Les avantages de la haute résistance et de la bonne ductilité de l’acier déterminent les caractéristiques de la structure en acier comme un poids léger, une bonne résistance sismique et une grande capacité portante. Dans le même temps, la structure en acier peut être traitée sur site, les cycles de construction sont courts et les matériaux peuvent être recyclés. Par conséquent, les bâtiments en acier ont été largement utilisés à la maison et à l’étranger.
Mais la structure en acier a une faiblesse fatale: une mauvaise résistance au feu. Afin de maintenir la résistance et la rigidité de la structure en acier pendant une longue période pendant le feu et d’assurer la sécurité de la vie et des biens des personnes, diverses mesures de prévention des incendies ont été prises dans les travaux réels. Selon différents principes de prévention des incendies, les mesures de prévention des incendies sont divisées En méthode de chauffage par résistance électrique et méthode de refroidissement par eau. La méthode de résistance à la chaleur peut également être divisée en méthode de pulvérisation et en méthode d’encapsulation (méthode d’encapsulation creuse et méthode d’encapsulation solide). Les moyens de refroidissement par eau comprennent des moyens de refroidissement par jet d’eau et des moyens de refroidissement par rinçage. Cet article couvrira spécifiquement les différentes mesures de prévention des incendies et comparera leurs avantages et inconvénients.
- Les limites de résistance au feu et les propriétés d’une structure en acier se réfèrent au temps pendant lequel un élément perd sa stabilité ou son intégrité, son isolation et sa résistance au feu dans un essai de résistance au feu standard.
Bien que l’acier lui – même ne s’enflamme pas ou ne brûle pas, ses propriétés sont fortement influencées par la température. Cependant, la ténacité à l’impact de l’acier diminue à 250 ° C et, au – delà de 300 ° C, la limite d’élasticité et la résistance limite sont considérablement réduites. Dans le feu réel, la température critique à laquelle la structure en acier perd sa stabilité d’équilibre statique est d’environ 500 ℃, tandis que la température générale du site du feu peut atteindre 800 ~ 1000 ℃. Par conséquent, à des températures élevées, la structure en acier subit rapidement une déformation plastique qui entraîne des dommages localisés et, finalement, l’effondrement et la défaillance de l’ensemble de la structure en acier. Les bâtiments en acier doivent prendre des mesures de prévention des incendies pour s’assurer que le bâtiment a une limite de résistance au feu suffisante. Empêcher les structures en acier de se réchauffer rapidement à des températures critiques en cas d’incendie, empêcher une déformation excessive ou même l’effondrement du bâtiment, gagner ainsi un temps précieux pour la lutte contre l’incendie et l’évacuation en toute sécurité du personnel, éviter ou réduire les dommages causés par l’incendie.
- Mesures de prévention des incendies pour les structures en acier
Les mesures de prévention des incendies pour les structures en acier peuvent être divisées en deux catégories selon leur principe: l’une est la méthode de résistance à la chaleur et l’autre est la méthode de refroidissement par eau. L’objectif de ces mesures est cohérent: s’assurer que la température de l’assemblage ne dépasse pas sa température critique pendant une période déterminée. La différence est que la méthode de blocage thermique empêche le transfert de chaleur à l’ensemble, tandis que la méthode de refroidissement à l’eau permet le transfert de chaleur aux composants, puis la dissipation pour atteindre l’objectif.
2.1 Méthode résistante à la chaleur
Selon la résistance à la chaleur des revêtements ignifuges et des matériaux d’encapsulation, la méthode de résistance à la chaleur est divisée en méthode de pulvérisation et méthode d’encapsulation. La méthode de pulvérisation protège le bâtiment en appliquant ou en pulvérisant une peinture ignifuge. Les méthodes d’encapsulation peuvent également être divisées en méthodes d’encapsulation creuse et en méthodes d’encapsulation solide.
2.1.1 Méthode de pulvérisation
Habituellement, sur la surface de l’acier est appliqué ou pulvérisé la peinture ignifuge, formant une couche de protection d’isolation thermique ignifuge, améliorant la limite de résistance au feu de la structure en acier. Cette méthode est facile à construire, légère, résistante au feu et n’est pas limitée par la géométrie des composants en acier. Il a une bonne économie et utilité et est largement utilisé. Il existe une grande variété de revêtements ignifuges pour la structure en acier, qui peuvent être grossièrement divisés en deux catégories: l’une est la peinture ignifuge à revêtement mince (catégorie b), également connue sous le nom de peinture ignifuge expansée pour la structure en acier; L’autre est un revêtement épais (h). Peinture ignifuge de classe B, l’épaisseur du revêtement est généralement de 2 à 7 mm. Le substrat est une résine organique, avec un certain effet décoratif, qui se dilate et s’épaissit à haute température. La limite de résistance au feu peut atteindre 0,5 – 1,5 heures. La peinture ignifuge à revêtement mince pour structure en acier présente les avantages d’un revêtement mince, léger et d’une bonne résistance aux vibrations. Lorsque la limite de résistance au feu pour les structures en acier exposées à l’intérieur et les structures en acier de toiture légère est spécifiée à 1,5 heure ou moins, la peinture ignifuge pour structures en acier à revêtement mince doit être choisie. L’épaisseur de revêtement de la peinture ignifuge de classe H est généralement de 8 à 50 mm. On dirait une surface granuleuse. L’ingrédient principal est un matériau d’isolation inorganique avec une faible densité et une faible conductivité thermique. La limite de résistance au feu peut atteindre 0,5 – 3,0 heures. La peinture ignifuge de revêtement épais de structure en acier est généralement incombustible, résistante au vieillissement et a une durabilité fiable. Lorsque la limite de résistance au feu de la structure en acier à montage sombre intérieure, de la structure en acier de grande hauteur et de la structure en acier de l’usine multicouche est spécifiée au – dessus de 1,5 heure, une peinture ignifuge de structure en acier à revêtement épais doit être utilisée.
2.1.2 Méthode d’encapsulation
1)Méthode d’encapsulation creuse: généralement, des plaques ignifuges ou des briques réfractaires sont utilisées pour envelopper les composants en acier le long de la frontière périphérique des éléments en acier. La structure en acier de l’usine de structure en acier de l’industrie pétrochimique nationale est principalement protégée par des composants en acier enveloppés de briques réfractaires de construction. Les avantages de cette méthode sont une résistance élevée et une forte résistance aux chocs, mais les inconvénients sont un grand espace occupé et une construction difficile. Utilisez des panneaux légers réfractaires tels que le panneau de ciment renforcé de fibres, le panneau de plâtre, le panneau de vermiculite, etc. comme couche externe réfractaire. La méthode de la boîte de composants en acier à grande échelle présente les avantages d’une surface décorative lisse et plate, d’un faible coût, d’une faible perte, d’aucune pollution environnementale, d’une résistance au vieillissement et d’autres avantages, avec de bonnes perspectives de promotion. 2) Méthode d’encapsulation solide: généralement par coulée de béton, les composants en acier sont enveloppés et complètement fermés. C’est le cas, par exemple, de la colonne en acier du Pudong World Finance Building à Shanghai. L’avantage est une résistance élevée et résistante aux chocs, mais l’inconvénient est que la couche de protection en béton occupe beaucoup de place et que la construction est relativement lourde, en particulier sur les poutres en acier et les supports obliques.
2.2 Méthode de refroidissement par eau
Les moyens de refroidissement par eau comprennent des moyens de refroidissement par pulvérisation d’eau et des moyens de refroidissement par remplissage d’eau.
2.2.1Méthode de refroidissement par pulvérisation d’eau
La méthode de refroidissement par pulvérisation à eau consiste à disposer un système de pulvérisation automatique ou manuel sur la partie supérieure de la structure en acier. Lorsqu’un incendie survient, le système d’aspersion est activé pour former un film d’eau continu sur la surface de la structure en acier. Lorsque la flamme se propage à la surface de la structure en acier, l’eau s’évapore et emporte la chaleur, retardant la construction de la structure en acier d’atteindre sa température limite. La méthode de refroidissement par pulvérisation d’eau a été utilisée dans le bâtiment de l’École de génie civil de l’Université de Tongji.
2.2.2 Méthode de refroidissement par remplissage d’eau
La méthode de refroidissement par remplissage d’eau implique le remplissage en eau d’un composant creux en acier. En faisant circuler l’eau à l’intérieur de la structure en acier, il absorbe la chaleur produite par l’acier lui – même. Ainsi, la structure en acier peut maintenir des températures plus basses dans un incendie sans perdre sa capacité de charge en raison d’un chauffage excessif. Pour prévenir la corrosion et le givrage, un antirouille et un antigel doivent être ajoutés à l’eau. Les colonnes en acier de l’American Steel Building de 64 étages à Pittsburgh, aux États – Unis, sont refroidies par injection d’eau.
- La comparaison des mesures de prévention des incendies et de la méthode d’isolation thermique peut ralentir la vitesse de transfert de chaleur aux composants structurels par le biais de matériaux d’isolation thermique. Dans l’ensemble, la méthode d’isolation a une bonne économie et une bonne pratique, et est largement utilisée dans l’ingénierie pratique. La méthode de refroidissement à l’eau est une mesure de protection efficace contre les incendies, mais en raison de ses exigences spéciales pour la conception structurelle et de son coût élevé, elle n’a pas été bien promue dans le domaine de l’ingénierie à l’heure actuelle.
La méthode d’isolation thermique est largement utilisée dans la prévention des incendies des structures en acier, de sorte que l’accent est mis ci – dessous sur la comparaison des avantages et des inconvénients de la méthode de pulvérisation et de la méthode d’encapsulation en termes de mesures d’isolation thermique.
3.1 Résistance au feu
En termes de résistance au feu, la méthode d’encapsulation est supérieure à la méthode de pulvérisation. La résistance au feu des matériaux enveloppants tels que le béton et la brique à feu est meilleure que celle du revêtement ignifuge ordinaire. En outre, la résistance au feu du nouveau type de panneau ignifuge est également meilleure que celle des revêtements ignifuges. Sa limite de résistance au feu est nettement supérieure à celle des matériaux d’isolation au feu de structures en acier de la même épaisseur, et même supérieure à celle des revêtements ignifuges de type expansion.
3.2 Durabilité
En raison de la bonne durabilité des matériaux d’étanchéité tels que le béton, il n’est pas facile de subir une dégradation des performances au fil du temps; La durabilité a toujours été un problème que les peintures ignifuges pour structures en acier ne peuvent pas résoudre. Les peintures ignifuges minces et ultra – minces composées principalement d’ingrédients organiques, qu’elles soient utilisées à l’extérieur ou à l’intérieur, peuvent causer des problèmes de décomposition, de dégradation, de vieillissement, etc., entraînant l’écaillage, la poudrage ou la perte de résistance au feu de la peinture.
3.3 Constructibilité
La méthode de pulvérisation pour la construction en acier ignifuge est simple et ne nécessite pas d’outils complexes pour l’application. Cependant, la qualité de la construction par pulvérisation est mal contrôlable et il est difficile de contrôler l’élimination de la rouille du substrat, l’épaisseur du revêtement de peinture ignifuge et l’humidité de l’environnement de construction; La construction de la méthode de l’enveloppe est relativement complexe, en particulier les supports obliques et les poutres en acier, mais la construction est très contrôlable et la qualité est facilement garantie. L’épaisseur du matériau d’étanchéité peut être modifiée avec précision pour contrôler la limite de résistance au feu.
3.4 Respect de l’environnement
La méthode de pulvérisation peut polluer l’environnement pendant la construction, en particulier si elle émet des gaz nocifs à haute température. Cette méthode d’encapsulation est sans rejet de substances toxiques ni dans la construction, ni dans l’environnement normal d’utilisation, ni à des températures élevées, ce qui est bénéfique pour la protection de l’environnement et la sécurité du personnel lors d’un incendie.
3.5 Economie
La méthode de pulvérisation est simple à construire, a une courte durée et un faible coût de construction. Cependant, le prix des peintures ignifuges est élevé et leur entretien est relativement coûteux en raison des inconvénients du vieillissement. La méthode d’encapsulation est coûteuse à construire, mais les matériaux utilisés sont peu coûteux et les coûts d’entretien sont faibles. Dans l’ensemble, ce procédé d’encapsulation présente de bons avantages économiques.
3.6 Applicabilité
Les méthodes de pulvérisation ne sont pas limitées par la géométrie des éléments et sont généralement utilisées pour protéger divers éléments tels que les poutres, les colonnes, les planchers, les toits, etc. Il est particulièrement adapté à la protection contre l’incendie de la structure en acier dans la structure en acier léger, la structure en treillis, la structure en acier profilée et d’autres systèmes de structure spatiale. La méthode enveloppe est complexe à construire, en particulier pour les éléments tels que les poutres en acier, les supports obliques, etc. La méthode de l’enveloppe est généralement utilisée pour les colonnes et son champ d’application n’est pas aussi large que la méthode de pulvérisation.
3.7 Espace occupé
Les peintures ignifuges utilisées par la méthode de pulvérisation sont de plus petits volumes, tandis que les matériaux d’emballage utilisés par la méthode d’emballage, tels que le béton et les briques ignifuges, prennent de la place et réduisent l’espace d’utilisation. La qualité des matériaux d’emballage est également relativement élevée.
- Résumé
La discussion a permis de tirer les conclusions suivantes:
1) L’adoption de mesures de prévention des incendies pour les structures en acier doit tenir compte de nombreux facteurs tels que le type de composant, la difficulté de construction, les exigences de qualité de construction, les exigences de durabilité, les avantages économiques et autres;
2) En comparant la méthode de pulvérisation et la méthode d’encapsulation, le principal avantage de la méthode de pulvérisation est que le processus de construction est simple et que l’apparence des composants ne change pas sensiblement après la pulvérisation. Les principaux avantages de la méthode d’encapsulation sont un faible coût, une bonne résistance au feu et une bonne durabilité;
3) Les différentes mesures de prévention des incendies présentent des avantages et des inconvénients. Dans les applications d’ingénierie, ils peuvent se compléter mutuellement et plusieurs mesures de prévention des incendies peuvent être combinées. En prenant différentes mesures, plusieurs lignes de feu peuvent être définies.
