieurs techniciens de suivre des procdures de conception approuves pour lapplication dans des tats-membres individuels. ISO 2013 Tous droits rservs v ISO/TR 15657:2013(F) Vers le milieu des annes 1990, ces codes qui

25、couvraient les Actions du feu et matriaux de structure individuels (structures en bton, structures en acier, structures mixtes acier et bton, structure en bois, ouvrages en maonnerie, structures en aluminium) ont t publis en tant que prnormes europennes (ENV). Ces codes avaient le statut de projet p

26、our le dveloppement et avaient t complts par des documents dapplication nationale (NAD), qui ont permis des tats-membres dattribuer certains facteurs un grand nombre de calculs et de variables dentre des fins dalignement avec lexprience au niveau national. Au cours des cinq dernires annes, des progr

27、s considrables ont t accomplis pour convertir ces prnormes en codes europens de conception destins tre appliqus dans les tats-membres de la Communaut europenne. Les codes sont prsent diviss en deux parties distinctes: une partie normative, laquelle les tats-membres sont tenus de se conformer; une pa

28、rtie informative, habituellement constitue dune srie dannexes dont lacceptation est faire de manire volontaire par des tats-membres individuels. En plus, il existe encore une disposition pour appliquer les paramtres individuels dtermins au niveau national (NDP) afin dassurer un alignement plus troit

29、 avec lexprience au niveau national. Les interactions entre les Eurocodes sont rsumes la Figure 1. Choix des scnarios dincendie de dimensionnement pertinents Eurocode 1: Actions du feu Dtermination de lincendie de dimensionnement correspondant Eurocode 1: Actions du feu Calcul de laugmentation de te

30、mprature de llment de structure Eurocodes 2 6 et 9: Actions du feu Calcul de la rponse mcanique Eurocodes 2 6 et 9: Actions du feu Figure 1 Interaction entre les Eurocodes structuraux Les modles de conception dingnierie contre les feux de structures ont t examins dans la Rfrence 1 et peuvent tre ess

31、entiellement prsents sous la forme simple de trois tapes de conception succinctes illustres la Figure 2:vi ISO 2013 Tous droits rservs ISO/TR 15657:2013(F) Analyse du transfert thermique Analyse structurale Analyse du feu Figure 2 Trois tapes du calcul du comportement au feu Le prsent Rapport techni

32、que examine chacune des tapes ci-dessus sous trois titres distincts. Dans chaque cas, des mthodes appliques au niveau international pour une conception de lingnierie contre les feux de structures sont abordes. Pour les modles feu ou les actions thermiques, le rapport aborde les points suivants: Essa

33、is au four: selon lISO 834: les courbes de combustion de cellulose, de combustion dhydrocarbure, dun feu externe et dun feu couvant. courbes dchauffement dun feu de tunnel selon le RWS (Pays-Bas) et la courbe nationale franaise. Feux naturels: feux monozones ou feux paramtriques, dans la mesure o il

34、s peuvent tre utiliss de faon normalise pour des essais normaliss caractristiques lis loccupation. Cela inclut galement des relations quivalentes en temps pour quantifier des feux rels au cours dune priode quivalente dchauffement lors de lessai de la norme ISO 834. Pour les modles de transfert therm

35、ique, le rapport tudie les points suivants: Transfert thermique pour une distribution uniforme de la temprature Distribution non uniforme de la temprature pour une dimension deux dimensions trois dimensions. Pour les modles structuraux, le rapport aborde les points suivants: Analyse dun lment unique

36、 Analyse densemble de cadres secondaires (cadres secondaires et ensemble dlments) Analyse structurale globale dans laquelle a lieu une redistribution des charges. Le rapport tudie galement des modles mixtes pour lanalyse thermique et structurale ainsi que les performances du verre, des plastiques et

37、 des rsines de structure. Lors de ltude de modles structuraux, des proprits thermophysiques et mcaniques sont prsentes pour chaque matriau porteur. Bien quelles soient, pour la plupart, destines tre utilises dans le calcul de la rponse thermique dans des conditions normalises dchauffement au four, l

38、es mmes proprits seront toujours appropries pour les feux naturels. ISO 2013 Tous droits rservs vii ISO/TR 15657:2013(F) Le prsent Rapport technique fait partie dune srie de Rapports techniques qui fournit des lignes directrices sur les aspects importants des mthodes de calcul de la rsistance au feu

39、 des structures. Les documents y relatifs comprennent: ISO/TR 15655, Rsistance au feu Essais des proprits thermophysiques et mcaniques des matriaux aux tempratures leves pour la conception de lingnierie contre lincendie, ISO /TR 15656, Rsistance au feu Lignes directrices pour valuer laptitude des mo

40、dles mathmatiques simuler le comportement des feux de structures, et ISO/TR 15658, Essais de rsistance au feu Lignes directrices pour la conception et la conduite dessais et de simulations large chelle non bass sur les fours. Dautres documents, produits dans le cadre de lISO/TC 92/SC 2, fournissent

41、des donnes et des informations sur la dtermination de la rsistance au feu. Ces documents comprennent notamment: ISO 834 (toutes les parties), Essais de rsistance au feu lments de construction, ISO/TR 12470, Essais de rsistance au feu Recommandations pour lapplication et lextrapolation des rsultats,

42、ISO/TR 12471, Conception de calcul des feux de structures tat des travaux des modles de calcul et dessais au feu pour la dtermination des donnes de base requises et des besoins du dveloppement ultrieur, et ISO/TR 10158:1991 1) , Principes et analyse servant de base aux mthodes de calcul portant sur

43、la rsistance au feu des lments structuraux. 1) Annule.viii ISO 2013 Tous droits rservs RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 15657:2013(F) Essais de rsistance au feu Lignes directrices sur la conception statistique des feux de structures 1 Domaine dapplication Le prsent Rapport technique donne un aperu gnral des

44、 progrs raliss pour comprendre la manire dont structures ragissent au feu. Ce thme est trait en termes de transfert thermique aux lments de structure principalement partir de variations de feux (de four) nominaux en ce qui concerne la temprature leve, les caractristiques physiques et mcaniques des m

45、atriaux structuraux et de manire dont les informations sont utilises dans lanalyse dlments de structure pour ltat limite du feu. Pour lexamen des scnarios dincendie, le rapport sintresse principalement aux courbes dchauffement normalises, mais il inclut la base des courbes caractristiques qui pourro

46、nt lavenir tre adopte dune manire normalise. Une rfrence est lquivalent temps en tant que mthodologie reconnue utilise pour relier un feu naturel ou caractristique une priode quivalente dchauffement dans lessai au four de lISO 834. Le prsent Rapport technique est le rsultat de llaboration des Euroco

47、des structuraux destins tre appliqus par les tats membres au sein de la Communaut europenne. Ces codes permettent aux ingnieurs techniciens de suivre des procdures de conception approuves pour lapplication dans des tats membres, indpendamment du fait quil sagisse ou non de projets de construction lintrieur ou lextrieur de leurs de propres frontires nationales. Les codes structuraux a