Partenaires : Institut Pascal (pilote) et CTICM.

Objectifs :

Le projet a pour objectif d’étudier le comportement d’un élément hybride composé de profilé métallique entouré partiellement ou totalement par des éléments en matériaux biosourcés en commençant par le bois massif et le bois lamellé-collé. Le profilé métallique apporte une rigidité et une résistance élevées en situation normale et les éléments en bois contribuent à la stabilisation du profilé métallique vis-à-vis du déversement et du voilement local en plus de la fonction isolante sous incendie. Le projet a permis de voir l’évolution de la température, en fonction du temps d’exposition au feu, dans différentes parties du profilé métallique ainsi protégé. La combinaison modélisation et essai a permis de mieux appréhender le comportement de l’élément hybride combinant deux matériaux différents sous incendie et de définir quelques principes de base qui permettent d’assurer une bonne performance en situation normale et sous incendie. Différentes géométries de profilés métalliques (I ou Té) et modes de protections (partielle ou totale) sont choisies. Des calculs éléments finis sont également menés pour évaluer l’échauffement des différentes parties des profilés hybrides et les utiliser pour mener des calculs de résistance en tenant compte de l’évolution des caractéristiques mécaniques en fonction de la température. L’approche de modélisation validée sur la base des essais pour la température permet de mener des études paramétriques en considérant l’évolution de la résistance et de la rigidité sous incendie.

Résultats :

Les essais montrent que toutes les formes de protection sur les âmes seules ou sur les âmes et les semelles apportent un bénéfice en résistance au feu car la montée en température est contrôlée. La meilleure solution est celle où le profilé est totalement encapsulé. Les résultats du Té et du I partiellement enrobés (figures) montrent l’effet positif de la protection sur le ralentissement de l’échauffement ce qui permet de maintenir les performances mécaniques pour des durées d’exposition plus longues.

Applications / retombées industriels :

L’application concerne l’utilisation des solutions de poutres ou poteaux hybrides associant bois ou autre matériaux biosourcés et acier en vue d’atteindre des portées importantes tout en utilisant un bon rapport poids/performance.  Les résultats permettent, en plus de la validation d’une démarche de modélisation numérique, de sélectionner quelques solutions et de conforter les choix par des essais en laboratoire.

Les essais à froid ont montré que tout en restant dans les dimensions géométriques d’un profilé métallique, les éléments hybrides permettent d’avoir un comportement ductile en limitant l’instabilité (déversement et voilement local). Ceci ouvre des perspectives pour l’utilisation des profilés à parois minces associés à des éléments en bois ou dérivés. Cette association permet d’optimiser le fonctionnement de chacun des matériaux. Une autre association possible peut être avec une dalle en béton ou bois-béton-acier.