Cecobois

Degré de résistance au feu

Afin d'assurer la stabilité structurale d'une structure en situation d'incendie ainsi que la propagation du feu au-delà de son point d'origine, le CNB assigne un degré de résistance au feu en fonction de l'usage principal, l'aire et la hauteur du bâtiment (en nombre d’étages de bâtiment). Le degré de résistance au feu d'un assemblage pour plafonds ou planchers peut être évalué au cours d'un essai au feu réalisé dans une chambre de combustion selon la norme CAN/ULC S101 ou ASTM E 119 et se définit comme étant le temps (en heures ou minutes) pendant lequel un matériau ou un assemblage empêche le passage des flammes et la transmission de la chaleur dans des conditions déterminées d'essai et de comportement. Les 4 principaux critères d'essai et d'acceptation des essais normés varient selon le type d'assemblage et sont les suivants:

  1. Critère de résistance mécanique : le spécimen doit demeurer en place sous les charges admissibles (applicables aux éléments porteurs seulement);
  2. Critère d'intégrité : ne pas permettre le passage de la chaleur ou des flammes à travers un ensemble assez chaud pour mettre le feu à des déchets de cotton;
  3. Critère d'isolation : l'augmentation de température sur la face non exposée au feu doit être limitée à 140°C (moyenne de 9 points) et d'au plus 180°C (en tout point);
  4. Aucun passage de jet de lance à l'ensemble (applicables aux assemblages verticaux seulement).

Courbe temps-température normalisée (selon essai ULC S101)

Ce degré peut aussi être établi selon la méthode de la somme des éléments contribuant jusqu'à concurrence de 90 minutes. Le CNB énumère en annexe D de la division B, les durées assignées à diverses membranes de murs et de plafonds ainsi qu'à divers éléments d'ossature. Par ailleurs, les tableaux A-9.10.3.1.A et A-9.10.3.1.B de l'annexe A de la division B du CNB donnent des résistances génériques au feu pour les compositions de murs et de planchers les plus courants.

De plus, lors de la détermination de la résistance au feu d'éléments porteurs, la combinaison de charges recommandée pour un événement accidentel tel qu'un incendie peut être D + (a L ou 0,25 S) où a est égal à 1,0 pour les aires de stockage, les aires réservées à l'équipement et les locaux technique et à 0,5 pour tous les autres usages. Le paragraphe A-25 du Guide de l'utilisateur - CNB 2005 : Commentaires sur le calcul des structures (partie 4 de la division B) fournit plus de renseignement quant à cette combinaison de charges. Cette combinaison de chargement réduit n'est cependant pas compatible avec les équations de l'annexe D-2.11 du CNB.

Il est à noter que même les constructions incombustibles doivent être protégées afin de prévenir les défaillances structurales en cas d’incendie. Les températures élevées réduisent en effet considérablement les résistances d’éléments structuraux en acier et font jusqu’à éclater le béton armé au point où l’acier d’armature sera exposé.


Construction en ossature légère

Une construction en ossature légère peut atteindre un degré de résistance au feu allant jusqu'à 90 minutes!

Dans ce type de construction, des éléments de protection tels que les plaques de gypse peuvent être installés sur l’ossature afin d’accroître le degré de résistance au feu du système porteur. Le CNB énumère à la sous-section D-2.3 de l’annexe D de la division B les durées assignées à diverses membranes de murs et de plafonds ainsi qu'à divers éléments d'ossature pour un degré de résistance au feu ne dépassant pas 90 minutes.

Les essais en laboratoire démontrent que les assemblages de murs et planchers à ossature de bois répondent aux exigences les plus sévères en matière de transmission des flammes.

La résistance au feu des constructions à ossature de bois dépend principalement des plaques de plâtre utilisées pour protéger la structure en bois contre les effets de la chaleur. La construction de murs résistants au feu requiert l’utilisation de plaques de plâtre résistant au feu. Les panneaux Type X sont les plus couramment utilisés. Les plaques plus épaisses procurent une meilleure barrière thermique et permettent une plus grande résistance au feu. Les essais au feu des murs à montants de bois ou d’acier, porteurs ou non, protégés par des panneaux de plâtre, démontrent qu’un mur à ossature de bois empêche la propagation de la flamme par le mur plus longtemps qu’un mur à montants d’acier. Les éléments à ossature de bois peuvent être conçus de manière à assurer un degré de résistance au feu variant de 45 minutes à 2 heures, selon le choix des matériaux et la configuration des assemblages.

La construction légère à ossature de bois peut être utilisée dans la plupart des bâtiments et conformément au Code national du bâtiment. Elle peut également être utilisée dans les bâtiments de grande hauteur, selon certaines restrictions.

Les tableaux montrés aux annexes A-9.10.3.1.A et A-9.10.3.1.B du CNB listent plusieurs assemblages de plancher et de murs à ossature de bois. De plus, l'annexe D-2.3 du CNB prescrit plusieurs degrés de résistance au feu pour le type d'ossature utilisé ainsi que la contribution des parois et d'isolants protecteurs lorsque la somme des éléments contribuants est utilisée. Les degrés de résistance au feu prescrits se résument comme suit:

Contribution de l'ossature en bois, des parois exposées au feu et d'autres éléments protecteurs
(adapté des tableaux D-2.3.4.A, D-2.3.4.C et D-2.3.4.D du CNB 2005)
Élément d'ossature, type de paroi et isolant protecteur Temps(2) (min)
Montants en bois d'au plus 400 mm c/c 20
Montants en bois d'au plus 600 mm c/c 15
Solives de bois de plancher ou de toit d'au plus 400 mm c/c 10
Fermes de toit et poutres de plancher ajourées en bois d'au plus 600 mm c/c 5
Panneau de gypse Type X de 12,7 mm 25
Panneau de gypse Type X de 15,9 mm 40
Mur porteur dont les cavités sont remplies d'un isolant préformé en fibres de roche ou de laitier (masse surfacique ≥ 1,22 kg/m²)(1) 15
Mur non porteur dont les cavités sont remplies d'un isolant préformé en fibres de verre (masse surfacique ≥ 0,60 kg/m²)(1) 5

(1) Se référer au tableau D-2.3.4.D pour de plus amples informations sur les exigences relatives aux isolants de murs.
(2) Les temps alloués ne sont pas nécessairement cumulables. Se référer à l'annexe D-2.3 du CNB 2005 pour plus d'informations.


Construction en gros bois d’œuvre

Plus la section d'un élément de gros bois d'œuvre est grande, plus ce dernier conservera longtemps sa stabilité structurale.

Ce type de construction est une catégorie spéciale de construction combustible pour laquelle on demande un degré de résistance au feu d’au plus 45 minutes.

Pour assurer un certain degré de sécurité incendie des constructions en gros bois d’œuvre, le CNB spécifie les dimensions minimales que doivent avoir les éléments structuraux ainsi que l’épaisseur et la composition des planchers et des toits. Les durées assignées à divers assemblages de murs, toits et planchers en bois massif pour des degrés de résistance au feu allant de 30 à 90 minutes sont énumérées à la sous-section D-2.4 de l’annexe D de la division B du CNB. La sous-section D-2.11 de l’annexe D de la division B porte sur les poutres et poteaux en bois lamellé-collé (ou PSL) devant avoir un degré de résistance au feu supérieur à 45 minutes.

Pour obtenir de plus amples informations sur ce type de construction, visiter la section portant sur la performance des systèmes en gros bois d'œuvre.

Une pièce de gros bois d'œuvre ne perd que de 10 à 15 % de sa résistance sous l'effet de très hautes températures.

La construction en gros bois d'œuvre est une catégorie spéciale de construction combustible à laquelle on lui assigne un degré de résistance au feu de 45 minutes (article 3.1.4.5 de la division B). Le bois massif et le bois lamellé-collé sont considérés comme des gros bois d’œuvre. Les bois de charpente composite de longs copeaux (PSL) sont également acceptés dans ce type de construction conformément au Code national du bâtiment (CNB).

Lorsque les pièces de bois de dimensions importantes brûlent, une couche de carbone se forme à la surface du bois, ce qui protège la partie non brûlée et l’aide à conserver sa résistance et l’intégrité de sa structure interne. Contrairement aux autres matériaux courants considérés comme "incombustibles", la résistance mécanique du bois est très peu influencée par la chaleur (réduction de 10 à 15 % de sa résistance initiale). Le gros bois d’œuvre brûle lentement, soit à une vitesse d’environ 0,65 mm par minute. Ainsi, les fortes sections qui entrent dans la catégorie du gros bois d’œuvre sont donc susceptibles de brûler pendant une longue période de temps avant que leur section transversale ne soit diminuée au point où elles ne sont plus capables de porter les charges prescrites. Une vérification du ratio de sollicitation, par un ingénieur en structure, est requise afin de déterminer si les éléments d'une construction en gros bois d'oeuvre rencontrent les degrés de résistance au feu exigés dans le CNB.

Puisque ce type de construction supprime presque tous les vides de construction des planchers et des toits, les exigences de dimensions minimales des éléments porteurs prescrites dans le CNB garantissent que l’ouvrage offrira une bonne sécurité en cas d’incendie. Également, cette construction s’enflamme difficilement et, une fois enflammée ou exposée au feu, elle résiste bien aux défaillances structurales. De plus, si le bâtiment est protégé par un système d’extincteurs automatiques (gicleurs), il est peu probable qu’un incendie gagne assez d’ampleur pour menacer l’intégrité structurale des éléments en gros bois d’œuvre. D’ailleurs, le CNB reconnaît ce fait à l’article 3.2.2.16 de la division B en autorisant les toits et les éléments porteurs en gros bois d’œuvre dans la majorité des bâtiments où une construction incombustible est exigée, si le bâtiment est entièrement protégé par gicleurs et ne dépasse pas deux étages. Cet article ne comporte aucune limitation quant à l’aire de bâtiment.


Photo : Manège équestre réalisé par la firme Comtois-Blouin et associés

Pour assurer un certain degré de sécurité incendie des constructions en gros bois d’œuvre, le CNB spécifie les dimensions minimales que doivent avoir les éléments structuraux ainsi que l’épaisseur et la composition des planchers et des toits (tableau 3.1.4.6 de la division B) afin d'atteindre une résistance au feu d'au plus 45 minutes.

Dimensions minimales des éléments pour une construction en gros bois d'oeuvre (en mm)
Construction supportée Élément structural Bois massif Bois lamellé-collé
Toit seulement Poteaux 140 x 191 130 x 190
Poutres et fermes 89 x 140 80 x 152
Arcs partant du sommet des murs 89 x 140 80 x 152
Arcs partant du niveau du plancher 140 x 140 130 x 152
Platelage de toit à rainure et languette (épaisseur) 38 (à plat)
38 x 64 (sur chant)
38 (à plat)
38 x 64 (sur chant)
Planchers, planchers et toit Poteaux 191 x 191 175 x 190
Poutres, fermes et arcs 140 x 241
191 x 191
130 x 228
175 x 190
Platelage de plancher à rainure et languette (épaisseur) 64 (à plat)
38 x 89 (sur chant)
64 (à plat)
38 x 89 (sur chant)

Par ailleurs, selon l'article 3.2.3.9.2) du CNB, il n'est pas obligatoire que les éléments structuraux d'une construction en gros bois d'œuvre, incluant les poutres, les poteaux et les arcs, placés entièrement ou partiellement à l'extérieur d'une façade d'un bâtiment et situés à moins de 3 m de la limite de propriété (ou de l'axe d'une voie de circulation publique) soient protégés par un revêtement incombustible.

Les durées assignées à divers assemblages de murs, toits et planchers en bois massif pour des degrés de résistance au feu allant de 30 à 90 minutes sont énumérées à la sous-section D-2.4 de l’annexe D de la division B du CNB. La sous-section D-2.11 de l’annexe D de la division B porte sur les poutres et poteaux en bois lamellé-collé (ou PSL) devant avoir un degré de résistance supérieur à 45 minutes. Une calculatrice du degré de résistance au feu est également disponible en ligne à la section "Outils de calcul".

Épaisseur minimale des murs, toits et planchers en bois massif (en mm) (adapté du tableau D-2.4.1 du CNB 2005)
Type de construction Degré de résistance au feu (1)
30 min 45 min 60 min 90 min
Plancher en bois massif de type "mill floor" (2) (3) 89 114 165 235
Plancher en bois massif en platelage à rainure et languette, ou à languettes rapportées (2) (3) 64 76 - -
Murs de bois massif en madriers verticaux porteurs (3) 89 114 140 184
Murs de bois massif en madriers non porteurs (3) 89 89 89 140

(1) Le degré de résistance au feu des assemblages ci-dessus peut être majoré de 15 minutes si un panneau de gypse de 12,7 mm recouvre leur face exposée au feu.
(2) Plancher doit être recouvert de papier de construction et d'un revêtement de sol.
(3) Se référer au tableau D-2.4.1 du CNB 2005 pour de plus amples informations.


Systèmes d’extincteurs automatiques

Les systèmes d’extincteurs automatiques ont fait leur preuve en ce qui concerne la sécurité incendie des bâtiments. Ainsi, le Code national du bâtiment (CNB) permet de diminuer les exigences de sécurité incendie lorsque ces systèmes sont utilisés. Ils permettent notamment d’augmenter les hauteurs et les aires admissibles des bâtiments, de diminuer les indices de propagation de la flamme des finis intérieurs ou encore de contourner les exigences concernant le degré de résistance au feu des ensembles de toit.

Selon l’article 3.2.2.16 de la division B du CNB, les éléments porteurs de toit des bâtiments incombustibles entièrement protégés par un système de gicleurs et dont la hauteur n’excède pas deux étages peuvent être d’une construction en gros bois d’œuvre, quelle que soit l’aire du bâtiment. De plus, les éléments porteurs situés à l’étage immédiatement en dessous peuvent également être d’une construction en gros bois d’œuvre.


Finis intérieurs

C’est généralement l’indice de propagation de la flamme qui contrôle la sélection des différents finis intérieurs. Ces indices peuvent être obtenus à l’annexe D de la division B du volume II du Code national du bâtiment.

De nombreux produits du bois peuvent être utilisés comme matériaux de finition dans un bâtiment incombustible, et ce, conformément aux codes. Règle générale, le CNBC fixe à 150 l'indice de propagation de la flamme maximal pour les revêtements intérieurs de finition. La plupart des produits du bois peuvent satisfaire à ces exigences. L’utilisation de bois ignifugé ou recouvert d’un enduit ignifuge permet d’opter pour des finis de bois aux endroits soumis à des limites plus sévères.

Indices de propagation de la flamme et indices de dégagement des fumées
Matériaux Norme pertinente Épaisseur minimale (mm) Non fini Peinture ou vernis
1,3 mm (5) (6)
IPF IDF IPF IDF
Parquet de résineux ou de feuillus (3) -------- -------- 300 (7) 300    
Plaque de plâtre CSA A82.27-M (4) 9,5 mm 25 50 25 50
Bois de construction Aucun 16 mm 150 300 150 300
Contreplaqué en sapin de Douglas (1) CSA O121 11 mm 150 100 150 300
Contreplaqué en peuplier (1) CSA O153  
Contreplaqué avec parement
en épinette (1)
CSA O151 6 mm
Contreplaqué en sapin de Douglas (1) CSA O121 6,4 mm 150 100 150 100
Contreplaqué de chêne -------- 6,4 mm 125 à 185   125 à 185  
Contreplaqué de pin -------- 6,4 mm 120 à 140   120 à 140  
Contreplaqué de noyer -------- 11 mm 138 à 160   138 à 160  
Panneau de fibres basse densité CSA A247 11 mm >150 100 150 100
Panneau dur de type 1 CGSB-11.3 9 mm 150 >300 (2) (2)
Panneau dur de type 1 standard 6mm 150 300 (2) 300
Panneau de particules CAN3-O188.1 12,7 mm 150 300 (2) (2)
Panneau de copeaux CAN3-O437 - (2) (2) (2) (2)
Cèdre rouge de l'ouest - 19 mm 73 98 73 98
Érable (parquets) - 19 mm 104   104  
Chêne (rouge ou blanc) - 19 mm 100 100 100 100
Pin blanc de l'Est - 19 mm 85 122 85 122
  • (1) Les indices de propagation de la flamme (IPF) et les indices de dégagement des fumées (IDF) sont habituellement ceux des contreplaqués non revêtus de résine cellulosique.
  • (2) Données d'essai insuffisantes.
  • (3) Parquet de bois non fini ou fini avec couche de vernis spar ou uréthane.
  • (4) Les plaques de plâtres conformes aux normes ASTM ci-après sont aussi acceptables − ASTM-C-36, ASTM C442, ASTM C588, ASTM C630, ASTM C931.
  • (5) Les indices de propagation de la flamme et les indices de dégagement des fumées des peintures et vernis ne s'appliquent ni à la gomme-laque ni à la laque.
  • (6) Les indices de propagation de la flamme et les indices de dégagement des fumées des peintures ne s'appliquent qu'aux peintures alkydes et au latex.
  • (7) Cette valeur est la plus élevée établie lors de tests parmi un groupe de planchers de différentes essences. L'inflammabilité des surfaces de plancher est réglementée uniquement pour les bâtiments de grande hauteur. Voir le tableau 3.1.13.7. du CNB. Dans tous les bâtiments de faible hauteur, il n'y a pas de limites de protection incendie sur les types de revêtement de sol, y compris les planchers de bois.

Sources : CNBC 2005, annexe D, section D-3. et Technologie de la construction en bois du Conseil canadien du bois

Pour connaître d'autres indices de propagation de la flamme des produits du bois, consulter le document Flame spread performance of wood products de l'American Wood Council.

Lien vers le document : http://www.awc.org/Publications/dca/dca1/DCA1.pdf

Exigences du CNBC concernant les revêtements intérieurs de finition
Description de l’aire concernée Référence du CNBC Exigences de fini intérieur (2) (3)
Bâtiments de construction incombustible 3.1.5.4. et 3.1.5.10.
  • 25mm d’épaisseur au plus
  • L’IPF doit être homogène dans la totalité du matériau
  • Plafonds :IPF=25
  • 25mm d’épaisseur au plus, sauf pour les tasseaux en bois ignifugé
  • L’IPF doit être homogène dans la totalité du matériau, sauf pour ce qui est du bois ignifugé
  • 10% de l’aire de plafond d’un compartiment résistant au feu peut avoir un IPF d’au plus 150
  • Vitrage vertical combustible
  • IPF de 75 permis jusqu’au second étage
  • IPF de 150 permis pour le premier étage à condition que le vitrage ne couvre pas plus que 25% de l’aire du mur (4)
Usages du groupe A, division 1, y compris portes, lanternaux, vitrages et diffuseurs et lentilles d’appareils d’éclairage 3.1.13.2. IPF=75 (1) (6)
Usages du groupe B 3.1.13.2. IPF=75 (1) (6)
Corridors communs des usages des groupes A et B et corridors desservant des salles de classe et les chambres des patients 3.1.13.2.4) et 3.1.13.6.
  • Murs :IPF d’au plus 75 (1) ou IPF de 25 pour la partie supérieure (1) et IPF de 150 pour la partie inférieure (6)
  • Plafond : IPF d’au plus 25 (1) (6)
Autres usages 3.1.13.2. IPF=150
Portes pour tous les usages, sauf groupe A, division 1 3.1.13.2.2) IPF=200
Issues y compris coursives d’issue décrites à l’article 3.1.13.10., à condition que ce passage extérieur s’agisse du seul moyen d’issue 3.1.13.2. et 3.1.13.8.1) IPF de 25 (1). Dans les bâtiments incombustibles, le IPF doit être homogène dans la totalité du matériau, sauf pour le bois ignifugé et les constructions en gros bois d’œuvre dans les bâtiments protégés par gicleurs.
Hall d’entrée servant d’issue, tel que décrit au paragraphe 3.4.4.2.2. 3.1.13.2.1) et 3.1.13.2.4) IPF de 25 (1), sauf que jusqu’à 25% de l’aire totale du mur ne comportant pas de portes combustibles peut avoir un IPF de 150.

Notes

  • (1) Jusqu’à 10% de l’aire totale d’un mur et 10% de l’aire totale du plafond peut avoir un IPF de 150. Sauf pour les usages du groupe A, division 1, il n’est pas nécessaire de tenir compte des portes, lanterneaux, vitrages et diffuseurs et verres des appareils d’éclairage dans les calculs. 3.1.13.2.4) & 5)
  • (2) IPF est l’indice de propagation de la flamme et IDF est l’indice de dégagement des fumées.
  • (3) Les mousses plastiques exposées ne sont pas autorisées sur les murs et les plafonds 3.1.4.2. et 3.1.5.11.
  • (4) Dans les bâtiments protégés par gicleurs, le vitrage est aussi autorisé pour le deuxième étage.
  • (5) À moins d’indication contraire, l’IPF s’applique aux murs et aux plafonds.
  • (6) Dans les bâtiments protégés par gicleur, l’IPF permis est de 150.

Source: La sécurité incendie dans les bâtiments, conseil Canadien du Bois