Essais au feu de poutrelles métalliques protégées en combinaison avec un bac acier

L’utilisation de dalles avec bacs acier collaborants est de plus en plus courante pour les planchers mixtes acier-béton de bâtiments à ossature métallique en raison de leur bon rendement aussi bien en situation normale qu’en situation d’incendie.

Toutefois, lorsque les poutrelles métalliques porteuses de ces dalles nécessitent une protection passive contre l’incendie, il est nécessaire de faire un traitement spécifique pour la partie de la semelle supérieure des profilés métalliques non-couverte par le bac acier. Ce traitement consiste soit à remplir les vides formés entre les creux d’onde du bac acier et la semelle supérieure des profilés métalliques par un matériau approprié, soit à protéger la partie de la semelle supérieure non-couverte par le bac acier. Quel que soit le traitement adopté, il conduit inévitablement à une augmentation du coût pour cette solution constructive. Actuellement, l’Eurocode 4 partie incendie fournit une règle simple pour éviter ce traitement particulier mais elle se révèle très contraignante puisqu’aucun bac acier du commerce en France n’entre dans son domaine d’application.

Or, une étude récente réalisée à l’aide de calculs numériques à partir d’hypothèses sécuritaires montre que ce traitement peut être évité pour assurer la bonne tenue au feu des poutrelles métalliques. Par conséquent, il y a un véritable intérêt économique à mettre au point des règles d’application plus précises pour généraliser cette pratique. C’est dans ce but que deux essais au feu spécifiques, financés conjointement par le CTICM et ArcelorMittal, ont été réalisés au laboratoire d’EFectis France en janvier 2023 pour analyser expérimentalement l’impact précis du non-traitement des espaces formés entre le bac acier et la semelle supérieure d’un profilé métallique protégé contre l’incendie.

Lors de ces essais, les paramètres suivants ont été investigués :

  • Type de bac acier : réentrant et trapézoïdal
  • Durée d’exposition au feu : 60 minutes et 120 minutes
  • Largeur du profilé métallique : 150 mm et 300 mm
  • Epaisseur de la semelle supérieure du profilé métallique

Les résultats expérimentaux ont largement confirmé l’aspect sécuritaire des analyses numériques et constituent une base solide pour la mise au point de règles de calcul plus précises dans ce domaine.

Eprouvettes avant essai au feu

Eprouvettes lors de l’essai

Etat des espaces entre profilé métallique et bac acier après essai au feu

FDES des produits acier révisées

Essais de déversement de PRS

Webinaire CTICM : Calcul numérique des structures métalliques