Valeurs précalculées de la température critique des éléments comprimés axialement sujets au flambement #9

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Une démarche simple et pratique pour vérifier la résistance au feu des éléments de structures métalliques est celle basée sur des températures. Selon l’EN 1993-1-2 (novembre 2005) et son annexe nationale française (octobre 2007), la résistance au feu d’un élément de structure métallique peut être jugée satisfaite si l’échauffement θa de cet élément après la durée d’exposition au feu requise reste inférieure à sa température critique θa,cr.

Calcul de la température critique d’un élément comprimé

La température critique θa,cr des éléments de classe 1, 2 ou 3, comprimés axialement sujets au flambement peut être déterminée à partir des valeurs reportées dans les tableaux 1 à 5, en fonction de la nuance d’acier, de l’élancement réduit   et du taux d’utilisation plastique µRd de l’élément.

Calcul du taux d’utilisation plastique

Le taux d’utilisation plastique est donné par :

Où :

A             est l’aire de la section transversale de l’élément ;

fy             est la valeur nominale de la limite d’élasticité de l’acier à froid.

Nfi,Ed        est l’effort de compression de calcul pour la situation d’incendie, déterminé conformément à la partie feu de l’EN 1991-1-2 (juillet 2003) et son annexe nationale française (février 2007).

Calcul de l’élancement réduit

L’élancement réduit , d’un élément de classe 1, 2 ou 3 peut être calculé à partir de la relation suivante :

où :

i              est le rayon de giration par rapport à l’axe de flexion approprié ;

lfi          est la longueur du flambement en situation d’incendie correspondante.

Pour les poteaux, la longueur de flambement en situation d’incendie peut être différente de celle utilisée pour le dimensionnement à froid. Dans une ossature stabilisée par des contreventements ou des parois rigides, la longueur de flambement lfi d’un poteau d’étage peut être déterminée habituellement en le considérant comme encastré à ses extrémités, à condition que le degré de résistance au feu des éléments de construction qui séparent ces étages soit au moins égal à celui du poteau.

À partir de ce principe, dans le cas d’une ossature contreventée, selon l’EN1993-1-2 la longueur de flambement lfi  est égale à 0,5×L pour un étage intermédiaire et à 0,7×L au dernier étage, L étant la longueur d’épure de l’étage considéré (voir Figure 1). Pour le premier étage, la longueur de flambement est 0,5×L si le pied de poteau est encastré à sa base par des dispositions constructives, sinon elle est égale à 0,7×L.

Longueurs de flambement en situation d’incendie de poteaux d’ossatures contreventées
Tableau 1 : Température critique (°C) des éléments avec instabilité en nuance d’acier S235
Tableau 2 : Température critique (°C) des éléments avec instabilité en nuance d’acier S275
Tableau 3 : Température critique (°C) des éléments avec instabilité en nuance d’acier S355
Tableau 4 : Température critique (°C) des éléments avec instabilité en nuance d’acier S420
Tableau 5 : Température critique (°C) des éléments avec instabilité en nuance d’acier S460

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Christophe Renaud , directeur de projet de recherche – CTICM