ISO/TR 10158:1991
(Main)Principles and rationale underlying calculation methods in relation to fire resistance of structural elements
Principles and rationale underlying calculation methods in relation to fire resistance of structural elements
Clause 3 contains explanations of some of the basic terms employed in the development and application of the concept of fire resistance. Clause 4 discusses the significance of fire resistance. Clause 7 covers the development and application of calculation methods which are associated with the results obtained from fire resistance tests. Clause 8 gives a survey of the methods presently available for structural fire design, followed by an enumeration of the precepts that appear to be applicable to their use. Clause 9 deals in more detail with the development and application of calculation methods which are directly related to an analytical determination of fire resistance.
Principes et analyse servant de base aux méthodes de calcul portant sur la résistance au feu des éléments structuraux
General Information
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Standards Content (Sample)
TECHNICAL
REPORT TR 10158
First edition
1991-02-l 5
Principles and rationale underlying calculation
methods in relation to fire resistance of
structural elements
Principes et analyse servant de base aux mgthodes de calcul portant SW
la r6sistance au feu des Wments structuraux
Reference number
ISCYTR 10158:1991(E)
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ISO/TR 10158:1991 (E)
Contents
Page
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ._. . . ._
......... .............................. I
2 Normative references .
1
3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ._
.,.,.,. 2
4 Associated criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . 3
5 Application of fire resistance
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
6 Significance of fire resistance
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
7 Extension of data from fire resistance tests
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
8 Structural fire design - General survey
- Analytical determination of fire
9 Structural fire design
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
resistance
Annex
18
A Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 is0 1991
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without
permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
lSO/TR 10158:1991 (E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The main task of technical committees is to prepare International Stan-
dards, but in exceptional circumstances a technical committee may
propose the publication of a Technical Report of one of the following
types:
when the required support cannot b e obtaine d for th e publi-
- type 11
cation ofan I nternational Standard e
, despite repeated fforts;
- type 2, when the subject is still under technical development or
where for any other reason there is the future but not immediate
possibility of an agreement on an International Standard;
- type 3, when a technical committee has collected data of a different
kind from that which is normally published as an International Stan-
dard (“state of the art”, for example).
Technical Reports of types 1 and 2 are subject to review within three
years of publication, to decide whether they can be transformed into
International Standards. Technical Reports of type 3 do not necessarily
have to be reviewed until the data they provide are considered to be no
longer valid or useful.
ISO/TR 10158, which is a Technical Report of type 2, was prepared by
Technical Committee ISO/TC 92, Fire tests on building materials, com-
ponents and structures.
Annex A of this Technical Report is for information only.
. . .
III
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ISO/TR 10158:1991 (E)
Introduction
This Technical Report was drawn up within ISO/TC 92/SC 2/WG 2 with
the intention of providing a general background, with respect to the
principles that should be followed as well as the rationale employed in
the development of guidance documents on
-
inte rpolation and extrapolation by analogy and calculation of results
of fi re resista nce tests;
-
analytical determination of fire resistance of structural elements,
The Working Group is now preparing such guidance documents, in-
tended for issue as IS0 Technical Reports. A parallel task of the Working
Group is a survey on the need for tests for determination of data as input
for analytical design of fire exposed structures and structural elements.
Role of lSO/TC 92
The role of lSO/TC 92 in the international development of analytical and
computerized methods for structural fire design is defined by the terms
of reference for SC 2/WG 2 which read
a) to develop documents which give guidance on how the results of IS0
fire resistance tests of structures can be extended by interpolation
and extrapolation and applied in practice;
b) to study the interrelation between experimental and analytical
methods for the determination of fire resistance and to propose sol-
utions to ensure consistency between the two;
c) to an alyse the needs and suggest additional tests to provide data as
input for analytical methods;
d) to keep its activities within the scope of SC 2.
The Working Group has identified a number of well-defined tasks from
these terms of reference and is now preparing a series of basic docu-
ments which are intended for issue as IS0 Technical Reports, as fol-
lows:
a) state of the art report and guidance document on interpolation and
extrapolation by analogy and calculation of results of fire resistance
tests for different types of load-bearing structural elements;
deter-
b) state of the art report and g uidance document on analytical
mination of fire resista nce of load-bea ring struct ural elements
for tests for determination of data as input for
urvey on the need
cl s
a nalytical desi gn me thods.
iv
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ISO/TR 10158:1991 (E)
A simplified questionnaire has been circulated to all the member coun-
tries of ISO/TC 92/SC 2 concerning the interpolation and extrapolation
of fire resistance test data and the analytical determination of the fire
resistance of structural elements.
The response obtained from the questionnaire indicates that calculation
procedures for the interpolation and extrapolation of fire resistance test
data are accepted by authorities in several countries. The practices do,
however, vary in regard to the limitations of the application of the pro-
cedure as far as variations in the tested prototypes are concerned.
The replies have also confirmed that there is no current basis available
for assessing the influence of variations in the tested prototypes upon
the performance of doors, windows, shutters, dampers and ducts, other
than in regard to the size of the tested assembly.
There is also an indication of a somewhat more fragmentary basis for
calculations involving non-load-bearing separating elements than for
load-bearing structural elements such as floors, beams, columns and
walls. There is also a variation in the character of the calculation pro-
cedures for interpolation and extrapolation which ranges from an ap-
proximate estimation to a thorough analysis,
The number of countries where the authorities accept a classification
based upon an analytically determined fire resistance is somewhat
more limited. However, in most countries where such classifications are
not normally accepted, an analytical determination may be developed
and accepted for a particular design.
In connection with the circulation of the questionnaire and later, refer-
ences [II to t*sl (see annex A) were identified as useful bases for the
analytical determination of the fire resistance of building elements and
for analytical structural fire design.
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This page intentionally left blank
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TECHNICAL REPORT ISO/TR 10158:1991 (E)
Principles and rationale underlying calculation methods in
relation to fire resistance of structural elements
the editions indicated were valid. All standards are
1 Scope
subject to revision, and parties to agreements based
on this Technical Report are encouraged to investi-
This Technical Report is intended to provide a
gate the possibility of applying the most recent edi-
background, with respect to the principles that
tions of the standards indicated below. Members of
should be followed as well as the rationale em-
IEC and IS0 maintain registers of currently valid
ployed in the development of calculation methods
International Standards.
for the determination of the fire resistance of ele-
ments of building construction.
IS0 834:1975, Fire-resistance tests - Elements of
building construction.
Clause 3 contains explanations of some of the basic
terms employed in the development and application
IS0 3261:1975, Fire tests - Vocabulary.
of the concept of fire resistance, and proceeds to
relate them first to the test method and then to the
requirements that are typically considered in current
3 Definitions
documents which regulate building construction.
Clause 4 contains a discussion concerning the sig- For the purposes of this Technical Report, the fol-
nificance of fire resistance. lowing definitions apply.
Clause 7 elaborates upon the development and ap-
3.1 fire resistance: As presently defined in IS0 834,
plication of calculation methods which are associ-
the term ‘fire resistance” means the duration of
ated with the results obtained from fire resistance
heating, expressed in units of time in accordance
tests, and concludes with a review of the consider-
with the standard fire resistance test until failure
ations involved in their continuing development and
occurs, under the conditions - load-bearing capac-
consolidation.
ity, insulation, integrity - appropriate to the speci-
men. In the test, the specimen is exposed in a
Clause 8 begins with a survey of the methods that
furnace to a temperature rise, which is controlled so
are presently available for structural fire design,
as to vary with time, within specified limits, accord-
followed by an enumeration of the precepts that ap-
ing to the relationship
pear to be applicable to their use. The clause ter-
minates with the listing of certain conclusions which
7’- 7; = 345 log,,(8r + 1) . . .
(I)
appear to be appropriate at this time, as well as
some actions which are indicated following this re-
where
view.
is the time, in minutes;
Clause 9 deals in more detail with the consider-
ations involved in the development and application
is the furnace temperature, in degrees
of calculation methods which are directly related to
Celsius, at time t;
an analytical determination of fire resistance.
7
7 is the furnace temperature, in degrees
0
Celsius, at time t = 0.
2 Normative references
NOTE 1 The fire resistance of tested elements of build-
ing construction is typically expressed by the number of
The following standards contain provisions which,
minutes, hours, or fractions of hours during which the
through reference in this text, constitute provisions
building element meets certain functional criteria with re-
spect to load-bearing capacity for a load-bearing struc-
of this Technical Report. At the time of publication,
1
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ISO/TR 10158:1991 (E)
tural element, insulation and integrity for a separating 3.5 design fire: A fire with specified exposure data
element, and load-bearing capacity as well as insulation
intended for use in connection with structural fire
and integrity for a load-bearing and separating element.
design calculations.
the test method re-
For load-be aring structur al elements,
A design fire may either be representative of the
quires that the specimen under test s hall not collapse.
thermal exposure described by the standard time-
In practice, the ultimate load-bearing capacity of a struc- temperature curve in accordance with the IS0 834
tural element is established by either a critical value of
[equation (I)]! or some non-standard exposure in-
deflection, a maximum rate of deflection, or a critical
tended to simulate particular fire exposure con-
temperature, depending upon the circumstances.
ditions.
For elements which have a separating function, the test
method specifies that the average temperature of the un-
4 Associated criteria
exposed face of the specimen under test shall not in-
crease above the initial temperature by more than
The basic element currently employed in the deter-
140 “C. It is also required that the maximum temperature
mination of fire resistance is the standard fire re-
at any point on this face shall not exceed the initial tem-
sistance test in accordance with IS0 834, or one of
perature by more than 180 “C and at the same time shall
the various national equivalents. The tested element
not exceed 220 OC irrespective of initial temperature.?
of building construction is typically required to be
With respect to integrity, the specimen under test is said
representative of the actual building construction for
to have failed when flames or hot gases can pass through
which the information on fire resistance is required,
cracks, holes or other openings which may be present in-
with respect to materials, form and design, as well
itially or are formed during the test. Integrity failure is
as having prescribed minimum dimensions.
deemed to have occurred if a specified cotton pad is ig-
nited, when it is applied to the opening.
On this point there is currently a divergence of
opinion among experts in several countries in re-
Other terms which may be used in this Technical
gard to the utilization and acceptance of data de-
Report and which are otherwise not yet included in
rived from tested assemblies. Most authorities
IS0 vocabulary documents such as IS0 3261 are
accept the analogous concept of the applicability of
defined as follows:
fire resistance derived from a test to building con-
struction of a generally larger scale. There is also
3.2 fire compartment: An enclosed space in a
an increasing acceptance of the application of test
building that is separated from all other parts of the
results together with engineering studies to deter-
building by an enclosing construction having a
mine the acceptance of alternative components and
specified period of fire resistance, within which a fire materials to those qualified in tested assemblies.
can be contained, without spreading to another part
These considerations, together with the use of in-
of the building. The construction enclosing the fire
terpolation and extrapolation in the expansion of the
compartment can contain portions (e.g. windows
applicability of the test data are further discussed in
and doors) necessary for its function, which have a
clause 7.
fire resistance lower than this specified period. A
As noted in the introductory remarks, a current sur-
fire compartment can be divided into subcompart-
vey indicates that fire resistance derived from cal-
ments. It may also extend through one or more
culations involving the consideration of the basic
floors, in which event it becomes a multi-level or
properties of materials at the elevated tempera-
multi-storey fire compartment.
tures, anticipated under fire exposure conditions,
has thus far achieved limited acceptance among
3.3 real fire: A fire which develops in a building and
authorities. However, the current trend is that cal-
which is influenced by such factors as the type of
culation methods as an alternative to testing will
building and its occupancy; the combustible content
become accepted by authorities in more and more
(the fire load); the ventilation, geometry and thermal
countries. The European recommendations and the
properties of the fire compartment; the extinguishing
related manual for the design of steel structures
systems in the building and the actions of the fire
exposed to standard fire conditions recently drawn
brigade. Real fires are complex phenomena. Con-
up by the European Convention for Constructional
sequently, in a structural fire design, idealized ver-
Steelwork (ECCS) I*31, [*sl, together with the corre-
sions of real fires are employed.
sponding design guide for fire exposed concrete
structures prepared under the auspices of the
sea le fire Comite euro-international du beton (CEB) f*el, f*s],
3.4 experimental fire: A full or reduced
will further stimulate such acceptance.
with specified and cant rolled cha racteristi cs.
1) In the revision of IS0 834:1975, the criterion to limit the temperature to 220 T has been deleted.
2
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ISO/TR 10158:1991 (E)
situation, nor are the test results necessarily indic-
5 Application of fire resistance
ative of the behaviour of building elements under
real fire exposure conditions. The test does, never-
The requirement of fire resistance in building codes,
theless, grade the performance of load-bearing
is a means of preventing the
regulations, etc.,
and/or separating building elements on a common
spread of fire by dividing a building into fire com-
basis.
partments by fire separations having an appropriate
degree of fire resistance, or preventing the failure
of load-bearing structures or structural elements.
ci
a
The level of fire resistance required is influenced by Y
tiJ
such factors as the building height and volume, the
s
2 3 000
type of occupancy, and the importance of the struc-
b
ture or structural element to the overall stability of
E
the building. It is also influenced by the fire load,
c
which determines the severity of the fire exposure.
This was first quantified by Ingberg who derived the
relationship
. . .
& = f@/A,) = f(qf) (2)
where
is the standard fire duration;
ld
is the fire load in the compartment;
e
is the floor area of the fire compartment;
Af
I
is the corresponding fire load density.
qf
This relationship is still the basis of most current
codes and regulations. In more recent relationships,
the additional importance of the ventilation, the ge-
100
ometry and the materials of the fire compartment
boundaries have also been considered [see
equation (3)].
60
Tlme (Mln)
6 Significance of fire resistance NOTE - The
compart ,ment used for the te st had a floor area of about
3 r301
12m*anda volume of about 40 m
The fire resistance test method prescribes a stan-
dard fire test environment which is characterized by
Figure 1 - Comparison of IS0 temperature-time
the “standard temperature-time curve” expressed
curve with temperature-time curves obtained from
mathematically by equation (1).
compartment fires with fire load densities of 15 kg,
20 kg, 30 kg and 60 kg wood per square metre of
The time curve of the furnace temperature, 7: is
floor area
shown in figure 1 for 7; = 20 “C. For comparison,
figure 1 also includes curves illustrating the average
gas temperatures obtained inside a fire compart-
ment during four full-scale tests in which different
fire load densities (qf) were employed under speci-
7 Extension of data from fire resistance
fied ventilation and thermal characteristics of the
tests
compartment WI. The curves demonstrate that the
heat exposure in a real (experimental) fire can de-
7.1 General
viate consideraby from the heat exposure pre-
scribed by the standard fire resistance test.
The calculation methods which are most likely to
The purpose of the standard fire environment rep- achieve initial acceptance by designers and autnor-
resented by the standard temperature-time curve is ities are those which extend the data obtained from
to provide test conditions reasonably representative standard fire resistance tests conducted upon
of a severe fire exposure condition for comparing representative forms of building structure and which
the performance of various representative forms of
relate to the conditions, performance requirements,
building construction. It is, however, important to
and acceptance criteria presently prescribed by the
note that this standard fire exposure condition does test method. This clause deals with the rationale and
not necessarily represent an actual fire exposure principles associated with such methods.
3
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ISO/TR 10158:1991 (E)
member is being substituted shall be equal to or
7.2 Generally accepted precepts involving the
greater than that of the assembly in which it was
extension of test data
originally subjected to fire test;
7.2.1 The most simplistic application of the test
b) the capacity for heat transfer to the structural
data derived from a standard fire test is to duplicate,
member in the assembly in which a structural
completely, the sub-assembly of the building struc-
member is being substituted shall be equal to or
ture that is to be the subject of a fire design.
less than that in the assembly in which it was
originally tested;
7.2.2 It is, however, necessary to make a number
of compromises in the representation of the actual c) the load deformation characteristics of the as-
sembly in which the structural member is being
building construction, beginning in most cases with
substituted shall be equal to or lower than those
the fact that the tested construction is invariably of
of the assembly in which it was originally tested.
a smaller scale than the construction it is intended
to represent.
It should be noted that the first precept referred to
above would preclude the substitution of structural
7.2.3 A generally accepted precept among author-
members tested as a part of a steel deck/concrete
ities is that the fire resistance achieved by the ap-
floor assembly to an assembly comprising an insu-
plication of the test method to a model
lated steel roof assembly.
representative of an actual full scale structure is
appropriate for use in such building structures em-
Similarly, the second precept precludes the re-
ploying components with larger spans and hence
placement of structural members comprising wide
having greater size (mass per metre, cross-
flange, rolled steel structural shapes with members
sectional area, or section modulus) than those em-
comprising fabricated open-web type steel joists.
ployed in the tested prototype. Such acceptance is
However, a larger rolled steel structural shape is
predicated upon the fact that the structural compo-
always permitted to replace a smaller one.
nents concerned have been appropriately loaded
during the fire resistance test to develop their full
In addition, the authorities in some countries, rec-
theoretical design stresses.
ognizing the difference in performance between
those structural members which have been re-
7.2.4 An accommodation of the fire design re- strained against thermal expansion during a fire test
quirements of a wide variety of building con- and those which have not, and attempting to relate
structions by the correspondingly limited number of
such information to the anticipated performance of
fire resistance tests that can be conducted has seen
actual building construction under varying con-
the gradual emergence and acceptance of a number
ditions of thermal restraint, have imposed the fol-
of practices, the acceptance of which is based upon
lowing additional criteria in regard to the
what might be termed “an analogous worst case substitution of structural members:
proposition”. As an example, it has been found that
load-bearing elements such as beams, girders and d) the fire resistance of the unrestrained structural
joists yield higher fire resistance when subjected to
member which is substituted shall be equal to
fire resistance tests as part of floor, or roof and
or greater than that of the structural member
ceiling assemblies, than they would when tested
being replaced;
separately. Some authorities have consequently ac-
cepted the premise that the structural members in
e) the fire resistance of the restrained structural
tested assemblies may be replaced by other load-
member being substituted or of the assembly in
bearing elements which, when tested separately
which the member was tested shall be equal to
yield fire resistances not less than that of the as-
or greater than that of the assembly into which
sembly into which they will be substituted in order
the member is being substituted.
that the qualifying assembly may be more
representative of the actual building structure under
consideration.
7.2.5 The matter of the substitution of structural 7.2.6 The fire resistance of an unrestrained flexural
members from one type of fire tested structure to member (beams, floors, roofs) is generally less than
the fire resistance of that same member when it is
another, when selecting a tested assembly which
represents as closely as possible a particular form subjected to restraint. Members which have been
of building structure, is regulated by some author- tested with unrestrained end conditions may, there-
ities in accordance with the following precepts: fore, be appropriately substituted in fire tested con-
structions of actual building constructions which will
on from the struc- be subjected to restraint in practice. The reverse of
a) the capacity for heat dissipati
where a stru ctural this procedure is not, however, appropriate.
tural member in the a ssem bly
4
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TR 10158:1991 (E)
7.2.11 It is also generally accepted that increasing
7.2.7 The fire resistance of a restrained flexural
the thickness of the concrete topping on a floor and
member may be less than the fire resistance of an
ceiling assembly will have a beneficial effect on the
unrestrained flexural member in the case where the
fire resistance with respect to insulation and, to a
longitudinal load, caused by the restraint, is applied
above the cross-sectional axis of gravity, resulting less specific degree, on the structural performance
of the tested assembly under fire exposure con-
in an increase of the load-depending bending
ditions.
caused by the heating in fire.
7.2.12 While it is recognized that increasing the
thickness or number of layers of insulation and the
7.2.8 Another consideration in connection with the provision of air gaps will generally add to the ther-
substitution of structural components is the effect of mal resistance of a tested assembly, it is not always
substituting composite structural members for non- possible to apply this in an analogous sense be-
composite structural members, and vice versa. It is cause of the effects of the increased insulation in
generally accepted, for example, that structural ele- some circumstances upon the performance of the
ments which have been subjected to fire tests with structural members. It is, therefore, usually necess-
steel floor units designed for composite action, and ary to resort to further full or small-scale testing,
loaded so as to develop the full theoretical stresses supplemented by calculations, in assessing the per-
contemplated by the design, have been qualified for formance of such assemblies.
their use in the building construction that is being
represented, of either composite or non-composite
7.2.13 In certain cases, an additional or otherwise
floor units. On the other hand, it is cautioned that the
improved insulation can give rise to a decrease in
level of fire resistance may not be maintained if
the fire resistance of a structural assembly. This will
composite units are employed in the building con-
be the case if a slab of ordinary concrete is replaced
struction which is intended to duplicate the details
by a slab of aerated concrete in a roof or floor as-
of an assembly which has been accorded a level of
sembly, composed of a top slab, load-bearing steel
fire resistance on the basis of its performance when
beams, and a suspended ceiling. Improving the in-
tested with non-composite units.
sulation of the slab then causes an increased rate
of heating of the load-bearing beams. For a fire ex-
posed concrete structure, a supplementary insu-
lation on the unexposed side of the structure can
7.2.9 Of additional structural consideration in con-
increase the risk of spalling.
nection with the analogous extension of fire test data
In conclusion, it should be noted that analogous in-
is the treatment of requirements for concrete
terpretations of data with respect to fire resistance
strength, thickness and type. Some authorities may
tests of building structural elements, are invariably
permit the compressive strength of concrete to be
expressed in qualitative rather than quantitative
reduced by a specified amount when comparing the
terms.
strength of the concrete in the tested structural ele-
ment to the design requirement in the actual struc-
ture to be represented. On the other hand there is
7.3
...
RAPPORT
TECHNIQUE
TR 10158
Première édition
1991-02-15
Principes et analyse servant de base aux
méthodes de calcul portant sur la résistance au
feu des éléments structuraux
cakulation methods in relation to h-e
Principles and ra tionale underlying
resistance of structura/ elements
Numéro de référence
ISO/TR 10158:1991(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TR 10158:1991 (F)
Sommaire
Page
..................................................................... 1
Domaine d’application
.................................................................... 1
Références normatives
Définitions . 1
Critères associés . . . 2
.................................... 3
Application de la résistance au feu .
3
Signification de la résistance au feu .
Extension des données obtenues à partir des essais de résistance
.................................................. ............................................. 4
au feu
Conception des ouvrages en vue de leur comportement au feu -
8
Étude générale . .
Conception des ouvrages en vue de leur résistance au feu -
.................... 14
Détermination analytique de la résistance au feu
Annexe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
A Bibliographie
0 ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TR 10158:1991 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de 1’60). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé 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 I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore etroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
La tache principale des comités techniques est d’élaborer les Normes
internationales, mais, exceptionnellement, un comité technique peut
proposer la publication d’un rapport technique de l’un des types sui-
vants:
lors dépit de maints efforts, 1’ accord requis ne peut
1, 9 en
- type que
être ré alisé en fave ur de la publicat ion d’un e Norme interna tion ale;
-
type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de dévelop-
pement technique ou lorsque, pour toute autre raison, la possibilité
d’un accord pour la publication d’une Norme internationale peut être
envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
- type 3, lorsqu’un comité technique a réuni des données de nature
différente de celles qui sont normalement publiées comme Normes
internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l’état
de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen
trois ans au plus tard après leur publication afin de décider éven-
tuellement de leur transformation en Normes internationales. Les rap-
ports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L’ISO/TR 10158, rapport technique du type 2, a été élaboré par le comite
technique ISO/TC 92, Essais au feu sur les matériaux de construction,
composants et structures.
L’annexe A d u présent Rapport technique est donnée unique men t à titre
d’information
. . .
III
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ISO/TR 10158:1991 (F)
Introduction
Le présent Rapport technique a été établi au sein de
I’ISO/TC 92/SC 2/GT 2 dans l’intention de fournir la base générale, se-
lon les principes qu’il convient de suivre et l’analyse qu’il convient
d’utiliser, pour l’élaboration de documents d’information sur
-
l’interpolation et l’extrapolation par analogie et calcul des résultats
d’essais de résistance au feu;
- la détermination analytique de la résistance au feu d’élé ts
str ucturaux.
Le groupe de travail prépare actuellement ces documents d’information
prévus pour être publiés sous forme de rapports techniques ISO. Pa-
rallèlement, le groupe de travail est chargé d’une étude des besoins
d’essais afin de déterminer les données utilisées comme valeurs d’en-
trée pour la conception analytique des structures et éléments structu-
raux exposés au feu.
Rôle de I’ISO/TC 92
Le rôle de I’ISO/TC 92 dans le développement international des métho-
des analytiques et informatisées pour la conception de feux structuraux
est défini par les termes de référence du SC 2/GT 2 qui sont les sui-
vants:
a) élaborer des documents qui expliquent la facon d’étendre les résul-
tats des essais ISO de résistance au feu des structures par interpo-
lation et extrapolation et de les appliquer dans la pratique;
b) étudier l’interrelation entre les méthodes expérimentales et analyti-
ques pour la détermination de la résistance au feu et proposer des
solutions garantissant la compatibilité entre les deux;
les besoins et sugg érer des essais supplémen taires pour
analyser
Cl
obtenir d es d onnées d’entrée r les méthodes analytiq ues;
Pou
d) maintenir ses activités à l’intérieur du champ d’action du SC 2.
Le groupe de travail a identifié un certain nombre de tâches bien défi-
nies à partir de ces termes de référence et prépare actuellement une
série de documents de base prévus pour être publiés sous forme de
rapports techniques ISO, comme suit:
a) rapport sur l’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur l’interpolation et l’extrapolation par analogie et calcul des
résultats des essais de résistance au feu pour différents types
d’éléments structuraux porteurs;
iv
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ISO/TR 10158:1991 (F)
b) rapport sur l’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur la détermination analytique de la résistance au feu des
éléments structuraux porteurs;
c) étud e de s besoin s d’ essais rmettant de dét erminer les données
Pe
d’en trée pour les mét hodes de conception anal ytiques.
Un questionnaire simplifié a été envoyé à tous les pays membres de
I’ISO/TC 92/SC 2; il porte sur l’interpolation et l’extrapolation des don-
nées d’essai de résistance au feu et sur la détermination analytique de
la résistance au feu des éléments structuraux.
Les réponses obtenues indiquent que les autorités de plusieurs pays
acceptent les procédures de calcul pour l’interpolation et l’extrapolation
des résultats d’essais de résistance au feu. Les pratiques, cependant,
varient en ce qui concerne les limites de l’application de la procédure
pour les modifications des prototypes soumis aux essais.
Les réponses ont également confirme qu’on ne dispose pas d’autres
connaissances pour évaluer l’influence des modifications sur les proto-
types soumis aux essais pour les performances des portes, fenêtres,
volets, clapets ou conduits, que celles portant sur les dimensions de
l’ouvrage soumis aux essais.
II y a également une indication de base de calcul un peu plus fragmen-
taire pour les éléments de séparation non porteurs que pour les élé-
ments structuraux porteurs tels que planchers, poutrelles, poteaux et
murs. II y a aussi une variation du caractére des procédures d’interpo-
lation et d’extrapolation qui vont de l’évaluation approximative à I’ana-
lyse exhaustive.
Le nombre de pays où les autorités acceptent une classification fondée
sur une résistance au feu déterminée de façon analytique est un peu
plus limite. Cependant, dans la plupart des pays où ces classifications
ne sont généralement pas acceptées, une détermination analytique peut
être élaborée et acceptée pour une conception particulière.
A l’aide du questionnaire et par la suite, on s’est apercu que les réfé-
rences 111 à 1291 (voir annexe A) étaient des bases utiles à la détermi-
nation analytique de la résistance au feu des éléments de construction
et à la conception des ouvrages en vue de leur comportement au feu.
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Page blanche
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ISC/TR 10158:1991 (F)
RAPPORT TECHNIQUE
Principes et analyse servant de base aux méthodes de calcul
portant sur la résistance au feu des éléments structuraux
éditions indiquées étaient en vigueur. Toute norme
1 Domaine d’application
est sujette à révision et les parties prenantes des
accords fondés sur le présent Rapport technique
Le présent Rapport technique est destiné à fournir
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer
une base définissant les principes qu’il convient de
les éditions les plus récentes des normes indiquées
suivre, ainsi que l’analyse utilisée pour élaborer des
ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possè-
méthodes de calcul permettant de déterminer la ré-
dent le registre des Normes internationales en vi-
sistance au feu des éléments de construction.
gueur à un moment donné.
L’article 3 contient des explications de certains ter-
ISO 834:1975, Essais de résistance au feu - Éléments
mes de base utilisés dans l’élaboration et l’applica-
de construction.
tion du concept de résistance au feu, et les relie
d’abord à la méthode d’essai, puis aux exigences
ISO 3261:1975, Essais au feu - Vocabulaire.
qui sont généralement envisagées dans les docu-
ments courants régissant le bâtiment. Le chapitre
se termine par une discussion portant sur la signi-
3 Définitions
fication de la résistance au feu.
Pour les besoins du présent Rapport technique, les
L’article 7 étudie l’élaboration et l’application de
définitions suivantes s’appliquent.
méthodes de calcul qui sont associées aux résultats
obtenus à partir d’essais de résistance au feu et
3.1 résistance au feu: Tel qu’il est actuellement
conclut par un recensement des considérations
défini dans I’ISO 834, le terme ((résistance au feu,,
qu’impliquent leur élaboration et leur amélioration
signifie duree d’échauffement exprimée en unités
continuelles.
de temps, conformément à l’essai normalisé de ré-
L’article 8 commence par une étude des méthodes
sistance au feu jusqu’à ce qu’un défaut apparaisse,
dont on dispose actuellement pour la conception
dans les conditions - capacité portante, isolation,
des ouvrages en vue de leur comportement au feu,
étanchéité aux flammes et aux gaz chauds - ap-
suivie d’une énumération des préceptes qui
propriées à l’éprouvette. Dans l’essai, l’éprouvette
s’avèrent applicables à leur utilisation. Cet article
est exposée dans un four à une élévation de la
se termine par l’énumération de certaines conclu-
température en fonction du temps, dans des limites
sions qui semblent appropriées à ce stade, ainsi
spécifiées, conformément à la relation:
que de certaines actions qui sont indiquées après
7’- 78 =
. . .
345 log,,(8t + 1)
(1)
cette étude.
où
L’article 9 traite plus en détail des considérations
qu’impliquent l’élaboration et l’application des mé-
est la durée, en minutes;
thodes de calcul ayant directement trait à la déter-
mination analytique de la résistance au feu.
est la température du four, en degrés
Celcius, à l’instant 1;
7
2 Références normatives
7 est la température du four, en degrés
0
Celsius, à l’instant 2 = 0.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite,
NOTE 1 La résistance au feu des éléments de
constituent des dispositions valables pour le présent
construction soumis aux essais est généralement expri-
Rapport technique. Au moment de la publication, les mée par le nombre de minutes, d’heures ou de fractions
1
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ISO/TR 10158:1991 (F)
d’heure pendant lesquelles l’élément de construction sa-
vue de leur comportement au feu, on utilise des
tisfait à certains critères fonctionnels en matière de ca-
versions idéalisées d’incendies réels.
pacité portante d’un élément structural porteur; isolation
et étanchéité aux flammes et aux gaz chauds d’un élé-
3.4
incendie expérimental: Feu à échelle réduite ou
ment de partition; la totalité de ces trois critères d’un
en vraie grandeur, dont les caractéristiques sont
élément porteur et de partition.
spécifiées et contrôlées.
Pour les éléments structuraux porteurs, la méthode d’es-
sai prescrit que l’échantillon soumis aux essais ne doit
3.5 modèle d’incendie: Feu dont les sollicitations
pas s’effondrer.
thermiques sont spécifiées et qui est utilisé en rela-
Dans la pratique, la capacité portante ultime d’un élément tion avec des calculs de conception des ouvrages
structural est déterminée soit par une valeur critique de
en vue de leur comportement au feu.
déformation, soit par un taux maximal de déformation,
soit par une température critique, selon les circonstances.
Un ((modèle d’incendiejp peut être soit représentatif
de l’exposition thermique décrite par la courbe nor-
Pour les éléments ayant une fonction de partition, la mé-
alisée temps-température conformément à
thode d’essai spécifie que la température moyenne de la
SO 834 [équation (I)l, soit une exposition autre
face non exposée de l’éprouvette soumise aux essais ne
*évue pour simuler des conditions particulières
doit pas augmenter au-delà de la température initiale de
exposition au feu.
plus de 140 OC. II est également prescrit que la tempéra-
ture maximale en tout point de cette face ne doit pas dé-
passer la température initiale de plus de 180 OC et qu’au
même moment, elle ne doit pas dépasser 220 OC quelle
que soit la température initiale? Critères associés
Pour ce qui est de l’étanchéité, on dit que l’éprouvette
L’élément de base couramment employé pour la
soumise aux essais a donné des résultats négatifs lorsque
détermination de la résistance au feu est l’essai
des flammes ou des gaz chauds peuvent traverser les
normalisé de résistance au feu conformément à
fissures, trous ou autres ouvertures qui peuvent exister
I’ISO 834 ou à l’un des divers équivalents nationaux.
au départ ou s’être formées pendant l’essai. On suppo-
L’élément de construction soumis aux essais doit
sera que l’essai d’étanchéité n’a pas réussi si un tampon
de coton parfaitement défini s’enflamme lorsqu’il est ap- généralement être représentatif de la construction
pliqué sur l’ouverture.
réelle pour laquelle l’information sur la résistance
au feu est prescrite par rapport aux matériaux, à la
D’autres termes utilisés dans le présent Rapport
forme et à la conception et doit également avoir des
technique et non encore inclus dans les vocabulai-
dimensions minimales prescrites.
res ISO tels que I’ISO 3261, sont définis comme suit:
Sur ce point, il y a actuellement des divergences
entre les pays pour ce qui est de l’utilisation et de
3.2 compartiment ((incendie>): Espace clos dans un l’acceptation des données provenant des ouvrages
bâtiment, séparé de toutes les autres parties du
soumis aux essais. La plupart des autorités accep-
bâtiment par des parois ayant une durée de résis-
tent le concept d’une analogie entre la résistance
tance au feu spécifiée, dans lequel un feu peut être
au feu obtenue à partir d’un essai et celle d’un élé-
contenu sans se propager dans une autre partie du
ment de construction généralement de dimension
bâtiment. La construction délimitant le comparti-
supérieure. On accepte également de plus en plus
ment à l’épreuve du feu peut comprendre des sec-
d’utiliser des résultats d’essai combinés à des étu-
tions (par exemple, portes et fenêtres) nécessaires
des d’ingénierie afin de déterminer l’acceptation de
à son fonctionnement, dont la résistance au feu est
composants et matériaux autres que ceux qui sont
inférieure à la période spécifiée. Un compartiment qualifiés à partir des ouvrages soumis aux essais.
((incendie>, peut être divisé en sous-compartiments. Ces considérations ainsi que l’utilisation de I’inter-
II peut également s’étendre sur un ou plusieurs polation et de l’extrapolation pour l’extension de
étages, auquel cas il devient un compartiment ((in- I’applicabilité des données d’essai sont discutées à
cendie>, multi-niveaux ou multi-étages. nouveau à l’article 7.
Comme nous l’avons noté dans les remarques d’in-
troduction au présent article, une étude actuelle in-
3.3 incendie réel: Feu qui se développe dans un
dique que la résistance au feu obtenue par des
bâtiment et qui est influencé par des facteurs tels
que: le type du bâtiment et son occupation; le calculs tenant compte des propriétés de base des
contenu combustible (la charge calorifique); la ven- matériaux a des températures élevées, prévisibles
tilation, la géométrie et les propriétés thermiques dans des conditions d’exposition à l’incendie, a recu
du compartiment; les systèmes d’extinction dans le jusqu’à présent une approbation limitée de la part
bâtiment et les actions des sapeurs-pompiers. Les des autorités. Cependant, les autorités de plus en
feux réels sont des phénomènes complexes. Par plus de pays ont en plus tendance à accepter les
conséquent, dans la conception des ouvrages en méthodes de calcul à la place d’essais.
1) Dans la révision de I’ISO 834:1975, le critère de limitation de la température à 220 OC a été supprimé.
2
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ISO/TR 10158:1991 (F)
Les recommandations européennes et le manuel paraison, la figure 1 comprend également des cour-
annexe concernant la conception des structures en bes représentant les températures moyennes de
acier exposées à des conditions d’incendie norma- gaz obtenues a l’intérieur d’un compartiment incen-
die pendant des essais en grandeur réelle pour
lisé, récemment rédigé par la Convention europé-
enne de la construction métallique (CECM), t231, t261, lesquels on a utilisé différentes densités de charge
avec le guide de conception correspondant pour les d’incendie (qf) avec une ventilation et des caracté-
ristiques thermiques spécifiées pour le comparti-
structures en béton exposées au feu, préparé sous
les auspices du Comité euro-international du béton ment [30]. Les courbes démontrent que l’exposition
(CEB), t20], [29], continueront à favoriser ce type à la chaleur dans un incendie réel (expérimental)
d’acceptation. peut s’écarter fortement de l’exposition à la chaleur
prescrite par l’essai normalisé de résistance au feu.
5 Application de la résistance au feu
La prescription de la résistance au feu dans les co-
des, réglementations de construction, etc., est un
moyen d’empêcher la propagation du feu en divisant
un bâtiment en compartiments ((incendie,, par des
séparations coupe-feu ayant un degré approprié de
résistance au feu, ou en empêchant toute dé-
faillance des structures porteuses ou des éléments
structuraux.
Le niveau requis de résistance au feu dépend de
facteurs tels que la hauteur et le volume de
construction, le type d’activité et l’importance de la
structure ou des éléments structuraux par rapport à
la stabilité globale du bâtiment. Il dépend également
500
de la charge d’incendie qui détermine la sévérité de
l’exposition au feu. C’est Ingberg qui l’a quantifié le
premier en utilisant la relation
. . .
t, = f(Q/Af) = f(q,)
(2)
où
est la durée du feu type;
td
100
est la charge d’incendie dans le com-
e
partiment;
60
A est la surface au sol du compartiment à
f
Temps (Min)
l’épreuve du feu;
NOTE - Le campa rtlment utllls@ pour l’essai avalt une surface au sol
d’environ lZm*
et un volume d’envlron 40 m3 “*’
est la densité correspondante de la
4r
charge d’incendie.
Figure 1 - Comparaison de la courbe ISO
Cette relation est toujours la base des codes et ré-
température/temps avec des courbes
glementations les plus courants. Dans des relations
températurehemps obtenues à partir de feux de
établies plus récemment, l’importance additionnelle
compartiment avec des densités de charge
de la ventilation, de la géométrie et des matériaux
d’incendie de 15 kg, 20 kg, 30 kg et 60 kg de bois par
des séparations du compartiment 4ncendieBB a
mètre carré de surface au sol
également été considérée [voir équation (3)].
6 Signification de la résistance au feu
L’environnement du feu normalisé, représenté par
la courbe normalisée température/temps, a pour
La méthode d’essai de résistance au feu prescrit un
objet d’assurer des conditions d’essai suffisamment
environnement d’essai au feu normalisé qui se ca-
représentatives d’une exposition sévére au feu afin
ractérise par la courbe normalisée température/
de comparer les performances des divers éléments
temps exprimée mathématiquement par I’équa-
de construction représentatifs. II est cependant im-
tion (1).
portant de noter que cette exposition type à I’incen-
La figure 1 présente la courbe température/temps die ne représente pas nécessairement une situation
= 20 “C. Dans un but de com- réelle et que les résultats d’essai ne sont pas né-
du four, T, pour T,
3
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ISO/TR 10158:1991 (F)
cessairement représentatifs du comportement des bre de pratiques fondées sur ce que l’on pourrait
éléments de construction dans des conditions réel- appeler <
les d’exposition au feu. Néanmoins, l’essai classe Par exemple, on s’est apercu que les éléments por-
les performances des éléments de construction teurs tels que poutres, poutrelles et solives obtien-
porteurs ou séparatifs sur une base commune. nent une résistance au feu plus importante lorsqu’ils
sont soumis aux essais de résistance au feu en tant
que partie de plancher, ou de toiture associés à un
7 Extension des données obtenues à
plafond que lorsqu’ils sont testes séparément.
partir des essais de résistance au feu
Certaines autorités ont donc accepté l’hypothèse
que les éléments structuraux dans les ouvrages
7.1 Généralités
soumis aux essais peuvent être remplacés par
d’autres éléments porteurs qui, lorsqu’ils sont tes-
Les méthodes de calcul les plus susceptibles d’être
tés séparément, donnent des résistances au feu qui
acceptées par les concepteurs et les autorités sont
ne sont pas inférieures à celles de l’ouvrage dans
celles qui étendent les données obtenues à partir
lequel ils seront substitués afin que l’ouvrage de
d’essais normalisés de résistance au feu effectués
référence soit plus représentatif de la structure ré-
sur des éléments de construction représentatifs et
elle étudiée.
ayant trait aux conditions, aux performances, aux
exigences et aux critères d’acceptation ac-
tuellement prescrits par la méthode d’essai. Le
7.2.5 La question de la substitution d’éléments
présent article traite de l’analyse et des principes
structuraux d’un type de structure soumise aux es-
associés à ce type de méthodes.
sais au feu à un autre lors du choix d’un spécimen
d’essai qui représente d’aussi près que possible un
élément particulier de structure de batiment est ré-
7.2 Préceptes généralement acceptés
glée par certaines autorités conformément aux pré-
comprenant l’extension des résultats d’essai
ceptes suivants:
7.2.1 L’application la plus simpliste des résultats
la capacité de l’élément structural à dissiper de
a)
d’essai obtenus à partir d’un essai d’incendie nor-
la chaleur dans l’ouvrage où l’on substitue un
malisé consiste à reproduire entièrement le sous-
élément structural doit être égale ou supérieure
ensemble de la structure de bâtiment qui doit faire
à celle de l’ouvrage dans lequel à l’origine, il a
l’objet d’une étude de comportement au feu.
été soumis à l’essai au feu;
7.2.2 II est cependant nécessaire de faire un cer-
la capacité de transfert thermique vers l’élément
b)
tain nombre de compromis dans la représentation
de structure dans l’ouvrage où l’on a substitué
de la construction réelle, à commencer, dans la
un élément de structure doit être égal ou infé-
plupart des cas, par le fait que la construction sou-
rieur à celui de l’ouvrage dans lequel il a été
mise aux essais est invariablement d’une taille in-
testé à l’origine;
férieure à la construction qu’elle est censée
représenter.
les caractéristiques de déformation sous charge
Cl
de l’ouvrage dans lequel l’élément structural est
7.2.3 L’un des préceptes généralement accepté
substitué doivent être égales ou inférieures à
par les autorités est que la résistance au feu obte-
celles de l’ensemble dans lequel il a été testé à
nue par l’application de la méthode d’essai à un
l’origine.
modèle représentatif d’une structure réelle en vraie
grandeur convient à l’utilisation dans les structures
II convient de noter que le précepte énoncé en a)
de bâtiment utilisant des composants ayant des
exclut la substitution d’éléments structuraux testés
portées plus grandes et étant donc de plus grande
en tant que partie d’un plancher béton à bec acier
taille (masse par mètre, aire de la section ou mo-
à une structure de toiture en construction métallique
dule de la section) que ceux que l’on utilise dans le
protégée.
prototype soumis aux essais. Ce type d’acceptation
se fonde sur le fait que les composants structuraux
De même, le précepte énoncé en b) exclut le rem-
concernés ont été chargés de facon appropriée
placement des éléments de structure, comprenant
pendant l’essai de résistance au feu afin d’être
des profilés en acier laminé à large semelle, par des
soumis à leurs propres contraintes théoriques de
éléments comprenant des solives en acier préfabri-
conception.
quées de type treillis. Cependant, un profilé acier
plus grand peut toujours en remplacer un plus petit.
7.2.4 Une adaptation des prescriptions de compor-
En outre, les autorités de certains pays, reconnais-
tement au feu d’une grande variété de constructions
sant la différence de performances entre les élé-
en raison du nombre limité d’essais de résistance
ments structuraux qui ont été soumis à des
au feu, que l’on peut effectuer est progressivement
empêchements partiels de dilatation thermique
apparue, ainsi que l’acceptation d’un certain nom-
4
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ISO/TR 10158:1991 (F)
pendant un essai au feu et ceux qui ne l’ont pas été, 7.2.9 Pour l’extension par analogie des résultats
et essayant de relier ce type d’information aux per- d’essai au feu aux éléments structuraux, il faut
formances prévues de la construction réelle dans également tenir compte des prescriptions en ma-
diverses conditions d’entrave a la dilatation, ont tiére de résistance, d’épaisseur et de type de béton.
imposé les critères additionnels suivants pour ce Certaines autorités admettent que l’on réduise
qui concerne la substitution d’éléments structuraux: d’une quantité spécifiée la résistance à la compres-
sion du béton lorsque l’on compare la résistance du
béton dans l’élément structure1 testé à l’exigence
d) la résistance au feu de l’élément de structure
de conception dans la structure réelle à représenter.
non entravé qui est substitué doit être égale ou
supérieure à celle de l’élément de structure D’autre part, il n’y a aucune limite imposée en ma-
tière de résistance maximale du béton dans la
remplacé.
structure réelle représentée par le prototype soumis
e) la résistance au feu de l’élément de structure aux essais. D’un point de vue structural il n’y a pas
entravé que l’on a substitué ou de l’ouvrage de limite à l’épaisseur du béton, mais il n’y a pas
dans lequel l’élément a été testé doit être égale de clause prévoyant le remplacement entre du bé-
ou supérieure à celle de l’ensemble dans lequel ton de faible densité et du béton de densité normale.
l’élément est substitué.
7.2.10 L’extension des résultats d’essai par inter-
prétation analogique peut également s’appliquer au
domaine de la résistance au feu appliquée à I’iso-
7.2.6 La résistance au feu d’un élément fléchi
lation des ouvrages testes de facon plus spécifique.
ayant ses extrémités libres (poutrelles, planchers,
Par exemple, dans le cas d’ouvrages de plancher
toitures) est généralement inférieure à celle du
et de toiture utilisant un plafond suspendu au-
même élément soumis à un encastrement. Les élé-
dessous d’éléments structuraux, le principe selon
ments qui ont été testés avec leurs extrémités libres
lequel on peut augmenter la hauteur du plénum en-
peuvent donc être substitues de façon appropriée
tre la surface inférieure du plancher et le haut du
dans des spécimens d’essais de constructions de
plafond protecteur pour y placer des éléments
bâtiments réels, qui seront dans la pratique soumis
structuraux plus grands sans amoindrir les perfor-
à des encastrements. L’inverse de cette procédure
mances établies a partir des résultats obtenus sur
n’est cependant pas approprié.
le prototype teste est généralement accepté.
7.2.11 Est également accepté le fait qu’augmenter
l’épaisseur de la dalle en béton d’un ouvrage
7.2.7 La résistance au feu d’un élément fléchi en-
plancher/plafond, aura un effet bénéfique sur la ré-
castré peut être inférieure à
...
IS0
RAPPORT
TECHNIQUE TR 10158
Première édition
1991-02-15
Principes et analyse servant de base aux
méthodes de calcul portant sur la résistance au
feu des éléments structuraux
Principles and rationale underlying calculation methods in relation to fire
resistance of structural elemenfs
Numéro de référence
ISO/TR 1 O1 58: 1991 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISOlTR 10158:1991(F)
Sommaire
Page
Domaine d‘application . 1
Références normatives . 1
............................................................ 1
Critères associés . 2
Application de la résistance au feu . 3
Signification de la résistance au feu . 3
Extension des données obtenues à partir des essais de résistance
au feu . . 4
de leur comportement au feu -
Conception des ouvrages
Etude générale . . 8
Conception des ouvrages en vue de leur résistance au feu -
Détermination analytique de la résistance au feu . 14
Annexe
A Bibliographie . 19
O is0 1991
Droits de reproduction reserves, Aucune partie de cette publication ne peut être repio-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procedé, eiectronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’editeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 CH-I211 Genève 20 Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d‘organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé 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 I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission Blectrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
La tfiche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes
internationales, mais, exceptionnellement, un comité technique peut
proposer la publication d‘un rapport technique de l’un des types sui-
vants:
- type 1, lorsque, en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut
être réalisé en faveur de la publication d’une Norme internationale;
- type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de dévelop-
pement technique ou lorsque, pour toute autre raison, la possibilité
d’un accord pour la publication d’une Norme internationale peut être
envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
- type 3, lorsqu’un comité technique a réuni des données de nature
différente de celles qui sont normalement publiées comme Normes
internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur I’état
de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen
trois ans au plus tard après leur publication afin de décider éven-
tuellement de leur transformation en Normes internationales. Les rap-
ports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugCes valables ou utiles.
L’ISO/TR 10158, rapport technique du type 2, a été élaboré par le comité
technique ISO/TC 92, Essais au feu sur /es matériaux de construction,
composants et structures.
L’annexe A du présent Rapport technique est donnée uniquement àtitre
d’in form at ion,
iii
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ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Introduction
Le présent Rapport technique a été établi au sein de
I’ISO/TC 92/SC 2/GT 2 dans l’intention de fournir la base générale, se-
lon les principes qu’il convient de suivre et l’analyse qu’il convient
d’utiliser, pour I’élaboration de documents d’information sur
- l‘interpolation et l‘extrapolation par analogie et calcul des résultats
d’essais de résistance au feu;
- la détermination analytique de la résistance au feu d’éléments
structuraux.
Le groupe de travail prépare actuellement ces documents d‘information
prévus pour être publiés sous forme de rapports techniques ISO. Pa-
rallèlement, le groupe de travail est chargé d’une étude des besoins
d’essais afin de déterminer les données utilisées comme valeurs d’en-
trée pour la conception analytique des structures et éléments structu-
raux exposés au feu.
Rôle de I’ISOITC 92
Le rôle de I’ISO/TC 92 dans le développement international des métho-
des analytiques et informatisées pour la conception de feux structuraux
est défini par les termes de référence du SC 2/GT 2 qui sont les sui-
vants:
a) élaborer des documents qui expliquent la facon d’étendre les résul-
tats des essais IS0 de résistance au feu des structures par interpo-
lation et extrapolation et de les appliquer dans la pratique;
b) étudier l’interrelation entre les méthodes expérimentales et analyti-
ques pour la détermination de la résistance au feu et proposer des
solutions garantissant la compatibilité entre les deux;
c) analyser les besoins et suggérer des essais supplémentaires pour
obtenir des données d’entrée pour les méthodes analytiques;
d) maintenir ses activités à l’intérieur du champ d’action du SC 2.
Le groupe de travail a identifié un certain nombre de tAches bien défi-
nies A partir de ces termes de référence et prépare actuellement une
série de documents de base prévus pour être publiés sous forme de
rapports techniques ISO, comme suit:
a) rapport sur I’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur l’interpolation et l’extrapolation par analogie et calcul des
résultats des essais de résistance au feu pour différents types
d’éléments structuraux porteurs;
iv
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ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
b) rapport sur I’état actuel des connaissances et document d’infor-
mation sur la détermination analytique de la résistance au feu des
éléments structuraux porteurs;
c) étude des besoins d’essais permettant de déterminer les données
d’entrée pour les méthodes de conception analytiques.
Un questionnaire simplifié a été envoyé à tous les pays membres de
I’ISO/TC 92/SC 2; il porte sur l’interpolation et l’extrapolation des don-
nées d’essai de résistance au feu et sur la détermination analytique de
la résistance au feu des éléments structuraux.
Les réponses obtenues indiquent que les autorités de plusieurs pays
acceptent les procédures de calcul pour l’interpolation et l’extrapolation
des résultats d’essais de résistance au feu. Les pratiques, cependant,
varient en ce qui concerne les limites de l’application de la procédure
pour les modifications des prototypes soumis aux essais.
Les réponses ont également confirmé qu’on ne dispose pas d’autres
connaissances pour évaluer l‘influence des modifications sur les proto-
types soumis aux essais pour les performances des portes, fenêtres,
volets, clapets ou conduits, que celles portant sur les dimensions de
l’ouvrage soumis aux essais.
Il y a également une indication de base de calcul un peu plus fragmen-
taire pour les éléments de séparation non porteurs que pour les élé-
ments structuraux porteurs tels que planchers, poutrelles, poteaux et
murs. Il y a aussi une variation du caractere des procédures d’interpo-
lation et d’extrapolation qui vont de I’évaluation approximative à I’ana-
lyse exhaustive.
Le nombre de pays où les autorités acceptent une classification fondée
sur une résistance au feu déterminée de façon analytique est un peu
plus limité. Cependant, dans la plupart des pays où ces classifications
ne sont généralement pas acceptées, une détermination analytique peut
être élaborée et acceptée pour une conception particulière.
A l’aide du questionnaire et par la suite, on s‘est aperçu que les réfé-
rences [Il A [29l (voir annexe A) étaient des bases utiles d la détermi-
nation analytique de la résistance au feu des éléments de construction
et à la conception des ouvrages en vue de leur comportement au feu.
V
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RAPPORT TECHNIQUE ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Principes et analyse servant de base aux méthodes de calcul
portant sur la résistance au feu des éléments structuraux
éditions indiquées étaient en vigueur. Toute norme
1 Domaine d’application
est sujette à révision et les parties prenantes des
accords fondés sur le présent Rapport technique
Le présent Rapport technique est destiné à fournir
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer
une base définissant les principes qu‘il convient de
les éditions les plus récentes des normes indiquées
suivre, ainsi que l’analyse utilisée pour élaborer des
ci-après. Les membres de la CE1 et de I’ISO possè-
méthodes de calcul permettant de déterminer la ré-
dent le registre des Normes internationales en vi-
sistance au feu des éléments de construction.
gueur à un moment donné.
L’article 3 contient des explications de certains ter-
IS0 834:1975, Essais de résistance au feu - Éléments
mes de base utilisés dans I’élaboration et I’applica-
de construction.
tion du concept de résistance au feu, et les relie
d’abord à la méthode d’essai, puis aux exigences
qui sont généralement envisagées dans les docu- IS0 3261:1975, Essais au feu - Vocabulaire.
ments courants régissant le bâtiment. Le chapitre
se termine par une discussion portant sur la signi-
3 Définitions
fication de la résistance au feu.
Pour les besoins du présent Rapport technique, les
L’article 7 étudie I’élaboration et l’application de
définitions suivantes s’appliquent.
méthodes de calcul qui sont associées aux résultats
obtenus à partir d’essais de résistance au feu et
3.1 résistance au feu: Tel qu’il est actuellement
conclut par un recensement des considérations
qu’impliquent leur élaboration et leur amélioration défini dans I’ISO 834, le terme ((résistance au feu),
signifie durée d’échauffement exprimée en unités
continuelles.
de temps, conformément à l’essai normalisé de re-
L’article 8 commence par une étude des méthodes
sistance au feu jusqu’à ce qu’un défaut apparaisse,
dont on dispose actuellement pour la conception
dans les conditions - capacité portante, isolation,
des ouvrages en vue de leur comportement au feu,
étanchéité aux flammes et aux gaz chauds - ap-
suivie d’une énumération des préceptes qui
propriées à I’éprouvette. Dans l’essai, I’éprouvette
s’avèrent applicables à leur utilisation. Cet article
est exposée dans un four à une élévation de la
se termine par l’énumération de certaines conclu-
température en fonction du temps, dans des limites
sions qui semblent appropriées à ce stade, ainsi
spécifiées, conformément à la relation:
que de certaines actions qui sont indiquees après
7‘- ’1; = 345 log,,(81 + 1) . . . (1)
cette étude.
où
L’article 9 traite plus en détail des considérations
qu’impliquent I’élaboration et l’application des mé-
I
est la durée, en minutes:
thodes de calcul ayant directement trait à la déter-
mination analytique de la résistance au feu.
7’ est la température du four, en degrés
ii l’instant I;
Celcius,
2 Références normatives
7; est la temperature du four, en degrés
Celsius, à l’instant t = O.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite,
NOTE 1 La résistance au feu des éléments de
constituent des dispositions valables pour le présent
construction soumis aux essais est généralement expri-
Rapport technique. Au moment de la publication, les mée par le nombre de minutes, d’heures ou de fractions
1
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ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
d’heure pendant lesquelles I’élément de construction sa-
vue de leur comportement au feu, on utilise des
tisfait à certains critères fonctionnels en matière de ca-
versions idéalisées d’incendies réels.
pacité portante d’un élément structural porteur: isolation
et étanchéité aux flammes et aux gaz chauds d’un élé-
3.4 incendie expérimental: Feu à échelle réduite ou
ment de partition; la totalité de ces trois critères d’un
en vraie grandeur, dont les caractéristiques sont
élément porteur et de partition.
spécifiées et contrôlées.
Pour les éléments structuraux porteurs, la méthode d’es-
sai prescrit que I’échantillon soumis aux essais ne doit
3.5 modèle d’incendie: Feu dont les sollicitations
pas s’effondrer.
thermiques sont spécifibes et qui est utilisé en rela-
Dans la pratique, la capacité portante ultime d‘un élément
tion avec des calculs de conception des ouvrages
structural est déterminée soit par une valeur critique de
en vue de leur comportement au feu.
déformation, soit par un taux maximal de déformation,
soit par une température critique, selon les circonstances.
Un -modèle d’incendie)) peut être soit représentatif
de l’exposition thermique décrite par la courbe nor-
Pour les éléments ayant une fonction de partition, la mé-
malisée temps-température conformément à
thode d’essai spécifie que la température moyenne de la
I’ISO 834 [équation (I)], soit une exposition autre
face non exposée de I’éprouvette soumise aux essais ne
prévue pour simuler des conditions particulières
doit pas augmenter au-delà de la température initiale de
plus de 140 “C. Il est également prescrit que la tempéra- d’exposition au feu.
ture maximale en tout point de cette face ne doit pas dé-
passer la température initiale de plus de 180 “C et qu’au
même moment, elle ne doit pas dépasser 220 “C quelle
que soit la température initiale’).
4 Critères associés
Pour ce qui est de I’étanchéité, on dit que I’éprouvette
L’élément de base couramment employé pour la
soumise aux essais a donné des résultats négatifs lorsque
détermination de la résistance au feu est l’essai
des flammes ou des gaz chauds peuvent traverser les
normalisé de résistance au feu conformbment à
fissures, trous ou autres ouvertures qui peuvent exister
I’ISO 834 ou à l’un des divers équivalents nationaux.
au départ ou s’être formées pendant l’essai. On suppo-
sera que l’essai d’étanchéité n’a pas réussi si un tampon L’dément de construction soumis aux essais doit
de coton parfaitement défini s’enflamme lorsqu’il est ap-
généralement être représentatif de la construction
pliqué sur l’ouverture.
réelle pour laquelle l’information sur la résistance
au feu est prescrite par rapport aux matériaux, à la
D’autres termes utilisés dans le présent Rapport
forme et à la conception et doit également avoir des
technique et non encore inclus dans les vocabulai-
dimensions minimales Drescrites.
res IS0 tels que I’ISO 3261, sont définis comme suit:
Sur ce point, il y a actuellement des divergences
entre les pays pour ce qui est de l’utilisation et de
3.2 compartiment cdncendien: Espace clos dans un
l’acceptation des données provenant des ouvrages
bâtiment, séparé de toutes les autres parties du
soumis aux essais. La plupart des autorités accep-
bâtiment par des parois ayant une durée de résis-
tent le concept d’une analogie entre la résistance
tance au feu spécifiée, dans lequel un feu peut être
au feu obtenue à partir d’un essai et celle d’un élé-
contenu sans se propager dans une autre partie du
ment de construction généralement de dimension
bâtiment. La construction délimitant le comparti-
supérieure. On accepte également de plus en plus
ment à l’épreuve du feu peut comprendre des sec-
d’utiliser des résultats d’essai combinés à des étu-
tions (par exemple, portes et fenêtres) nécessaires
des d’ingénierie afin de déterminer l’acceptation de
à son fonctionnement, dont la résistance au feu est
composants et matériaux autres que ceux qui sont
inférieure à la période spécifiée. Un compartiment
qualifiés à partir des ouvrages soumis aux essais.
<(incendie), peut être divisé en sous-compartiments.
Ces considérations ainsi que l’utilisation de I’inter-
Il peut également s’étendre sur un ou plusieurs
polation et de l’extrapolation pour l’extension de
étages, auquel cas il devient un compartiment (
I’applicabilité des données d’essai sont discutées à
cendie,) multi-niveaux ou multi-étages.
nouveau à l’article 7.
Comme nous l‘avons noté dans les remarques d’in-
3.3 Incendie reel: Feu qui se developpe dans un troduction au present article, une etude actuelle in-
bâtiment et qui est influencé par des facteurs tels dique que la résistance au feu obtenue par des
que: le type du bâtiment et son occupation; le calculs tenant compte des propriétés de base des
contenu combustible (la charge calorifique); la ven- matériaux à des températures élevées, prévisibles
tilation, la géométrie et les propriétés thermiques dans des conditions d’exposition à l’incendie, a recu
du compartiment; les systèmes d’extinction dans le jusqu’à présent une approbation limitée de la part
bâtiment et les actions des sapeurs-pompiers. Les
des autorités. Cependant, les autorités de plus en
feux réels sont des phénomènes complexes. Par plus de pays ont en plus tendance à accepter les
conséquent, dans la conception des ouvrages en méthodes de calcul à la place d’essais.
1) Dans la révision de l’lS0 834:1975, le critère de limitation de la température à 220 “C a été supprimé.
2
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ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
Les recommandations européennes et le manuel paraison, la figure 1 comprend également des cour-
annexe concernant la conception des structures en bes représentant les températures moyennes de
acier exposées à des conditions d‘incendie norma- gaz obtenues à l’intérieur d’un compartiment incen-
die pendant des essais en grandeur réelle pour
lisé, récemment rédigé par la Convention europé-
lesquels on a utilisé différentes densités de charge
enne de la construction métallique (CECM), [23l, [PEI,
avec le guide de conception correspondant pour les d’incendie (4f) avec une ventilation et des caracté-
structures en béton exposées au feu, préparé sous ristiques thermiques spécifiées pour le comparti-
les auspices du Comité euro-international du béton ment (301. Les courbes démontrent que l’exposition
(CEB), (201, (291, continueront à favoriser ce type à la chaleur dans un incendie réel (expérimental)
d‘acceptation. peut s’écarter fortement de l’exposition a la chaleur
prescrite par l’essai normalisé de résistance au feu.
5 Application de la resistance au feu
La prescription de la résistance au feu dans les co- û
I
*L
des, réglementations de construction, etc., est un U
moyen d’empêcher la propagation du feu en divisant
5 1 O00
L
un bâtiment en compartiments ((incendie>, par des
W -a
séparations coupe-feu ayant un degré approprié de
5
I-
résistance au feu, ou en empêchant toute dé-
faillance des structures porteuses ou des éléments
structuraux.
Le niveau requis de résistance au feu dépend de
facteurs tels que la hauteur et le volume de
construction, le type d‘activité et l’importance de la
structure ou des éléments structuraux par rapport à
la stabilité globale du bâtiment. II dépend également
500
de la charge d‘incendie qui détermine la sévérité de
l’exposition au feu. C’est lngberg qui l’a quantifié le
premier en utilisant la relation
td f(Q/df) = f(%) . . . (2)
où
t, est la durée du feu type;
100
Q est la charge d’incendie dans le com-
partiment:
A, est la surface au sol du compartiment à
Temps (Mln)
l’épreuve du feu:
NOTE - Le compartlment utlllse pour l’essal avalt une surface au sol
d’environ 12 m2 et un volume d’envlron 40 rn3 [301.
q, est la densité correspondante de la
charge d’incendie.
Figure 1 - Comparaison de la courbe IS0
Cette relation est toujours la base des codes et ré-
températureltemps avec des courbes
glementations les plus courants. Dans des relations
tempciratureltemps obtenues à partir de feux de
établies plus récemment, l’importance additionnelle
Compartiment avec des densités de charge
de la ventilation, de la géométrie et des matériaux
d’incendie de 15 kg, 20 kg, 30 kg et 60 kg de bois par
des séparations du compartiment <(incendie>) a
mètre carre de surface au sol
également été considérée [voir équation (S)].
6 Signification de la resistance au feu
L’environnement du feu normalisé, représenté par
la courbe normalisée température/temps, a pour
La méthode d’essai de résistance au feu prescrit un
objet d’assurer des conditions d’essai suffisamment
environnement d’essai au feu normalisé qui se ca-
représentatives d’une exposition sévere au feu afin
ractérise par la courbe normalisée température/
de comparer les performances des divers éléments
temps exprimée mathématiquement par I’équa-
de construction représentatifs. II est cependant im-
tion (1).
portant de noter que cette exposition type à I’incen-
La figure 1 présente la courbe températureAemps die ne représente pas nécessairement une situation
du four, T, pour To = 20 “C. Dans un but de com- réelle et que les résultats d‘essai ne sont pas né-
3
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cessairement représentatifs du comportement des bre de pratiques fondées sur ce que l’on pourrait
éléments de construction dans des conditions réel- appeler <(une proposition du cas analogue le pire,>.
les d’exposition au feu. Néanmoins, l’essai classe Par exemple, on s’est apercu que les éléments por-
les performances des éléments de construction teurs tels que poutres, poutrelles et solives obtien-
porteurs ou séparatifs sur une base commune. nent une résistance au feu plus importante lorsqu’ils
sont soumis aux essais de résistance au feu en tant
que partie de plancher, ou de toiture associés à un
7 Extension des données obtenues à
plafond que lorsqu’ils sont testés séparément,
Dartir des essais de résistance au feu
Certaines autorités ont donc accepté l’hypothèse
que les éléments structuraux dans les ouvrages
7.1 Généralités
soumis aux essais peuvent être remplacés par
d’autres éléments porteurs qui, lorsqu’ils sont tes-
Les méthodes de calcul les plus susceptibles d’être
tés séparément, donnent des résistances au feu qui
acceptées par les concepteurs et les autorités sont
ne sont pas inférieures à celles de l‘ouvrage dans
celles qui étendent les données obtenues à partir
lequel ils seront substitués afin que l’ouvrage de
d‘essais normalisés de résistance au feu effectués
référence soit plus représentatif de la structure ré-
sur des éléments de construction représentatifs et
elle étudiée.
ayant trait aux conditions, aux performances, aux
exigences et aux critères d’acceptation ac-
tuellement prescrits par la méthode d’essai. Le
7.2.5 La question de la substitution d’éléments
présent article traite de l’analyse et des principes
structuraux d‘un type de structure soumise aux es-
associés à ce type de méthodes.
sais au feu à un autre lors du choix d’un spécimen
d’essai qui représente d’aussi près que possible un
elément particulier de structure de bBtiment est ré-
7.2 Préceptes généralement acceptés
glée par certaines autorités conformément aux pré-
comprenant l’extension des résultats d’essai
ceptes suivants:
7.2.1 L’application la plus simpliste des résultats
a) la capacité de I‘élément structural à dissiper de
d’essai obtenus à partir d’un essai d’incendie nor-
la chaleur dans l‘ouvrage ou l’on substitue un
malisé consiste à reproduire entikrement le sous-
élément structural doit être égale ou supérieure
ensemble de la structure de bâtiment qui doit faire
à celle de l’ouvrage dans lequel à l’origine, il a
l’objet d’une étude de comportement au feu.
été soumis à l‘essai au feu;
7.2.2 II est cependant nécessaire de faire un cer-
b) la capacité de transfert thermique vers I’élément
tain nombre de compromis dans la représentation
de structure dans l‘ouvrage où l‘on a substitué
de la construction réelle, à commencer. dans la
un élément de structure doit être égal ou infé-
plupart des cas, par le fait que la construction sou-
rieur à celui de l‘ouvrage dans lequel il a été
mise aux essais est invariablement d’une taille in-
testé à l‘origine;
à la construction qu‘elle est censée
férieure
représenter.
c) les caractéristiques de déformation sous charge
de l’ouvrage dans lequel I‘élément structural est
7.2.3 L’un des préceptes généralement accepté
substitué doivent être égales ou inférieures à
par les autorités est que la résistance au feu obte-
celles de l’ensemble dans lequel il a été testé à
nue par l’application de la méthode d’essai à un
I’orig i ne.
modèle représentatif d’une structure réelle en vraie
grandeur convient à l’utilisation dans les structures
Il convient de noter que le précepte énoncé en a)
de bâtiment utilisant des composants ayant des
exclut la substitution d’éléments structuraux testés
portées plus grandes et étant donc de plus grande
en tant que partie d‘un plancher béton à bec acier
taille (masse par mètre, aire de la section ou mo-
à une structure de toiture en construction métallique
dule de la section) que ceux que l’on utilise dans le
protégée.
prototype soumis aux essais. Ce type d’acceptation
se fonde sur le fait que les composants structuraux
De même, le précepte énoncé en b) exclut le rem-
concernés ont 6% chargés de facon appropriée
placement des éléments de structure, comprenant
pendant l’essai de résistance au feu afin d’être
des profilés en acier laminé à large semelle, par des
soumis à leurs propres contraintes théoriques de
éléments comprenant des solives en acier préfabri-
conception.
quées de type treillis. Cependant, un profilé acier
plus grand peut toujours en remplacer un plus petit.
7.2.4 Une adaptation des prescriptions de compor-
tement au feu d’une grande variété de constructions En outre, les autorités de certains pays, reconnais-
en raison du nombre limité d’essais de résistance
sant la différence de performances entre les élé-
au feu, que l’on peut effectuer est progressivement
ments structuraux qui ont été soumis à des
apparue, ainsi que l’acceptation d’un certain nom- empêchements partiels de dilatation thermique
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISOlTR 1 O1 58:1991 (F)
7.2.9 Pour l’extension par analogie des résultats
pendant un essai au feu et ceux qui ne l’ont pas été,
il faut
et essayant de relier ce type d’information aux per- d’essai au feu aux éléments structuraux,
formances prévues de la construction réelle dans également tenir compte des prescriptions en ma-
diverses conditions d’entrave à la dilatation, ont tière de résistance, d‘épaisseur et de type de bkton.
imposé les critères additionnels suivants pour ce Certaines autorités admettent que l’on réduise
d’une quantité spécifiée la résistance à la compres-
qui concerne la substitution d’éléments structuraux:
sion du béton lorsque l’on compare la résistance du
béton dans I’élément structurel testé à l’exigence
d) la résistance au feu de I’élément de structure
de conception dans la structure réelle à représenter.
non entravé qui est substitué doit être égale ou
supérieure à celle de I’élément de structure D’autre part, il n’y a aucune limite imposée en ma-
remplacé. tière de résistance maximale du béton dans la
structure réelle représentée par le prototype soumis
e) la résistance au feu de I’élément de structure aux essais. D’un point de vue structural il n‘y a pas
entravé que l’on a substitué ou de l‘ouvrage de limite à I’épaisseur du béton, mais il n’y a pas
dans lequel I‘élément a été testé doit être égale de clause prévoyant le remplacement entre du bé-
ou supérieure à celle de l’ensemble dans lequel ton de faible densite et du béton de densité normale.
I’élément est substitué.
7.2.10 L’extension des résultats d’essai par inter-
prétation analogique peut également s‘appliquer au
domaine de la résistance au feu appliquée à I’iso-
7.2.6 La résistance au feu d’un élément fléchi
lation des ouvrages testés de facon plus spécifique.
ayant ses extrémités libres (poutrelles, planchers,
Par exemple, dans le cas d’ouvrages de plancher
toitures) est généralement inférieure à celle du
et de toiture utilisant un plafond suspendu au-
même élément soumis à un encastrement. Les élé-
dessous d’éléments structuraux, le principe selon
ments qui ont été testés avec leurs extrémités libres
lequel on peut augmenter la hauteur du plénum en-
peuvent donc être substitués de façon appropriée
tre la surface inférieure du plancher et le haut du
dans des spécimens d‘essais de constructions de
plafond protecteur pour y placer des éléments
bâtiments réels, qui seront dans la pratique soumis
structuraux plus grands sans amoindrir les perfor-
à des encastrements. L’inverse de cette procédure
mances établies à partir des résultats obtenus sur
n’est cependant pas approprié.
le prototype testé est généralement accepté.
7.2.11 Est également accepté le fait qu’augmenter
I’épaisseur de la dalle en béton d’un ouvrage
7.2.7 La résistance au feu d’un élément fléchi en-
plancher/plafond, aura un effet benéfique sur la ré-
castré peut être inférieure à la résistance au feu
sistance au feu en matière d’isolation et, sur un plan
d’un élément fléchi ayant ses extrémités libres dans
moins spécifique, sur les performances structurales
le cas où la charge longitudin
...
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