Quelle est la résistance au feu d’une charpente métallique ?

À partir de 400 °C, sa résistance peut être affectée. Cependant, des traitements spécifiques et une construction adéquate peuvent contribuer à renforcer la stabilité de l'ossature métallique en cas d'incendie. Zoom sur la résistance au feu d’une charpente métallique.

Lorsqu'ils sont soumis à une augmentation de température, tous les matériaux de construction voient leur résistance diminuer, y compris l'acier. Ce dernier, bien qu'incombustible, perd tout ou partie de sa résistance au-delà de 550 °C, mais retrouve sa pleine résistance après refroidissement.

Concrètement, face au feu, l'acier présente les caractéristiques suivantes :

Incombustibilité : L'acier ne brûle pas, n'alimente pas le feu et ne génère pas de vapeurs toxiques ni de fumée.

Résistance : Sa résistance est reconnue, permettant des grandes portées par rapport à d'autres matériaux. 

Bon à savoir : Bien que sa résistance puisse varier sous l'effet de la chaleur, l'acier est le seul matériau à retrouver ses niveaux de performance après refroidissement, facilitant les diagnostics de sécurité appréciés par les compagnies d'assurance.

Ductilité : L'acier a la capacité de se déformer plastiquement avant rupture, offrant une prédiction de la cinétique de ruine et renforçant la sécurité des personnes.

Homogénéité et isotropie : Les pièces d'acier ont des performances régulières, leur fabrication en usine sous contrôle qualité garantit un comportement prévisible par calcul et quantifiable.

Les réglementations encadrant la stabilité des structures métalliques et des structures en acier en cas d'incendie varient en fonction du type de bâtiment. Autrement dit, les normes diffèrent entre les Établissements Recevant du Public (ERP) et les habitations individuelles, chacun devant respecter des exigences spécifiques.

Mais dans tous les cas, la résistance au feu d'une ossature métallique ou d'une charpente est soumise à des normes strictes visant à assurer la sécurité et la stabilité de la construction en cas d'incendie.

La directive commune à tous les matériaux impose des critères relatifs : 

• à la résistance mécanique ; 
• à la stabilité des produits de construction ; 
• ainsi qu’à la résistance au feu. 

Elle demande une ténacité face aux charges exercées sur la construction et une résistance au feu pendant une durée déterminée. 

Ces normes visent à garantir : 

• que les personnes présentes dans le bâtiment puissent évacuer en toute sécurité ; 
• et que les équipes de secours puissent intervenir sans risque d'effondrement. 

La loi exige aussi la limitation de la propagation du feu et de la fumée à l'intérieur du bâtiment et vers les structures voisines.

Bon à savoir : Pour les ERP, des règles spécifiques doivent être respectées, concernant notamment la conception, les dispositifs d'alarme et d'évacuation. Ces règles varient en fonction du type d'ERP et du nombre de personnes présentes.

Les mesures anti-feu à mettre en place pour les bâtiments métalliques peuvent être de deux sortes : actives ou passives. 

Les mesures actives

Les mesures actives englobent toutes les actions visant à détecter et, dans la mesure du possible, contenir un début d'incendie. Cela comprend : 

• Les détecteurs de fumée et les systèmes d'alarme ; 
• Les systèmes sprinklers et les extincteurs ; 
• Les dispositifs d'évacuation des fumées et de la chaleur (désenfumage) ; 
• La réduction du taux d'oxygène (dans certains bâtiments industriels) ; 
• Et les moyens de communication pour alerter les Centres d'Incendie et de Secours. 

Les dispositifs passifs

Les dispositifs passifs, intégrés à la structure, visent à ralentir l'échauffement et la propagation du feu. Cela comprend :

• Le cantonnement ; 
• Le compartimentage (murs, planchers, plafonds, portes, etc.) ; 
• Ainsi que tous les moyens de protection des structures : l'encoffrement, le flocage, la peinture intumescente ou encore l'utilisation de matériaux mixtes.

Une structure métallique peut être protégée contre le feu de plusieurs manières, voici les différents traitements possibles.

Les traitements de protection contre les incendies

Les plaques 

Les plaques jouent un rôle important dans l'isolation thermique de la structure contre les effets du feu. Elles permettent à la structure de maintenir ses charges pendant la durée nécessaire, qui varie de trente minutes à quatre heures. On distingue deux catégories de produits : 

• les produits de faible densité minérale (inférieure à 180 kg/m3) ; 
• et les produits de forte densité à base de matériaux : le plâtre, la vermiculite ou encore le silicate de calcium.

Ces produits sont faciles à installer, se fixant à l'aide d'agrafes, de clous, de vis ou de colles spéciales. L'épaisseur dépend de la résistance au feu nécessaire, du facteur de massivité A/V et de la température critique.

Les produits projetés

Les produits projetés sont utilisés sur des éléments de structure non apparents, tels que les plafonds suspendus ou les poutres en treillis. Composés de plâtre, de vermiculite ou de mélanges, ils se présentent sous forme fibreuse ou pâteuse et s'appliquent par projection ou en tant qu'enduit.

Ce système, peu coûteux et à mise en œuvre rapide, convient à la protection de détails constructifs complexes. Cependant, le contrôle de l'épaisseur peut être difficile, et le flocage fibreux n'est pas propre et nécessite donc l'utilisation d'équipements de protection sanitaire.

Les peintures intumescentes

Les peintures intumescentes sont utilisées pour les structures apparentes nécessitant une résistance au feu raisonnable. Leur application est simple et elles combinent souvent : 

• des propriétés anticorrosion ; 
• et des propriétés de protection antifeu.

Bon à savoir : La plupart de ces produits ne conviennent pas à une application extérieure ou en milieu humide.

Outre les traitements de surface, il est possible de protéger une charpente métallique du feu au moment de la construction. 

Les structures mixtes

La structure mixte consiste à combiner la structure en acier avec du béton. Par exemple, il peut s’agir d’un tube enrobé ou rempli de béton ou une poutrelle enrobée sur l'aile. Cette approche peut notamment être utilisée pour les sols dans le cas de bâtiments à forte charge.

Selon la réalisation et la géométrie choisie, cette méthode offre une protection au feu allant de trente minutes à quatre heures. Elle représente une solution économiquement viable, mais sa mise en œuvre requiert des compétences spécifiques dans le domaine de l'acier et du béton.

Les planchers à poutres intégrées

Les systèmes de plancher à poutres intégrées sont utilisés depuis plusieurs années en Scandinavie et commencent à être adoptés en France. Ils sont composés de profilés métalliques, dont l'aile inférieure sert de support à des dalles de béton préfabriquées ou à des tôles nervurées de grande hauteur statique.

Ces planchers complets ont une faible épaisseur (environ 300 mm) et offrent une résistance au feu d'environ une heure. Bien que les coûts unitaires au mètre carré soient plus élevés que ceux d'une dalle conventionnelle, ils restent compétitifs.

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