Évaluation de la Résistance au Feu
Comprendre l’évaluation de la Résistance au Feu d’une Poutre en Bois
Une poutre en bois d’épicéa est utilisée dans la construction d’un bâtiment résidentiel. La poutre a des dimensions initiales de 200 mm x 300 mm et une longueur de 6 mètres.
Dans le cadre de la certification de la sécurité incendie du bâtiment, il est nécessaire d’évaluer la capacité de cette poutre à résister à un incendie pendant au moins 60 minutes.
Données de l’exercice :
- Type de bois : Épicéa (densité et propriétés thermiques fournies)
- Dimensions de la poutre : 200 mm x 300 mm (largeur x hauteur)
- Longueur de la poutre : 6 mètres
- Charge appliquée : Uniformément répartie, valeur spécifiée
- Durée de résistance au feu requise : 60 minutes
Questions :
- Analyse de la section transversale : Calculez la section transversale effective de la poutre après une exposition au feu pendant la durée requise. Utilisez les données sur la vitesse de carbonisation du bois fournies par l’Eurocode 5.
- Calcul des propriétés mécaniques : Estimez les propriétés mécaniques résiduelles du bois après exposition au feu (résistance, module d’élasticité, etc.) en utilisant les informations fournies par l’Eurocode 5.
- Analyse structurale : Évaluez la capacité portante de la poutre en bois après exposition au feu. Utilisez les méthodes de calcul de l’Eurocode 5 pour déterminer si la poutre peut supporter la charge appliquée pendant la durée requise de résistance au feu.
- Sécurité et conformité : Discutez des mesures de sécurité supplémentaires qui pourraient être nécessaires pour améliorer la résistance au feu de la poutre, comme l’application de retardateurs de feu ou l’utilisation de matériaux de revêtement.
Correction : évaluation de la Résistance au Feu
1. Analyse de la Section Transversale
Vitesse de Carbonisation :
- Selon l’Eurocode 5, la vitesse de carbonisation de l’épicéa est de \(0,7\, \text{mm/min}\).
Durée d’Exposition au Feu :
- La poutre est exposée au feu pendant 60 minutes.
Réduction de la Section Transversale :
- Réduction totale:
\( = 0,7\, \text{mm/min} \times 60\, \text{min} = 42\, \text{mm} \) par côté.
La réduction se produit sur les quatre côtés de la section transversale.
Section Transversale Effective après Exposition :
- Largeur effective:
\[ = 200\, \text{mm} – 2\times42\, \text{mm} \] \[ = 116\, \text{mm} \]
- Hauteur effective:
\[ = 300\, \text{mm} – 2\times42\, \text{mm} \] \[ = 216\, \text{mm} \]
2. Calcul des Propriétés Mécaniques
Propriétés Initiales :
- Résistance initiale (\(R_{init}\)) = \(30\, \text{MPa}\)
- Module d’élasticité initial (\(E_{init}\)) = \(12\, \text{GPa}\)
Propriétés après Exposition au Feu :
- Résistance résiduelle (\(R_{res}\)):
\[ = 0,8 \times R_{init} \] \[ = 0,8 \times 30\, \text{MPa} \] \[ = 24\, \text{MPa} \]
- Module d’élasticité résiduel (\(E_{res}\)):
\[ = 0,8 \times E_{init} \] \[ = 0,8 \times 12\, \text{GPa} \] \[ = 9.6\, \text{GPa} \]
3. Analyse Structurale
Moment d’Inertie (I) de la Section Effective :
\[ I = \frac{b \times h^3}{12} \] \[ I = \frac{116 \times 216^3}{12} \] \[ I = 97,417,728\, \text{mm}^4 \]
Moment de Flexion (M) sous Charge Appliquée :
\[ M = \frac{w \times L^2}{8} \] \[ M = \frac{5000 \times 6000^2}{8} \] \[ M = 22,500,000,000\, \text{Nmm} \]
Contrainte de Flexion (\(\sigma\)) :
\[ \sigma = \frac{M}{I} \times y \] \[ \sigma = \frac{22,500,000,000}{97,417,728} \times 108 \] \[ \sigma = 24,944.13\, \text{MPa} \]
Conclusion de l’Analyse Structurale :
La contrainte de flexion calculée (\(24,944.13\, \text{MPa}\)) est supérieure à la résistance résiduelle du bois (\(24\, \text{MPa}\)).
Cela indique que la poutre pourrait ne pas être capable de soutenir la charge dans les conditions d’exposition au feu spécifiées.
4. Sécurité et Conformité
- Mesures de sécurité supplémentaires : L’application de retardateurs de feu, l’utilisation de bois traité ou l’installation de revêtements protecteurs sont recommandées pour améliorer la résistance au feu de la poutre.
- Conformité : La conception doit être revue pour s’assurer qu’elle respecte les exigences de l’Eurocode en matière de résistance au feu, en prenant en compte les résultats de cette analyse et les mesures d’amélioration proposées.
Évaluation de la Résistance au Feu
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