Vérification de la température d'incendie d'une plaque de raidissement
Introduction
L'analyse au feu n'est pas une tâche de routine pour un ingénieur en structures. Cet article présente la solution derrière IDEA StatiCa, qui calcule automatiquement la température des plaques dans le modèle de connexion sous exposition au feu.
Les composants de soudure et de boulon prennent la température de la plaque connectée avec la température la plus élevée. Plus d'informations sur les hypothèses : https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Modèle & hypothèses
La température du raidisseur à ce point de connexion sera vérifiée. La connexion sera exposée au feu et doit résister au moins 15 minutes R15. La courbe de feu utilisée pour la simulation est "Courbe de feu externe (EN 1993-1-2)." Il y a un avis important que la protection incendie n'a pas été appliquée.
Formules du code
Les hypothèses sont basées sur EN 1993-1-2 pour les matériaux en acier non protégés. Parce qu'aucune isolation protectrice n'existe, le matériau est directement exposé à la chaleur par convection et radiation des flammes, ce qui le fait chauffer beaucoup plus rapidement.
L'Eurocode définit plusieurs courbes de feu nominales température-temps utilisées dans la conception structurelle au feu :
- Courbe de Feu Standard (ISO 834 / EN 1991-1-2, Éq. 3.1)
- Représente un feu de compartiment conventionnel et sévère.
- Utilisation : Pour la classification standard de résistance au feu (R30, R60, R90, …). Typiquement appliquée dans la conception prescriptive et les tests de laboratoire.
- Courbe de Feu d'Hydrocarbures
- Montée rapide de température, atteignant ~1100 °C en 5 minutes.
- Utilisation : Pour les feux impliquant des hydrocarbures (pétrole, gaz, stockage de carburant, industrie pétrochimique, tunnels avec trafic lourd).
- Courbe de Feu Externe
- Montée de température plus faible comparée à la courbe standard, max ~680 °C.
- Utilisation : Pour l'exposition des façades et murs extérieurs au feu.
- Courbes de Feu Paramétriques (non incluses dans IDEA StatiCa)
- Basées sur la taille du compartiment, la ventilation et la densité de charge calorifique.
- Montrent les phases de chauffage et de refroidissement.
- Utilisation : Pour la conception basée sur la performance de vrais compartiments de bâtiment où la charge calorifique et la ventilation sont connues.
Comment les ingénieurs devraient sélectionner la courbe de feu
Conformité au code/classification de résistance requise : → Utiliser Courbe de Feu Standard.
Pétrochimie, tunnels, stockage de liquides inflammables : → Utiliser Courbe de Feu d'Hydrocarbures.
Façades, éléments extérieurs exposés au feu extérieur : → Utiliser Courbe de Feu Externe.
Scénario de feu réaliste (conception basée sur la performance) : → Utiliser Courbe de Feu Paramétrique (si des données d'entrée suffisantes sont disponibles).
Facteur de section Am/V
Sensibilité générale
Le facteur de section (Am/V) est une constante significative pour chaque plaque. Dans l'équation gouvernante, il apparaît comme un numérateur, indiquant que l'augmentation de l'incrément de température influence la température à la conclusion de la simulation. Observons la sensibilité du facteur dans la plage [50,300] après incrémentation de 25.
Comment calculer la valeur pour le raidisseur
Le calcul du facteur de section pour les raidisseurs de référence devrait clarifier la méthodologie pour calculer les raidisseurs. Si une face non alignée avec le bord de la plaque est couverte par une autre plaque, la zone couverte doit être exclue du calcul du facteur de section.L'ignorance de cet aspect peut entraîner des résultats trompeurs par rapport à la vérification manuelle.
Procédure de calcul étape par étape
La procédure décrite présente le flux de travail de l'augmentation de température dans le temps pour la courbe de feu externe.
Comparaison d'IDEA StatiCa vs calcul manuel
La température calculée par IDEA StatiCa a atteint 608 degrés Celsius.
En utilisant la procédure manuelle étape par étape, la température a atteint 609 degrés Celsius.
Conclusion
L'objectif était d'introduire plus de transparence dans le flux de travail de conception au feu et d'encourager les ingénieurs en structures à utiliser en toute confiance IDEA StatiCa pour la conception au feu et la vérification de code des connexions et éléments en acier par rapport aux calculs manuels.
Dans la conception au feu, la température devient une variable d'état critique. Elle influence directement la rigidité et la résistance des matériaux à travers les propriétés dépendantes de la température définies dans EN 1993-1-2.