Pourquoi le mouvement est-il important pour le coupe-feu?

Au cours du cycle de vie d'un bâtiment, des mouvements peuvent se produire au-delà du support rigide normal des pénétrants à travers un ensemble classé, ce qui peut avoir un impact sur la performance du coupe-feu. Il est important de disposer d'une méthode permettant de prendre en compte les mouvements et l'impact sur le coupe-feu.

Le Code international du bâtiment exige un système de coupe-feu à pénétration traversante testé au feu conformément aux normes ASTM E814 ou UL 1479. Les normes d'essai UL 1479/ASTM E814 indiquent que "les parties étendues des éléments pénétrants du côté non exposé doivent être soutenues mécaniquement par un support métallique et fixées en deux points au maximum". Les listes des Underwriters Laboratories (UL) exigent que tous les pénétrants, tels que les tuyauteries, les câbles ou tout type de système pénétrant, soient rigidement supportés pour garantir qu'il n'y ait aucun mouvement du pénétrant ou du coupe-feu. Un système coupe-feu qui est rigidement fixé ne supporte pas la charge ou le poids des articles pénétrants et les pénétrants sont fermement fixés en place par un système de support pour minimiser le mouvement. Par conséquent, lorsque le code exige un système prescriptif, nous supposons qu'il n'y a pas de mouvement à l'intérieur du coupe-feu.

Il peut cependant y avoir certaines conditions où le mouvement se produit dans le coupe-feu au cours du cycle de vie du bâtiment. Des exemples de mouvement d'un coupe-feu à pénétration traversante pourraient être des vibrations mécaniques dans un équipement sur une longue période de temps ou une expansion et une contraction dues à des effets thermiques sur un système. La déflexion des dalles, les forces mécaniques, les impacts et les coups de bélier peuvent également se produire au cours de la vie d'un bâtiment en raison de situations telles que les explosions, les vents violents, les systèmes mécaniques, la déflexion des planchers ou les événements sismiques potentiels. Un système coupe-feu installé et soumis à des mouvements avant l'exposition au feu peut ne pas fonctionner comme prévu en cas d'incendie.

La norme ASTM E3037, « Standard Test Method for Measuring Relative Movement Capabilities of Through-Penetration Firestop Systems », a été publiée pour la première fois en novembre 2016 afin de fournir une méthode normalisée pour évaluer la capacité des systèmes coupe-feu à subir des mouvements et à continuer d'être utilisés pour remplir leur fonction de coupe-feu.

Comment la nouvelle certification UL a-t-elle été établie?

Les normes d'essai sont en constante évolution et publiées pour répondre aux besoins de l'industrie et, en fin de compte, améliorer la sécurité des personnes. Le processus d'élaboration des normes de mouvement a commencé avec les concepteurs, les ingénieurs, les architectes et les entrepreneurs qui ont compris que le mouvement se produit pendant le cycle de vie d'un bâtiment et que les systèmes coupe-feu peuvent en conséquence subir des mouvements. Les experts et les dirigeants du secteur de la protection contre l'incendie, dont Hilti, voulaient également s'assurer que les systèmes coupe-feu soumis à des mouvements se comportent comme prévu dans un scénario d'incendie.

C'est sur la base de ce retour d'information et grâce à un processus de consensus impliquant un éventail de parties prenantes que la norme ASTM E3037 pour les pénétrations et les systèmes coupe-feu a été élaborée. La nouvelle norme fournit une méthode normalisée pour évaluer la capacité des systèmes coupe-feu à subir un certain degré de mouvement et à continuer à remplir leur fonction de coupe-feu. La norme fournit les critères de test pour le mouvement d'un système coupe-feu avec une amplitude et une séquence spécifique en utilisant un appareil de test de cycle de mouvement. Les échantillons sont testés dans deux directions, la direction Z, qui est parallèle au pénétrant, et la direction Y, qui est perpendiculaire au pénétrant (comme le montre la figure 1). 

Figure 1: "Exemple simplifié d'assemblage d'essai pour les essais de mouvement "*.

*Référence: ASTM E3037-20, FIG. 1

Une fois la norme publiée, il était important de créer un nouveau programme de certification coupe-feu. Les programmes de certification permettent à un fabricant de coupe-feu d'obtenir des catalogues de coupe-feu certifiés pour le mouvement auprès d'une agence de certification, comme UL. Ce processus a été une fois de plus un long effort de collaboration à l'échelle du secteur mené par UL et Hilti, où Hilti a contribué aux efforts de développement de ce programme de certification au mouvement par des conseils d'experts, des tests et des recherches.

Comment évaluer les effets du mouvement sur le coupe-feu?

UL a publié le programme de certification des cotes M en décembre 2019 dans le but d'évaluer la capacité de mouvement des pénétrations traversantes telles que les tuyaux et les câbles passant dans des ensembles classés. Ce programme fournit une liste de systèmes coupe-feu que les concepteurs, les architectes, les ingénieurs et les entrepreneurs peuvent utiliser lorsqu'il y a des mouvements anticipés d'articles pénétrants. Ces catalogues identifient les capacités de mouvement en fonction de la direction du mouvement, du type et du diamètre des tuyaux, de l'espace annulaire et de la profondeur du produit d'étanchéité du coupe-feu (le cas échéant).

Les systèmes sont testés en effectuant un certain nombre de cycles à une certaine distance, conformément à la norme ASTM E3037, décrite ci-dessus. Les pénétrations sont testées dans les directions perpendiculaire ou parallèle, ou une combinaison des deux, pour représenter le mouvement qui peut être ressenti pendant la durée de vie d'un bâtiment. Chaque cycle et chaque distance sont suivis jusqu'à ce qu'une capacité de mouvement maximale soit atteinte. Le système est ensuite testé selon la norme d'essai applicable, telle que la norme UL 1479/ASTM E814, afin de garantir que le système coupe-feu fonctionnera comme prévu en cas d'incendie, même après avoir été soumis à un mouvement. Notez qu'un système ne peut pas être certifié pour le mouvement seul et doit également être soumis à un test d'incendie. Si les valeurs de résistance au feu souhaitées sont atteintes lors de l'essai de combustion, le système peut être certifié pour une cote M ainsi que pour une résistance au feu.

Ces résultats quantifient la quantité de mouvement que les systèmes coupe-feu peuvent supporter tout en fonctionnant comme prévu en cas d'incendie. Les critères sont ensuite documentés dans quatre gammes de déplacement de mouvement, qui sont faciles à utiliser pour l'équipe de conception, à la fois pour la direction Z, parallèle au pénétrant (illustrée dans la figure 2), et la direction Y, perpendiculaire au pénétrant (illustrée dans la figure 3). Les catégories d'amplitude de mouvement pour la direction Y sont (jusqu'à) 5%, 25%, 50% et 100% de l'espace annulaire, et pour la direction Z (jusqu'à) 0,25", 0,5", 1", 3,21".

Figure 2: TEST DE MOUVEMENT EN PARALLÈLE

Figure 3: TEST DE MOUVEMENT EN PERPENDICULAIRE

Comment avez-vous pu préciser les conditions de mouvement?

Il existe maintenant une certaine flexibilité dans des scénarios uniques, où le mouvement est anticipé, pour ajouter les critères de mouvement, ce qui est une nouveauté passionnante pour l'industrie. Comme les cotes pour d'autres attributs supplémentaires des systèmes coupe-feu, tels que les fuites d'air (cote L) et la résistance à l'eau (cote W), la cote M peut être incluse dans le catalogue. Avec cette classification, les critères de mouvement peuvent être spécifiés et si le mouvement se produit dans la plage testée, le système coupe-feu est censé fonctionner comme prévu. La figure 4 présente un exemple de liste avec les cotes L, W et M. Le tableau 1 montre les capacités spécifiques de cote M pour l'exemple de catalogue.

Figure 4: Extrait d’un système coupe-feu avec cote M*.

*Référence système UL No. F-A-2054

Tableau 1: Tableau de cote M pour le système F-A-2054 *

*Référence système UL No. F-A-2054, Tableau 2

Il est important de noter que les cotes M sont actuellement des exigences axées sur les spécifications, car elles ne font pas partie du langage normatif du code. Les concepteurs, les ingénieurs et les architectes peuvent cependant prescrire des cotes M dans leurs spécifications. Au cours du processus de conception, ils peuvent comprendre la capacité de mouvement nécessaire pour un certain scénario, tel qu'une vibration excessive de l'équipement, une expansion ou une contraction thermique potentielle, ou une déflexion potentielle de la dalle.

Sur la base de ces informations, Hilti peut, dans de nombreux cas, fournir un système coupe-feu avec une cote M qui tient compte du mouvement prévu pour cette application. Pour les systèmes qui nécessitent un mouvement, le concepteur peut inclure dans ses spécifications un langage relatif aux capacités de mouvement minimales requises, et l'entrepreneur peut utiliser ces informations pour sélectionner une solution coupe-feu.

Les concepteurs peuvent spécifier une fourchette de cote M pour les applications où un mouvement est nécessaire ou prévu. Dans les spécifications, ils peuvent faire référence à une exigence de système de cote M et testé selon la norme ASTM E3037. Une liste des systèmes classés avec des cotes M peut également être incluse dans les plans et les spécifications. Les détails de coupe-feu avec des cotes M peuvent être inclus sur les dessins. En spécifiant des solutions coupe-feu innovantes qui réduisent les risques de mouvement des pénétrations traversantes, les concepteurs peuvent contribuer à garantir que les mouvements sont correctement pris en compte dans leurs conceptions. Certains dispositifs coupe-feu, par exemple, permettent jusqu'à 100 % de mouvement (voir le tableau 2), contre 5 % pour certains scellants (voir le tableau 3).

Tableau 2: Résultats des tests de solutions coupe-feu testées pour le mouvement - Appareils*

*Le tableau comprend des informations de référence à des fins de comparaison seulement. Voir les catalogues pour les détails complets du système, les exigences et les informations les plus récentes.

Tableau 3: Résultats des tests de solutions coupe-feu testées pour le mouvement - Scellants

*Le tableau comprend des informations de référence à des fins de comparaison seulement. Voir les catalogues pour les détails complets du système, les exigences et les informations les plus récentes.

LA CAPACITÉ DE MOUVEMENT DES SYSTÈMES COUPE-FEU DE HILTI

Chez Hilti, nous avons effectué des tests approfondis selon cette dernière norme industrielle. En conséquence, nous fournissons des homologations de coupe-feu certifiées par le programme de certification UL nouvellement établi avec des cotes de mouvement (cotes M). Nous continuons ainsi à nous engager à atteindre notre objectif ultime, qui est de contribuer à sauver des vies et à améliorer les performances des bâtiments. 

Il est important pour nous d'être les premiers à commercialiser 8 systèmes certifiés par Underwriters Laboratories (UL) avec des cotes M. La sécurité des personnes dans les bâtiments dépend en grande partie d'un coupe-feu qui fonctionne comme prévu. Hilti s'engage à contribuer continuellement à l'amélioration de la sécurité des bâtiments en développant et en testant nos systèmes coupe-feu conformément aux normes industrielles les plus récentes. Hilti continue à collaborer avec le groupe de travail ASTM et UL sur des initiatives d'amélioration continue pour renforcer la nouvelle norme de mouvement et le programme de certification.

Hilti met plusieurs produits et systèmes à la disposition de la communauté des concepteurs pour les scénarios qui impliquent des mouvements. Hilti a testé et certifié avec succès divers de nos homologations, de ceux qui utilisent des scellants, tels que le FS-ONE Max, à ceux qui utilisent des dispositifs préformés, tels que le manchon rapide CP 653 ou les blocs coupe-feu CFS-BL (comme le montre la figure 5).

Figure 5: Une gamme de solutions coupe-feu testées pour le mouvement

Grâce à nos recherches et à nos tests sur les critères de mouvement, nous avons déterminé que les dispositifs préformés, tels que les dispositifs d'insertion, les dispositifs coulés en place et les manchons rapides, ont des performances nettement meilleures en matière de mouvement que les systèmes d'étanchéité traditionnels. Ces dispositifs dépassent généralement les seuils des limites fixées par les normes et, par conséquent, pour les systèmes coupe-feu où le mouvement est essentiel, des dispositifs préformés seraient recommandés.

Visitez la page des ressources de Hilti sur les mouvements de coupe-feu qui vous orientera vers plusieurs ressources utiles, telles que les listes certifiées pour les mouvements. Pour toute autre question, veuillez consulter le site https://www.hilti.ca/fr/engineering ou contacter votre représentant technique Hilti local ou notre équipe de service à la clientèle.

Pour en savoir plus sur les systèmes de coupe-feu à pénétration traversante de Hilti testés pour résister aux mouvements, cliquez ici:

Canada:
https://www.hilti.ca/content/hilti/W1/CA/fr/business/business/engineering/fire-protection/systems-to-withstand-movement.html