Analyse de la réponse au feu des structures d'acier protégées thermiquement par peinture intumescentes

Abstract

Ce travail a porté essentiellement sur l’élaboration d’un code de calcul par éléments finis capable de prédire la réponse au feu des charpentes métalliques d’acier protégées par peintures intumescentes. La modélisation de l’incendie est basée sur le scénario de feu conventionnelle de la courbe température-temps normalisée de type ISO Standard 834. Les caractéristiques thermo-physiques et mécaniques de l’acier de construction sont considérées en accord avec les recommandations de l’EC 3. Le calcul de la répartition de température dans les éléments incendiées est effectué sur la base que ces derniers sont munis ou non d’une protection intumescente. La formulation de l’équation des augmentations de la température utilise le principe de transfert de chaleur par convection et par rayonnement en admettant d’une manière fondamentale que la température du profil soumis à l’action du feu, est uniforme sur la section droite et le long de l’élément, hypothèse justifiée par suite de la conductivité thermique de l’acier de construction. Les équations d’équilibre incrémentales de la structure sont dérivées en exploitant le principe des travaux virtuels et la formulation lagrangienne corotationnelle totale dont le principe consiste à suivre le comportement de la structure et de ses éléments à n’importe quel instant de l’incendie. Elles sont applicables pour un élément de poutre-colonne qu’on suppose former d’une section prismatique dans lequel s’exercent un effort normal et un moment fléchissant ; l’effort tranchant s’en trouve complètement négligé. Dans la discrétisation par éléments finis on a utilisé un élément rectiligne a une seule dimension, liant deux noeuds disposés à ses extrémités, et ayant trois degrés de liberté par noeud. Nous avons adopté pour le champ axial (ou leurs incréments) des fonctions linéaires de type Lagrange (de degré 1 et continuité C0) et pour le champ de déplacement transversal, des fonctions cubiques de type Hermite (de degré 3 et continuité C1).