Nouveau centre d’essais de résistance au feu des structures

Seul centre technique industriel en Europe dédié au secteur du béton, le CERIB (Centre d’Études et de Recherches de l’Industrie du Béton) vient d’inaugurer sur son site à Épernon (Eure-et-Loir) Promethee, un centre d’essais de résistance au feu des structures en cas d’incendie. Ce dispositif unique permet de maîtriser et de quantifier l’impact des différents efforts horizontaux (compression et traction), verticaux et de torsion appliqués à un élément de structure donné, et d’apprécier, dans cette configuration, son comportement et sa stabilité au feu. De plus, il est le seul à être capable de reproduire fidèlement les diverses interactions qui s’appliquent à l’ouvrage, notamment celles avec d’autres parties d’ouvrages non soumises à l’incendie, grâce au chargement multi-directionnel du corps d’épreuve.

Des essais à très grande échelle

Réalisés à échelle 1, les essais portent sur tout corps d’ouvrage : murs, chargés ou non, planchers, assemblages (poutre- poutre sur poteau, panne-panne sur poutre…), voussoirs de tunnel. Placés au sein d’une structure mécanique supportant l’ensemble des vérins hydrauliques de chargement, les corps d’épreuve sont soumis à des températures pouvant monter jusqu’à 1.320 °C selon plusieurs scenarii d’incendie (courbe ISO 834, courbe hydrocarbure, courbe hydrocarbure majorée), grâce aux 18 brûleurs développant une puissance totale de 16 MW. Suivant la nature de l’essai à réaliser et le type de corps d’épreuve, vérins et feu sont associés selon différentes configurations. Sur le plan horizontal, trois vérins de 120 t (compression) ou 60 t (traction) peuvent être combinés à 6 vérins transversaux (compression seulement) de 50 tonnes. Pour le chargement vertical, plusieurs portiques permettent de mettre en place une vingtaine de vérins allant de 5 à 300 tonnes.

Le pilotage de l’installation est défini en fonction des déformations du corps d’épreuve et de la rigidité des cellules adjacentes à celle soumise à l’incendie, rigidité définie par simulation numérique avant l’essai. Les efforts portés par les vérins sont donc calculés en temps réel, pendant l’essai, grâce à un calculateur prenant en compte les déformations instantanées du corps d’épreuve et la matrice de rigidité.

Les corps d’épreuve sont équipés de capteurs de déplacement (capteurs à fils) disposés sur une structure aluminium de référence. Ils permettent de mesurer la flèche du corps d’épreuve, et, couplés à des inclinomètres, assurent le recalcul des déplacements du corps d’épreuve. Le comportement du corps d’épreuve est enregistré grâce à une caméra à lentille orientable (90°) placée au bout d’un endoscope refroidi par un système eau/air.

Un atout de taille pour les industriels

Promethee permet un couplage fort entre la modélisation numérique et l’essai, en autorisant la prise en compte de l’impact de la rigidité des parties d’ouvrages froides non soumises à l’incendie sur les parties soumises au feu. Il permet de valider des modèles développés pour évaluer la tenue au feu des structures, notamment la validation des modèles d’adhérence acier/béton et la prise en compte du confinement global du corps d’épreuve, et d’évaluer des solutions constructives en situation réelle. Par ailleurs, la spécificité de certains essais, comme ceux sur les voussoirs, permet de développer aujourd’hui des collaborations avec de grandes entreprises du BTP, très désireuses d’analyser les comportements en cas d’incendie dans les tunnels.

Un outil de pointe au service de la communauté scientifique et technique

La recherche autour du feu a jusqu’à présent essentiellement porté sur une observation élément par élément. La recherche va maintenant pouvoir se concentrer sur l’évaluation de la structure dans son ensemble, prenant en compte les interactions entre les différentes cellules, soumises ou non à l’incendie. Promethee va fournir à la communauté scientifique internationale des données d’évaluation explicites des forces qui s’appliquent à l’intérieur de la construction. En testant les structures de manière répétitive et quantifiée, le laboratoire Promethee va au-delà de la seule modélisation ou des essais uniques tels que pratiqués par exemple à Cardington (Angleterre).

Une contribution forte à la normalisation européenne

Utilisé dans un contexte d’études pré-normatives, Promethee est légitime à orienter les travaux des Eurocodes. Sa compétence unique en Europe lui permet de répondre pleinement aux orientations données par le JRC (Joint Research Centre, rattaché à la Commission européenne), en particulier celles concernant le comportement des structures assemblées en conditions réelles d’incendie, incluant la phase de refroidissement, la modélisation d’évaluation des contraintes dans un tunnel en feu, ou encore les relations entre le comportement sous conditions de feu normalisé et sous conditions réelles d’incendie

Un laboratoire dédié à l’Ingénierie de la Sécurité Incendie

L’ingénierie de la sécurité incendie constitue une nouvelle philosophie de dimensionnement des structures qui est basée sur une approche à objectifs. Il ne s’agit plus d’appliquer des exigences forfaitaires sur des éléments de structures mais de mettre en œuvre des moyens de prévention et de protection adaptés à des risques incendie identifiés et répondant à un objectif fixé. Il s’agit donc d’une évaluation de la stabilité globale de la structure et non pas d’éléments isolés. Ces approches influent bien sûr sur les pratiques des essais de résistance au feu qui suivent des conditions préétablies d’incendie. Dans ce contexte, Promethee répond parfaitement aux principales recommandations de ce groupe de travail : il permet dévaluer les forces de réactions aux appuis et ses dimensions autorisent de tester des corps d’épreuve de 6 m de long et 4 m de haut (valeurs minimales).