ARCHIVÉ – Recherche en incendie v11n4-8

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Les structures en béton renforcées par des PRF isolés offrent une bonne performance en cas d’incendie

Système de poutre/dalle

Système de poutre/dalle

En Amérique du Nord, la réhabilitation et l’entretien des infrastructures de béton qui se dégradent sous l’effet de la corrosion et d’une utilisation intensive représentent désormais une composante majeure du marché de la construction. Récemment, les polymères renforcés de fibres (PRF) ont été présentés comme un matériau prometteur pour prolonger la vie de ces structures (ponts, garages de stationnement, etc.) et pour réduire leurs coûts d’entretien.

Figure 1. Structures de béton armé enveloppées de PRF

Figure 1. Structures de béton armé enveloppées de PRF

Même s’il a été démontré que les PRF pouvaient améliorer la durabilité de ces structures, leur utilisation dans des espaces intérieurs, où l’incendie est une préoccupation importante, a soulevé des inquiétudes en raison du manque d’information sur leur comportement à des températures élevées.

Avant l'essai

Avant l’essai

En collaboration avec des chercheurs de l’Université Queen’s (membre du réseau ISIS Canada) et avec les partenaires industriels Fyfe Co. et BASF Building Systems, les chercheurs de l’IRC-CNRC ont étudié le comportement au feu de structures en béton enveloppées de PRF et revêtues d’un produit isolant ignifuge pour offrir une meilleure protection incendie (voir la figure 1).

Figure 2. Avant et après les essais de résistance au feu

Figure 2. Avant et après les essais de résistance au feu

Cette recherche comprenait à la fois des études expérimentales et des modélisations numériques de la tenue au feu de poteaux, de poutres et de dalles de béton qui avaient été renforcés à l’aide de PRF et protégés par deux différents types d’isolant. Au total, neuf essais ont été réalisés sur cinq poteaux et quatre dalles grandeur réelle et quatre essais ont été effectués sur des dalles grandeur intermédiaire dans des conditions d’incendie standard (voir la figure 2).

Modélisation numérique

Les chercheurs ont mis au point des modèles numériques pour prédire la résistance au feu des différents éléments mis à l’essai. Ces modèles numériques ont ensuite été évalués à la lumière des données expérimentales obtenues lors des essais de tenue au feu (voir la figure 3). Ces modèles ont permis de prédire avec suffisamment de précision les effets d’un incendie sur des poteaux, poutres ou dalles de béton renforcés par des PRF, et sur l’adhésif époxy et l’isolant ignifuge, de même que sur la capacité portante de ces éléments structuraux.

Figure 3. Températures prédites versus températures mesurées a)Températures à l'interface PRF/béton b) Températures de l'acier d'armature

Figure 3. Températures prédites versus températures mesurées a)Températures à l’interface PRF/béton b) Températures de l’acier d’armature

La température de transition du verre est la température à laquelle on observe une détérioration de la résistance, de la rigidité et de l’adhérence des PRF.

Principaux résultats expérimentaux

Cette étude a démontré que :

  • les systèmes renforcés à l’aide de PRF et ignifugés ont offert une résistance au feu d’au moins 4 heures sous charge de service;
  • les systèmes dotés d’une protection ignifuge ont permis de maintenir la température du béton et de l’acier d’armature à de bas niveaux et de conserver une grande partie de la résistance de ces matériaux durant les essais de tenue au feu;
  • même si la température de transition du verre des PRF a été dépassée, on a quand même obtenu des degrés de résistance au feu satisfaisants parce que l’isolant est demeuré en place. La présence de l’isolant et sa bonne installation s’avèrent la clé pour protéger adéquatement la structure.

Des lignes directrices pour la conception ont aussi été élaborées à partir de ces résultats.

Phase 2

L’IRC-CNRC, l’Université Queen’s (ISIS Canada) et l’industrie viennent de lancer la phase 2 de l’étude sur la résistance au feu des systèmes renforcés à l’aide de PRF, qui étudiera des poteaux rectangulaires en béton réparés avec des PRF, et des poutres et des dalles renforcées par des PRF près de la surface. Cette phase inclura :

  • la caractérisation des matériaux
  • des études expérimentales du comportement au feu
  • l’élaboration de modèles numériques validés
  • des études paramétriques utilisant des modèles numériques
  • l’élaboration de lignes directrices pour la conception

Personne-ressource

Dr. Noureddine Bénichou
Téléphone : 613-993-7229
Télecopieur : 613-954-0483
Courriel : Noureddine.Benichou@nrc-cnrc.gc.ca