Fire safety engineering — Performance of structures in fire

ISO/TS 24679:2010 provides a methodology for assessing the performance of structures in the built environment when exposed to a real fire. ISO/TS 24679:2010, which follows the principles outlined in ISO 23932, provides a performance-based methodology for engineers to assess the level of fire safety of new or existing structures.

Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des structures en situation d'incendie

L'ISO/TS 24679:2010 fournit une méthodologie pour l'évaluation de la performance des structures dans un ouvrage exposé à un incendie réel. L'ISO/TS 24679:2010, qui suit les principes définis dans l'ISO 23932, fournit une méthodologie fondée sur les performances utile aux ingénieurs pour l'évaluation du niveau de sécurité incendie des structures, neuves ou existantes.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
09-Mar-2011
Withdrawal Date
09-Mar-2011
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
04-Feb-2019
Completion Date
04-Feb-2019
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Technical specification
ISO/TS 24679:2011 - Fire safety engineering -- Performance of structures in fire
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ISO/TS 24679:2011 - Ingénierie de la sécurité incendie -- Performance des structures en situation d'incendie
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Standards Content (sample)

TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 24679
First edition
2011-03-15
Fire safety engineering — Performance of
structures in fire
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des structures en
situation d'incendie
Reference number
ISO/TS 24679:2011(E)
ISO 2011
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TS 24679:2011(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO/TS 24679:2011(E)
Contents Page

Foreword ............................................................................................................................................................iv

Introduction.........................................................................................................................................................v

1 Scope......................................................................................................................................................1

2 Normative references............................................................................................................................1

3 Terms and definitions ...........................................................................................................................1

4 Design strategy for fire safety of structures.......................................................................................2

4.1 Design process for fire safety of structures.......................................................................................2

4.2 Objectives and functional requirements for fire safety of structures..............................................5

4.3 Performance criteria for fire safety of structures ..............................................................................6

4.3.1 Performance criteria to limit fire spread (compartmentation) ..........................................................6

4.3.2 Performance criteria to limit structural damage (structural stability) .............................................7

5 Quantification of the performance of structures in fire.....................................................................7

5.1 Fire performance of structures — Design process ...........................................................................7

5.2 Scope of the project for fire safety of structures.............................................................................11

5.2.1 Built-environment characteristics .....................................................................................................11

5.2.2 Fuel loads.............................................................................................................................................11

5.2.3 Mechanical actions..............................................................................................................................11

5.3 Identifying objectives, functional requirements and performance criteria for fire safety of

structures .............................................................................................................................................11

5.4 Trial design plan for fire safety of structures...................................................................................12

5.5 Design fire scenarios and design fires .............................................................................................12

5.5.1 General .................................................................................................................................................12

5.5.2 Design fire scenarios ..........................................................................................................................12

5.5.3 Design fires (thermal actions)............................................................................................................13

5.6 Thermal response of the structure....................................................................................................14

5.7 Mechanical response of the structure...............................................................................................15

5.8 Assessment against the fire safety objectives ................................................................................16

5.9 Documentation of the design for fire safety of structures..............................................................16

5.10 Factors and influences to be considered in the quantification process.......................................17

5.10.1 Material properties ..............................................................................................................................17

5.10.2 Effect of continuity and restraint (interaction between elements and materials).........................18

5.10.3 Use of test results ...............................................................................................................................19

5.10.4 Fire spread routes ...............................................................................................................................19

6 Guidance on use of engineering methods........................................................................................22

6.1 Using calculation methods.................................................................................................................23

6.2 Using experimental methods .............................................................................................................23

6.3 Using engineering judgment..............................................................................................................24

Bibliography......................................................................................................................................................25

© ISO 2011 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TS 24679:2011(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a

technical committee may decide to publish other types of normative document:

⎯ an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in

an ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members

of the parent committee casting a vote;

⎯ an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical

committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting

a vote.

An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years in order to decide whether it will be confirmed for a

further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. If the ISO/PAS or ISO/TS is

confirmed, it is reviewed again after a further three years, at which time it must either be transformed into an

International Standard or be withdrawn.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO/TS 24679 was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire safety

engineering.
iv © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO/TS 24679:2011(E)
Introduction

Fire is an extreme loading condition for structures, which can lead to significant effects on people, property

and the environment. Part of the fire safety design of a built environment arises out of the need to provide

design strategies that minimize the occurrence and spread of fire and its impact on life, property and the

environment. Fire safety of structures is one important component of an overall fire safety design strategy.

The role of fire safety of structures is to ensure that elements of a structure (separating and structural

elements) within a built environment are capable of preventing or delaying fire spread and structural failure so

that the fire safety objectives, such as safety of life (for occupants and firefighters), conservation of property,

continuity of operations, preservation of heritage and protection of the environment, are not compromised.

Traditionally, most designs for the fire safety of structures have been based on prescriptive requirements set

by building regulations, building codes and associated standards. In prescriptive regulation, this is also known

as fire resistance. The evaluation of fire resistance of construction elements is mainly determined by fire tests

that involve:

⎯ a single fire represented by a standard time-temperature curve (such as that given in ISO 834-1); and

⎯ isolated elements or assemblies with defined boundary conditions and sizes.

Standard fire tests apply to fires with an inexhaustible fuel supply, where no distinction is made between

enclosure size and ventilation, and which do not take into account realistic structural loads, the redistribution

of load or conditions of structural restraint. Such an assessment method is only able to provide a comparative

rating of the construction products but cannot furnish all the information required to make a fire safety analysis

of a given built environment (e.g. smoke leakage, other types of fire, treatment of a full structure).

With the recent advances in fire safety engineering and the opportunity for designers to take advantage of an

engineering approach when evaluating the performance of structures in fire, it is becoming necessary to:

⎯ refine the philosophy covered by the fire safety of structures, in the case of real fires, with respect to the

whole structure;

⎯ move beyond the sole consideration of individual elements and include the behaviour of the entire

structural system;
⎯ consider realistic load conditions; and
⎯ include the cooling phase of the fire.

This Technical Specification provides a methodology for applying an engineering approach to the assessment

of fire performance of structures in real fires. In such an approach, the solutions are based on principles of

reason, judgement, science, engineering and practicability. A rational approach offers many benefits,

including:

⎯ the provisions for better and more reliable fire safety in the built environment;

⎯ potential cost-effective fire safety measures and more options with regard to the choice of these

measures; and

⎯ better communication with other professionals involved in the design, construction process and approval

process.

This Technical Specification is intended for use by fire safety practitioners who employ performance-based

design methods. Examples of users include fire safety engineers and structural engineers as well as

© ISO 2011 – All rights reserved v
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ISO/TS 24679:2011(E)

authorities having jurisdiction, such as authority officials, fire service personnel and code developers. It is

expected that users of this Technical Specification are appropriately qualified and competent in the fields of fire

safety and structural engineering. It is particularly important that the users understand the limitations of any

methodology used.

In addition to the standard clauses (Clauses 1, 2, 3 and Bibliography), this Technical Specification includes the

following clauses:

⎯ Clause 4 provides generic ways of describing design strategies for the fire safety of structures;

⎯ Clause 5 presents the quantification of the performance of structures in fire, which includes guidance on

the steps and engineering methods used to predict the thermal and mechanical responses of structural

and separating elements exposed to fire and thereby evaluate the potential for fire spread and structural

failure. Also included is a description of the factors that should be taken into consideration in the

assessment and quantification process, namely fire spread paths and material properties at elevated

temperatures;
⎯ Clause 6 gives guidance on the use of the different quantification methods.
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 24679:2011(E)
Fire safety engineering — Performance of structures in fire
1 Scope

This Technical Specification provides a methodology for assessing the performance of structures in the built

environment when exposed to a real fire.

This Technical Specification, which follows the principles outlined in ISO 23932, provides a performance-based

methodology for engineers to assess the level of fire safety of new or existing structures.

NOTE The fire safety of structures is evaluated through an engineering approach based on the quantification of the

behaviour of a structure for the purpose of meeting fire safety objectives and can cover the entire time history of a real fire

(including the cooling phase), and its consequences related to fire safety objectives such as life safety, property protection

and/or environmental protection.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced

document (including any amendments) applies.

ISO 834-1:1999, Fire-resistance tests — Elements of building construction — Part 1: General requirements

ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 23932, Fire safety engineering — General principles
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943, ISO 23932 and the following

apply.
3.1
building element
integral part of a built environment

NOTE This includes floors, walls, beams, columns, doors, and penetrations, but does not include contents.

3.2
function

role and actions assigned to, or required or expected of, various parts of a structure to achieve a specified

objective or task
3.3
load-bearing element
structural element
building element that is designed to carry loads besides its own weight
© ISO 2011 – All rights reserved 1
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ISO/TS 24679:2011(E)
3.4
mechanical actions

defined force impacts on other elements due to strain or stress redistribution within a structure, or part of a

structure, in fire
3.5
non-load-bearing element
building element that is not designed to carry loads besides its own weight
3.6
reliability

ability of a structure or structural element to fulfil the specific requirements, including working life, for which it

has been designed
3.7
structure

assembly of materials forming a construction for occupancy or use to serve a specific purpose

NOTE This includes, but is not limited to, buildings, open platforms, bridges, roof assemblies over open storage or

process areas, tents, air-supported structures, and grand stands.
3.8
structural fire performance

extent to which a structure or structural element fulfils the specific requirements, including working life, for

which it has been designed, when exposed to fire for a given time
3.9
thermal actions

description of the variation of temperatures or heat fluxes as a function of time in an enclosure

NOTE These temperatures or heat fluxes depend on fire load density, fuel arrangement, geometry of and openings

within the enclosure.
4 Design strategy for fire safety of structures
4.1 Design process for fire safety of structures

Although many countries are still delivering fire safety design of structures based on prescriptive requirements

and standardized tests, there has recently been a move towards using calculation methods to estimate the

performance of structures in fires. This is due to an enhanced understanding of the behaviour of structures in

fire and improved knowledge of thermal and mechanical responses of structures at elevated temperatures.

This understanding and knowledge enables better simulation of what would happen in a built environment

during real fires. However, many of the calculation methods are still at a stage where they replace

conventional fire tests in a bid to overcome the drawbacks of testing. Most of the existing calculation methods

are simple models applicable to isolated elements and assemblies and cover mainly:

⎯ load-bearing fire performance for common construction materials such as steel, concrete and timber;

⎯ heat transfer, by conduction, through non-load-bearing separating elements, when the thermal properties

of the component materials are known.

These simple calculation methods, just like the standard tests, are only able to provide data for ranking the

various elements based on their ability to resist a conventional fire, although they do make accounting for

some more specific parameters easier. They do not provide the necessary tools for assessing the

performance of a structure in various possible real-fire scenarios, such as localized or fully developed fires,

including the cooling phase that could lead to certain failure mechanisms. For this reason, the current design

approach for fire safety of a structure and its elements is still based on crude assumptions, which could lead to

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ISO/TS 24679:2011(E)

limited flexibility in design as well as very little or no opportunity for accurate optimization of fire safety

measures in a built environment.

However, it is being made increasingly possible to either use advanced calculation or develop simplified

calculation to deal with the behaviour of structure in real-fire situations.

This Technical Specification provides a methodology for applying an engineering approach to the assessment

of fire performance of structures in real fires. An engineering approach for the design of fire safety of

structures includes:

⎯ defining the built-environment characteristics, including geometry, actions, materials, etc.;

⎯ identifying clear objectives for the fire safety of structures;

⎯ identifying performance criteria for elements of construction in the context of the objectives for fire safety

of structures;

⎯ considering design fire scenarios that could develop in the built environment and challenge the structure

and the enclosure boundaries;

⎯ assessing the fire performance of the built environment (load-bearing and non-load-bearing) elements

and the structure as a whole system;

⎯ examining the fire performance of the structure against the identified objectives and established

performance criteria by taking into account realistic design fire scenarios.

Figure 1 is a flow chart showing the overall design process for the fire safety of structures. More details are

provided in Clause 5 on quantification.
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ISO/TS 24679:2011(E)
Scope of the project for
Reconsider the scope
structural fire safety (See 5.2
of the project
for details about the scope)
Identify structural fire safety Reconsider non-mandatory
objectives, functional objectives, functional
requirements, requirements and
and performance criteria performance criteria
Specify a trial design plan Reconsider the
for fire safety of structures design
Determine design fire
scenarios and design fires
Evaluate the thermal
response of the structure
Evaluate the mechanical
response of the structure
Are objectives and
performance criteria satisfied ?
Yes
Document the design
Figure 1 — Fire safety of structures — Design process
4 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO/TS 24679:2011(E)
4.2 Objectives and functional requirements for fire safety of structures

Conducting a rational fire safety design of structures requires the establishment of fire safety objectives and

functional requirements.

The fire safety objectives usually address life safety, conservation of property, continuity of operations,

preservation of heritage, and protection of the environment (singly or in combination).

The functional requirements for providing fire safety of structures, usually stated in terms of compartmentation,

integrity and stability of the structure, are outlined as follows:
a) Compartmentation for the prevention or limitation of fire spread

1) Prevent or limit fire spread within the built environment. As a result of the fire dynamics, but also due

to pressure, thermomechanical deformation and heat transfer through components of the structure,

fire (flames and smoke) can spread to other enclosures within the built environment, endangering life

safety and adversely affecting the value of the built environment and its contents. In this case, a built

environment is divided into fire enclosures (concept of compartmentation) with barriers (usually floors

or walls), which contain the fire in the enclosure in which the fire originated.

2) Prevent or limit fire spread to other built environments and outside the built environment. Enclosure

boundary walls, floors and roofs may contribute to such fire spread, either as a secondary fuel source

for fire located on the outside of the built environment, where adjacent built environments and the

natural environment are exposed, or through enclosure failure, creating a path for an interior fire to

vent to the outside, again exposing adjacent built environments and the natural environment. The

hazard is greater in presence of materials that can sustain more intense fires or more toxic or

corrosive pyrolytic products, for example in the case of a warehouse containing hazardous materials

or a chemical processing facility that uses or produces hazardous materials. Consequently,

enclosure boundary walls, floors and roofs should provide sufficient fire performance to resist

secondary ignition and to contain an interior fire. Another strategy consists in placing the built

environment at sufficient distance from any potential exposure to prevent any significant risk of fire

spread.

3) Maintain the integrity of the separating elements of the built environment. This provision aims to

increase the time available for escape, protect escape routes, facilitate firefighter access during

rescue operations, limit the area of possible loss, reduce the impact of fire on the structure and its

contents, separate different occupancies, isolate hazards, and contain releases of hazardous

materials (during a fire and even after the fire).

b) Integrity and stability of the structure for the prevention or limitation of structural failure

1) Prevent or limit structural failure. For various reasons, including thermal deformation (expansion and

contraction) and reduction of strength and stiffness resulting from heating exposed components of

the structure, collapse may occur in one of two ways: through failure of heated portions of the

structure or through failure involving non-heated portions of the structure. Collapse due to either

mechanism creates a dangerous situation with respect to life safety (if anyone remains inside the

building) and property protection. Even in the absence of collapse, deformation may still affect exit

paths, endangering life safety, and may cause considerable property damage. Therefore, structural

elements should have sufficient structural fire performance (in terms of both integrity and stability) to

prevent or delay failure. Prevention of collapse and/or limitation of deformation is essential for load-

bearing structural members and for load-bearing barriers, which also provide containment. The main

load-bearing structural elements, and secondary elements, which support or provide stability to

barriers or main members, shall be given structural fire performance.

2) Maintain the integrity and/or limit the deformation of the structural elements of the built environment.

For the above-stated objectives and functional requirements for fire safety of structures, the time needed to

achieve the objectives may be defined by the interested and affected parties as the time to complete burnout,

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ISO/TS 24679:2011(E)

the time to complete evacuation or the time for the fire department to respond to and start controlling a fire.

These are some examples and the interested and affected parties may specify other times.

In satisfying the functional requirements, consideration should be given to the existence of active and passive

fire control systems and their effectiveness.
4.3 Performance criteria for fire safety of structures

Performance criteria are used to determine whether the objectives and functional requirements for the fire

safety of structures have been satisfied.

Some candidate criteria for the fire performance of structures may be inferred from existing criteria employed

in standard fire resistance tests in accordance with ISO 834-1. However, such criteria are generally expressed

in prescriptive terms for a single element rather than in performance terms of a single element or the whole

structure. In addition, although these performance criteria may still be useful, it is necessary to question their

relevance and the way in which they are measured.

To allow for a more realistic assessment when using fire safety engineering design and analysis, performance

criteria should not be stated as fixed values, in accordance with ISO 834-1, but should be expressed in terms

of the fire safety and protection of people, property and contents, and the environment, and should take into

account the interaction between the different elements within the structure.

Existing and new (relevant or more representative) performance criteria may be separated into categories:

a) to limit the harm or damage due to fire spreading, using compartmentation (through separating elements

and structural elements);

b) to limit the harm or damage due to the collapse of structural elements (for partial or total collapse).

The criteria relating to these two groups are presented in 4.3.1 and 4.3.2.
4.3.1 Performance criteria to limit fire spread (compartmentation)

The existing performance criteria relate to those found in ISO 834-1 and are as follows:

⎯ Insulation criteria: in the form of a limited temperature rise of 140 °C on average, reaching a maximum of

180 °C, on the unexposed side of separating (load-bearing and non-load-bearing) elements. These limiting

values are generally a very conservative means of assessing the risk of fire spread.

⎯ Integrity criteria: assessed by igniting a cotton pad or through gaps formed through separating (load-

bearing and non-load-bearing) elements. Neither the cotton pad test nor the gap test provides sufficient

quantitative data.

The new (relevant) performance criteria are concerned with setting limit values so that enclosure boundaries

meet the objectives and functional requirements for the fire safety of structures.

⎯ A criterion for limiting heat transfer through separating (load-bearing and non-load-bearing) elements (or

the surface temperature of the boundaries of adjacent enclosures), and thermal radiation emanating from

thes
...

SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 24679
Première édition
2011-03-15
Ingénierie de la sécurité incendie —
Performance des structures en situation
d'incendie
Fire safety engineering — Performance of structures in fire
Numéro de référence
ISO/TS 24679:2011(F)
ISO 2011
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ISO/TS 24679:2011(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
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ISO/TS 24679:2011(F)
Sommaire Page

Avant-propos .....................................................................................................................................................iv

Introduction.........................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ..........................................................................................................................1

2 Références normatives.........................................................................................................................1

3 Termes et définitions ............................................................................................................................1

4 Stratégie de conception pour la sécurité incendie des structures ..................................................2

4.1 Processus de conception pour la sécurité incendie des structures ...............................................2

4.2 Objectifs et exigences fonctionnelles de sécurité incendie des structures ...................................5

4.3 Critères de performance pour la sécurité incendie des structures .................................................6

4.3.1 Critères de performance pour limiter la propagation du feu (compartimentage)...........................6

4.3.2 Critères de performance pour limiter les dommages structuraux (stabilité structurale)..............7

5 Quantification de la performance des structures en situation d'incendie ......................................8

5.1 Tenue au feu des structures — Processus de conception...............................................................8

5.2 Domaine d'application du projet relatif à la sécurité incendie des structures .............................11

5.2.1 Caractéristiques de l'ouvrage ............................................................................................................11

5.2.2 Charges calorifiques...........................................................................................................................11

5.2.3 Actions mécaniques............................................................................................................................11

5.3 Identification des objectifs, exigences fonctionnelles et critères de performance pour la

sécurité incendie des structures .......................................................................................................12

5.4 Projet de conception pour la sécurité incendie des structures .....................................................12

5.5 Scénarios d'incendie de dimensionnement et feux de calcul ........................................................12

5.5.1 Généralités ...........................................................................................................................................12

5.5.2 Scénarios d'incendie de dimensionnement .....................................................................................12

5.5.3 Feux de calcul (actions thermiques) .................................................................................................13

5.6 Réponse thermique de la structure...................................................................................................15

5.7 Réponse mécanique de la structure..................................................................................................16

5.8 Évaluation par rapport aux objectifs de sécurité incendie .............................................................16

5.9 Documentation de la conception pour la sécurité incendie des structures .................................17

5.10 Facteurs et influences à prendre en compte au cours du processus de quantification .............18

5.10.1 Propriétés des matériaux....................................................................................................................18

5.10.2 Effet de la continuité et du maintien (interaction entre les éléments et les matériaux)...............19

5.10.3 Utilisation des résultats d'essai.........................................................................................................19

5.10.4 Voies de propagation du feu ..............................................................................................................20

6 Lignes directrices sur l'utilisation des méthodes d'ingénierie.......................................................23

6.1 Utilisation des méthodes de calcul ...................................................................................................23

6.2 Utilisation des méthodes expérimentales.........................................................................................24

6.3 Utilisation du jugement d'expert........................................................................................................25

Bibliographie.....................................................................................................................................................26

© ISO 2011 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TS 24679:2011(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité

technique peut décider de publier d'autres types de documents normatifs:

⎯ une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans

un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des

membres votants du comité dont relève le groupe de travail;

⎯ une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique

et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.

Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois

nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou

ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa

transformation en Norme internationale soit de son annulation.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO/TS 24679 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4,

Ingénierie de la sécurité incendie.
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ISO/TS 24679:2011(F)
Introduction

L'incendie représente une condition de mise en charge extrême pour les structures, qui peut avoir des effets

significatifs sur les personnes, les biens et l'environnement. Une partie de la conception en sécurité incendie

d'un ouvrage s'intéresse à la nécessité de fournir des stratégies de conception permettant de réduire au

minimum l'occurrence et la propagation du feu, ainsi que son impact sur les personnes, les biens et

l'environnement. La sécurité incendie des structures est une composante importante de la stratégie globale

de conception en sécurité incendie. Le rôle de la sécurité incendie des structures est de s'assurer que les

éléments d'une structure (éléments séparatifs et éléments structuraux) dans un ouvrage sont en mesure

d'empêcher ou de retarder la propagation du feu et la ruine structurale afin de ne pas compromettre les

objectifs de sécurité incendie, tels que la sécurité des personnes (pour les occupants et les pompiers), la

sauvegarde des biens, la continuité des activités, la conservation du patrimoine et la préservation de

l'environnement.

Traditionnellement, la plupart des conceptions pour la sécurité incendie des structures reposent sur des

exigences prescriptives établies par les réglementations, les codes de construction et les normes associées.

Dans le domaine des prescriptions, on parle également de résistance au feu. La résistance au feu des

éléments de construction est principalement évaluée par le biais d'essais au feu impliquant:

⎯ un seul feu représenté par une courbe température-temps normalisée (telle que celle fournie dans

l'ISO 834-1); et

⎯ des éléments ou assemblages isolés présentant des conditions aux limites et des tailles définies.

Les essais au feu normalisés s'appliquent à un incendie avec une alimentation en combustible inépuisable,

pour lequel aucune distinction n'est faite au niveau de la taille de l'enceinte et de la ventilation, et qui ne tient

pas compte des charges structurales réalistes, de la redistribution de la charge ou des conditions de maintien

structural. Une telle méthode d'évaluation ne peut fournir qu'une valeur comparative des produits de

construction, mais n'est pas en mesure de fournir toutes les informations nécessaires pour réaliser l'analyse

de la sécurité incendie d'un ouvrage donné (par exemple fuite de fumée, autres types d'incendie, traitement

d'une structure complète).

Étant donné les progrès récents dans le domaine de l'ingénierie de la sécurité incendie et la possibilité pour

les concepteurs d'adopter une approche d'ingénierie pour évaluer la performance des structures en situation

d'incendie, il devient nécessaire:

⎯ de repenser la philosophie de sécurité incendie des structures, en situation d'incendies réels, par rapport

à la structure complète;

⎯ de ne plus prendre en compte uniquement des éléments individuels mais d'inclure le comportement de

l'ensemble du système structural;
⎯ d'envisager des conditions de charge réalistes; et
⎯ d'inclure la phase de refroidissement de l'incendie.
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ISO/TS 24679:2011(F)

La présente Spécification technique fournit une méthodologie pour l'application d'une approche d'ingénierie à

l'évaluation de la tenue au feu des structures en situation d'incendies réels. Dans le cadre d'une telle

approche, les solutions reposent sur les principes de la raison, du jugement, de la science, de l'ingénierie et

de la faisabilité. Une approche rationnelle présente de nombreux avantages, notamment:

⎯ des dispositions pour améliorer la sécurité incendie de l'ouvrage et sa fiabilité;

⎯ des mesures potentielles de sécurité incendie économiquement adaptées et davantage de possibilités

quant au choix de ces mesures; et

⎯ une meilleure communication avec d'autres professionnels impliqués dans la conception, le processus de

construction et le processus d'approbation.

La présente Spécification technique est destinée à être utilisée par les professionnels de la sécurité incendie

qui ont recours à des méthodes de conception basées sur les performances. Ces utilisateurs peuvent être des

ingénieurs en sécurité incendie et des ingénieurs structures, les autorités administratives, par exemple les

fonctionnaires, les services de secours et les développeurs de code. Les utilisateurs de la présente

Spécification technique doivent être suffisamment qualifiés et compétents dans les domaines de la sécurité

incendie et de l'ingénierie des structures. Il est particulièrement important que les utilisateurs comprennent les

limitations des méthodologies employées.

Outre des articles généraux (Articles 1, 2, 3 et Bibliographie), la présente Spécification technique comprend les

articles suivants:

⎯ l'Article 4 indique des méthodes génériques pour décrire les stratégies de conception pour la sécurité

incendie des structures;

⎯ l'Article 5 présente la quantification de la performance des structures en situation d'incendie, qui

comprend des lignes directrices sur les étapes et les méthodes d'ingénierie permettant de prévoir la

réponse thermique et mécanique des éléments structuraux et séparatifs exposés au feu et donc d'évaluer

le potentiel de propagation du feu et de ruine structurale. Il fournit également une description des facteurs

qu'il convient de prendre en compte pour l'évaluation et le processus de quantification, notamment les

voies de propagation du feu et les propriétés des matériaux à température élevée; et

⎯ l'Article 6 fournit des lignes directrices sur l'utilisation des différentes méthodes de quantification.

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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 24679:2011(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des
structures en situation d'incendie
1 Domaine d'application

La présente Spécification technique fournit une méthodologie pour l'évaluation de la performance des

structures dans un ouvrage exposé à un incendie réel.

La présente Spécification technique, qui suit les principes définis dans l'ISO 23932, fournit une méthodologie

fondée sur les performances utile aux ingénieurs pour l'évaluation du niveau de sécurité incendie des

structures, neuves ou existantes.

NOTE La sécurité incendie des structures est évaluée selon une approche d'ingénierie reposant sur la quantification

du comportement d'une structure dans le but d'atteindre les objectifs de sécurité incendie et peut couvrir le déroulement

complet d'un incendie réel (y compris la phase de refroidissement) et ses conséquences liées aux objectifs de sécurité

incendie tels que la sécurité des personnes, la sauvegarde des biens ou la préservation de l'environnement.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les

références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 834-1:1999, Essai de résistance au feu — Éléments de construction — Partie 1: Exigences générales

ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 23932, Ingénierie de la sécurité incendie — Principes généraux
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13943, l'ISO 23932 ainsi

que les suivants s'appliquent.
3.1
élément de construction
partie intégrante d'un ouvrage

NOTE Ce terme comprend les planchers, les murs, les poutres, les poteaux, les portes et les éléments traversants, à

l'exclusion du contenu.
3.2
fonction

rôle et actions attribués aux différentes parties d'une structure ou qui sont nécessaires ou attendus pour

réaliser un objectif ou une tâche spécifié(e)
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ISO/TS 24679:2011(F)
3.3
élément porteur
élément structural

élément de construction conçu pour supporter des charges en plus de son propre poids

3.4
actions mécaniques

impacts de forces définies sur d'autres éléments en raison de la redistribution des déformations ou des

contraintes dans une structure ou une partie de structure en situation d'incendie

3.5
élément non porteur

élément de construction non conçu pour reprendre des charges en plus de son propre poids

3.6
fiabilité

capacité d'une structure ou d'un élément structural à satisfaire aux exigences spécifiques pour lesquelles

il/elle a été conçu(e), notamment la durée de vie
3.7
structure

assemblage de matériaux formant une construction prévue pour être occupée ou utilisée à des fins

spécifiques

NOTE La structure inclut entre autres les bâtiments, les plateformes ouvertes, les ponts, les toitures sur des zones

de stockage ou de traitement ouvertes, les tentes, les structures gonflables et les grands stands.

3.8
tenue au feu structurale

mesure dans laquelle une structure ou un élément structural satisfait aux exigences spécifiques pour

lesquelles il/elle a été conçu(e), notamment la durée de vie, pendant une durée donnée d'exposition au feu

3.9
actions thermiques

description de la variation en fonction du temps des températures ou des flux thermiques dans une enceinte.

NOTE Ces températures ou flux thermiques dépendent de la densité de charge calorifique, de la disposition du

combustible, des ouvertures dans une enceinte et de leur géométrie.
4 Stratégie de conception pour la sécurité incendie des structures
4.1 Processus de conception pour la sécurité incendie des structures

Bien que de nombreux pays réalisent encore la conception de la sécurité incendie des structures en fonction

d'exigences prescriptives et d'essais normalisés, le recours à des méthodes de calcul pour estimer la

performance des structures en situation d'incendie s'est récemment intensifié. Cette tendance est due à une

meilleure compréhension du comportement des structures en situation d'incendie et à l'amélioration des

connaissances en matière de réponses thermiques et mécaniques des structures à température élevée. Cette

compréhension et ces connaissances permettent de mieux simuler ce qui se produirait dans un ouvrage

pendant des incendies réels. Toutefois, un grand nombre de ces méthodes de calcul en sont encore au stade

où elles remplacent les essais au feu traditionnels principalement pour éviter les inconvénients posés par ces

essais. La plupart des méthodes de calcul existantes sont des modèles simples appliqués aux éléments et

assemblages isolés et couvrent principalement:

⎯ la tenue au feu des structures porteuses en matériaux de construction courants, tels que l'acier, le béton

et le bois;
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ISO/TS 24679:2011(F)

⎯ le transfert thermique, par conduction, par le biais d'éléments séparatifs non porteurs, lorsque les

propriétés thermiques des matériaux des composants sont connues.

Ces méthodes de calcul simples, comme les essais normalisés, peuvent uniquement fournir des données

permettant de classer les différents éléments en fonction de leur capacité à résister à un feu conventionnel,

même s'il est plus facile de prendre en compte certains paramètres plus spécifiques. Elles ne fournissent pas

les outils nécessaires pour évaluer la performance d'une structure dans le cadre de différents scénarios

d'incendie réel possibles, comme les feux localisés ou entièrement développés, y compris la phase de

refroidissement pouvant conduire à certains mécanismes de ruine. Par conséquent, l'approche de conception

actuelle de la sécurité incendie d'une structure et de ses éléments repose encore sur des hypothèses

grossières, qui pourraient conduire à une souplesse limitée de la conception et à peu ou pas de possibilités

d'optimiser de manière précise les mesures de sécurité incendie d'un ouvrage.

Il est toutefois de plus en plus souvent possible d'utiliser un calcul avancé ou de mettre au point un calcul

simplifié pour gérer le comportement d'une structure lors de véritables incendies.

La présente Spécification technique fournit une méthodologie pour l'application d'une approche d'ingénierie à

l'évaluation de la tenue au feu des structures en situation d'incendies réels. Une approche d'ingénierie pour la

conception de la sécurité incendie des structures consiste à

⎯ définir les caractéristiques de l'ouvrage, y compris la géométrie, les actions, les matériaux, etc.,

⎯ identifier des objectifs clairs pour la sécurité incendie des structures,

⎯ identifier des critères de performance pour les éléments de construction dans le contexte des objectifs de

sécurité incendie des structures,

⎯ envisager des scénarios d'incendie de dimensionnement pouvant se produire dans l'ouvrage et pouvant

constituer un enjeu pour la structure et les limites de l'enceinte,

⎯ évaluer la tenue au feu des éléments (porteurs et non porteurs) de l'ouvrage et de la structure en tant que

système complet, et

⎯ examiner la tenue au feu de la structure par rapport aux objectifs identifiés et aux critères de performance

établis, en tenant compte de scénarios d'incendie de dimensionnement réalistes.

La Figure 1 est un diagramme représentant le processus de conception global pour la sécurité incendie des

structures. Pour plus d'informations, se reporter à l'Article 5 traitant de la quantification.

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ISO/TS 24679:2011(F)
Domaine d’application du projet
relatif à la sécurité incendie des
Revoir le domaine
structures (Voir 5.2 pour plus
d’application du projet
d’informations sur le domaine
d’application)
Identifier les objectifs, exigences
Revoir les objectifs, exigences
fonctionnelles et critères de
fonctionnelles et critères de
performance pour la sécurité
performance non réglementaires
incendie des structures
Spécifier un projet de
conception pour la sécurité Revoir la conception
incendie des structures
Déterminer les scénarios
d’incendie de dimensionnement
et les feux de calcul
Évaluer la réponse
thermique de la structure
Évaluer la réponse
mécanique de la structure
Les objectifs et critères de
Non
performance sont-ils satisfaisants ?
Oui
Documenter la conception
Figure 1 — Sécurité incendie des structures — Processus de conception
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ISO/TS 24679:2011(F)
4.2 Objectifs et exigences fonctionnelles de sécurité incendie des structures

Pour réaliser une conception rationnelle en sécurité incendie des structures, il est nécessaire d'établir des

objectifs et des exigences fonctionnelles de sécurité incendie.

Les objectifs de sécurité incendie concernent généralement la sécurité des personnes, la sauvegarde des

biens, la continuité des activités, la conservation du patrimoine et la préservation de l'environnement

(individuellement ou combinés).

Les exigences fonctionnelles pour assurer la sécurité incendie des structures, généralement mentionnées en

termes de compartimentage, d'étanchéité et de stabilité de la structure, sont définies comme suit:

a) Compartimentage pour la prévention ou la limitation de la propagation du feu.

1) Pour empêcher ou limiter la propagation du feu dans l'ouvrage. En raison de la dynamique du feu,

mais aussi de la pression, des déformations thermomécaniques et du transfert thermique dans les

composants de la structure, le feu (flammes et fumée) peut se propager à d'autres enceintes de

l'ouvrage et menacer la sécurité des personnes et nuire à la valeur de l'ouvrage et de son contenu.

Dans ce cas, un ouvrage est divisé en enceintes (concept de compartimentage) avec des barrières

(généralement planchers ou murs), qui contiennent le feu dans l'enceinte à l'origine du feu.

2) Pour empêcher ou limiter la propagation du feu dans d'autres ouvrages et hors de l'ouvrage. Les

parois d'enceinte telles que murs, planchers et toits peuvent contribuer à une propagation du feu,

soit en tant que source secondaire de combustible pour un feu situé à l'extérieur de l'ouvrage, auquel

les ouvrages et l'environnement naturel adjacents sont exposés, soit suite à une ruine de l'enceinte

créant une voie permettant à un feu intérieur de se propager à l'extérieur, exposant là aussi les

ouvrages et l'environnement naturel adjacents. Le danger est plus important en présence de

matériaux pouvant induire un feu plus intense ou de produits de pyrolyse toxiques ou corrosifs,

comme dans le cas d'un entrepôt contenant des matériaux dangereux ou d'une usine de traitement

chimique utilisant ou produisant des matériaux dangereux. Par conséquent, il convient que les parois

d'enceinte telles que murs, planchers et toits présentent une tenue au feu suffisante pour résister à

une inflammation secondaire et pour contenir un feu intérieur. Une autre stratégie consiste à placer

l'ouvrage à une distance suffisante de toute exposition potentielle afin d'éviter tout risque important

de propagation du feu.

3) Pour maintenir l'étanchéité des éléments séparatifs de l'ouvrage. Cette disposition vise notamment à

augmenter le temps disponible pour l'évacuation, à protéger les voies d'évacuation, à faciliter l'accès

des pompiers pour les opérations de sauvetage, à limiter la zone de pertes éventuelle, à réduire

l'impact du feu sur la structure et son contenu, à séparer les différents types d'occupation, à isoler les

dangers et à contenir les dégagements de matériaux dangereux (pendant un feu et même après).

b) Étanchéité et stabilité de la structure pour la prévention ou la limitation des ruines structurales.

1) Pour empêcher ou limiter les ruines structurales. Pour diverses raisons, notamment les déformations

thermiques (dilatation et retrait) et la diminution de la résistance et de la rigidité résultant de

l'échauffement des composants exposés de la structure, un effondrement peut se produire de deux

manières: ruine des parties chauffées d'une structure ou ruine impliquant des parties non chauffées

de la structure. L'effondrement dû à ces deux mécanismes crée une situation dangereuse pour la

sécurité des personnes (s'il reste des personnes à l'intérieur) et pour la sauvegarde des biens. Même

s'il ne se produit pas d'effondrement, les déformations peuvent affecter les voies d'évacuation,

menacer la sécurité des personnes et provoquer des dommages matériels considérables. Par

conséquent, il convient que les éléments structuraux aient une tenue au feu structurale suffisante (en

termes à la fois d'étanchéité et de stabilité) pour empêcher ou retarder la ruine. La prévention des

effondrements ou la limitation des déformations sont essentielles pour les éléments structuraux

porteurs et pour les barrières porteuses, qui assurent également le confinement. Les principaux

éléments structuraux porteurs et les éléments secondaires qui supportent ou assurent la stabilité des

barrières ou des éléments principaux doivent présenter une tenue au feu structurale.

2) Pour maintenir l'étanchéité ou limiter la déformation des éléments structuraux de l'ouvrage.

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ISO/TS 24679:2011(F)

Pour les objectifs et les exigences fonctionnelles mentionnés ci-dessus pour la sécurité incendie des

structures, le temps mis pour atteindre les objectifs peut être défini par les parties intéressées et concernées.

Il est, par exemple, possible de définir le temps de combustion totale, le temps d'évacuation, le temps de

réponse des pompiers ou le temps de maîtrise d'un incendie par les pompiers. Ce ne sont que quelques

exemples; les parties intéressées et concernées peuvent spécifier d'aut
...

Questions, Comments and Discussion

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