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Performance Solutions d'incendie

L’un des enjeux les plus critiques pour les architectes est de s’assurer que la conception des bâtiments répond aux exigences de sécurité incendie. La science du génie de la sécurité incendie a beaucoup progressé au fil des ans, nous offrant une compréhension approfondie des étapes clés de l’initiation, de la propagation, de la maîtrise et de la suppression du feu. Ces connaissances ont permis aux codes du bâtiment actuels et aux ingénieurs en protection incendie de concevoir des structures sécuritaires pour nos maisons et nos villes.

Principles

Initiation et propagation du feu

La chaleur, le combustible et un agent oxydant, généralement l’oxygène, doivent tous être présents pour qu’une ignition se produise. Le triangle du feu illustre les conditions nécessaires pour qu’un incendie démarre, mais une quatrième condition doit être ajoutée pour maintenir le feu et lui permettre de croître. Cela est illustré par le tétraèdre du feu, qui montre comment la chaleur, le combustible, l’oxydant et une réaction en chaîne exothermique peuvent ensemble déclencher une conflagration dans un bâtiment.

Sécurité incendie

Il existe deux méthodes de suppression utilisées dans la conception de la sécurité incendie des bâtiments : passive et active.

Protection passive contre l'incendie : utilisation de matériaux, systèmes, éléments de construction et/ou disposition du bâtiment pour prévenir ou résister à l’ignition, limiter la propagation à d’autres contenus combustibles dans la pièce et contenir le feu dans la zone afin d’éviter qu’il ne se propage à d’autres sections de la structure.
Protection active contre l'incendie : recours à des dispositifs mécaniques tels que des gicleurs ou des extincteurs pour éteindre le feu à ses premiers stades et ainsi prévenir sa propagation.

Il est bien connu dans l’industrie de la construction que la caractéristique la plus importante du gypse est sa résistance au feu. Cela est dû au matériau principal utilisé dans sa fabrication : CaSO₄∙2H₂O (gypse). Le gypse est incombustible, ce qui signifie qu’il n’apporte aucun combustible à un incendie. Comme le montre la formule chimique, le gypse contient 21 % en poids d’eau chimiquement combinée, appelée eau cristalline, qui fait partie du cristaux de gypse. Lorsque les panneaux de gypse sont exposés au feu, la chaleur transforme l’eau cristalline en vapeur. L’énergie thermique nécessaire pour convertir l’eau en vapeur est ainsi absorbée, maintenant le côté opposé du panneau au frais tant qu’il reste de l’eau dans le gypse ou jusqu’à ce que le panneau soit compromis.

Performance

Résistance au feu

Il s’agit de la durée pendant laquelle une assemblée servira de barrière à la propagation du feu et pourra maintenir sa fonction structurale après avoir été exposée à un feu d’intensité standard, tel que défini par ASTM E119 et UL263. Ceci est également appelé parfois la résistance au feu de l’assemblage.La procédure d’essai consiste en un test de résistance au feu pour tous les assemblages et, en plus, un essai au jet d’eau pour les cloisons et les murs. L’échantillon d’essai doit satisfaire à toutes les exigences suivantes pour réussir le test. Un assemblage doit résister à la transmission de chaleur de façon à ce que les températures du côté opposé au feu demeurent sous les valeurs désignées. La température de la surface non exposée est mesurée par des thermocouples fixés directement sur la surface. Dans le cas des murs et des cloisons, un thermocouple est placé au centre de l’assemblage, un au centre de chaque quart de section, et les quatre autres à la discrétion de l’autorité responsable des essais. De plus, l’assemblage doit supporter sa charge de conception sans défaillance structurale ni effondrement pendant toute la durée du test. Enfin, l’assemblage ne doit pas présenter de fissures ou d’ouvertures permettant aux flammes et aux gaz chauds de pénétrer. Le premier moment où l’un de ces trois critères est violé met fin au test et établit la résistance maximale au feu de l’assemblage. Les murs et les cloisons doivent aussi satisfaire à un critère supplémentaire, l’essai au jet d’eau, avant qu’une cote de résistance au feu puisse leur être attribuée.L’essai au jet d’eau consiste à soumettre un assemblage identique à la moitié de l’exposition au feu indiquée (mais pas plus d’une heure), suivi immédiatement d’une exposition à un jet d’eau provenant d’une lance à incendie à une pression et une distance prescrites. La courbe temps-température utilisée pour le four est illustrée ci-dessous. La température est obtenue à partir des lectures moyennes de neuf thermocouples disposés symétriquement près de toutes les parties de l’assemblage, placés à 6 po de la surface exposée des murs ou à 12 po de la surface exposée des planchers, plafonds ou colonnes.Vous pouvez obtenir des renseignements supplémentaires sur la norme E119 de l’ASTM ici.

Coupe-feu passant

Les coupe-feux passants sont conçus pour rétablir l’indice horaire des assemblages résistant au feu qui ont été fissurés en raison de la pénétration d’éléments électriques, mécaniques ou de plomberie. La méthode d’essai E814 de l’ASTM a été développée compte tenu du rôle spécial des coupe-feux passants. Cet essai standard s’applique aux coupe-feux passants de divers matériaux et types de construction. Les coupe-feux sont prévus pour une utilisation dans les ouvertures des murs et des planchers résistant au feu. Ils consistent en des matériaux qui remplissent l’ouverture autour des éléments pénétrants comme les câbles, les chemins de câbles, les tubes protecteurs, les conduits et les tuyaux.La méthode d’essai tient compte de la résistance des coupe-feux à une force externe simulée par un jet de lance. Deux indices sont établis pour chaque coupe-feu. Un indice F se base sur l’existence d’une flamme sur une surface non exposée tandis qu’un indice T se base sur l’augmentation de température et sur l’apparition d’une flamme sur le côté non exposé du coupe-feu.Vous pouvez obtenir des renseignements supplémentaires sur la norme E814 de l’ASTM ici.

Propagation des flammes

Ceci est une mesure du comportement relatif au feu des matériaux. La propagation des flammes et la fumée générées sont mesurées selon la méthode d’essai E84 de l’ASTM.Les matériaux dont la propagation des flammes est peu élevée empêchent un feu localisé de petite envergure, comme une corbeille à papier enflammée par un mégot de cigarette, de se propager à d’autres matériaux combustibles dans la pièce. Par conséquent, un indice de propagation des flammes peu élevé indique une possibilité réduite qu’un feu de petite envergure se développe en un feu de chambre. La production de fumée dense et noire lors de l’incendie crée un risque supplémentaire pour les occupants du bâtiment car la visibilité est réduite, ce qui rend l’acheminement vers la sortie plus difficile. Les matériaux qui comportent une propagation des flammes élevée et qui produisent une grande quantité de fumée sont considérés indésirables, surtout lorsqu’ils sont utilisés dans des zones de rassemblement ou de confinement de personnes. Les méthodes d’essai E84 de l’ASTM et UL 723 mesurent la propagation des flammes et la densité de fumée des matériaux de construction lorsqu’ils sont soumis au feu. Ces indices sont connus collectivement comme les caractéristiques de brûlage en surface du matériau. L’essai est souvent appelé essai en tunnel Steiner en hommage au créateur de la méthode d’essai.Dans l’essai, un échantillon de 508 mm x 7 620 mm (20 po x 25 pi) est installé en tant que « toit » d’un four rectangulaire et est soumis à un feu de gravité contrôlée. Le feu est à une distance de 305 mm (12 po) de l’extrémité de l’échantillon. À partir du moment de la combustion, la distance et la durée du flambage du matériel échantillonné ainsi que la fumée produite sont comparées à la performance de planches de chêne rouge et de carton renforcé inorganique, dont les valeurs arbitraires attribuées sont respectivement de 100 et 0 pour ces caractéristiques.Les matériaux de finition des murs intérieurs et des plafonds sont regroupés par classes selon leur indice de propagation des flammes et leur indice de fumée produite. Les classes sont :

Classe A: Indice de propagation des flammes 0-25; indice de fumée produite 0-450
Classe B: Indice de propagation des flammes 26-75; indice de fumée produite 0-450
Classe C: Indice de propagation des flammes 76-200; indice de fumée produite 0-450

Un incendie de classe A fait référence au matériau qui peut s’enflammer mais qui n’alimentera pas une flamme. Les produits de classe A ne génèrent pas de fumée excessive qui obstrue la visibilité, ce qui est un facteur important dans la conception d’une sortie sécuritaire pour les occupants d’un bâtiment. Notez que la classe A n’est pas une désignation de résistance au feu.Vous pouvez obtenir des renseignements supplémentaires sur la norme E84 de l’ASTM ici.

Incombustibilité

Un matériel incombustible est un matériel qui ne s’enflamme pas, ne brûle pas, ne supporte pas la combustion ou ne libère pas des vapeurs inflammables lorsqu’il est soumis à un feu ou à une chaleur dans la forme sous laquelle il est utilisé et dans des conditions prévues, comme déterminé par la méthode d’essai E136 de l’ASTM. Dans cet essai, un échantillon du matériau est placé dans un four tubulaire en céramique dont la température de fonctionnement est de 750 °C (1 382 °F). Si la combustion se produit après les premières 30 secondes, si le spécimen d’essai perd au moins 50 % de son poids ou si la température du spécimen d’essai augmente de plus de 12,2 °C (54 °F), le matériau échoue l’essai et est considéré un produit combustible. Si aucune de ces trois conditions ne se produit durant une période d’exposition de 30 minutes, le matériau réussit l’essai et est classifié comme un produit incombustible.
Vous pouvez obtenir des renseignements supplémentaires sur la norme E136 de l’ASTM ici.