Les Eurocodes sont une série de normes européennes régissant la conception des ouvrages de construction. L’UE travaille à ces Eurocodes depuis 1975. L’objectif des Eurocodes est la suppression des barrières commerciales et techniques par l’utilisation de spécifications techniques identiques dans chaque pays. Pour atteindre cet objectif, l’UE a décidé de développer une série de normes techniques harmonisées régissant les projets de construction. En 1989, la Commission européenne a adopté la directive 89/106/EEC sur les produits de construction : il s’agit de la fameuse Directive Produits de Construction Products Directive (CPD). Cette directive organise le statut et les conditions préalables des Eurocodes et leur mode d’application dans les Etats membres.

Exigences essentielles

Selon la CPD, les Etats membres peuvent uniquement imposer des exigences relatives aux propriétés techniques des produits de construction si elles font partie des six exigences essentielles suivantes.

1. Résistance mécanique et stabilité
2. Sécurité incendie
3. Hygiène, santé et environnement
4. Sécurité d’utilisation
5. Protection contre le bruit
6. Economie d’énergie et isolation thermique

Statuts des Eurocodes

Les Eurocodes donnent uniquement des méthodes d’évaluation harmonisées pour les constructions. La mise en place d’exigences envers une construction est une question de sécurité et relève dès lors des Etats membres. Il y a donc une différenciation claire entre d’une part les exigences en matière de construction, qui relèvent de la responsabilité nationale, et d’autre part des méthodes de détermination définies dans les Eurocodes. Par exemple, les Eurocodes ne précisent pas la résistance au feu devant être atteinte par une structure dans un certain type de bâtiment, mais ils indiquent par contre la façon de déterminer cette résistance au feu.

Les méthodes de détermination présentées dans les Eurocodes comportent quelques aspects qui influent sur le niveau de sécurité, via les facteurs de sécurité partiels par exemple. Sur ces aspects, les Eurocodes peuvent être adaptés au niveau national de sorte que les Etats membres de l’UE puissent fixer eux-mêmes leur propre niveau de sécurité. Cette adaptation nationale est stipulée dans une Annexe Nationale rédigée pour chaque partie de l’Eurocode.

Les Etats membre de l’UE et de l’Association européenne de libre échange (AELE) ont décidé que les Eurocodes font office de documents de référence :

• pour montrer qu’un bâtiment ou un ouvrage civil satisfait aux exigences essentielles de résistance mécanique et stabilité et de sécurité en cas d’incendie de la CPD ;
• pour rédiger des contrats de construction ;
• pour établir des spécifications techniques harmonisées pour les produits de construction.

Les exigences essentielles de résistance mécanique et stabilité et de sécurité en cas d’incendie sont développées plus profondément dans la CPD et fixent les objectifs ci-dessous :

Résistance mécanique et stabilité

• Les constructions doivent être conçues de manière à ce que les charges pouvant s’y appliquer, selon toute probabilité, lors de la construction et de l’utilisation ne provoquent pas :
• la rupture de l’ensemble ou d’une partie du bâtiment ;
• de trop grandes déformations ;
• des dommages à d’autres parties de la construction et aux installations en raison de déformations de la structure portante;
• des dommages trop importants par rapport à la cause de l’incident.

Sécurité incendie

La sécurité en cas d’incendie ne concerne pas seulement la construction, mais également l’aménagement du bâtiment, son implantation et les installations. Les Etats membres peuvent fixer des exigences en rapport avec la sécurité incendie uniquement sur la base des objectifs suivants :

• la capacité portante de la construction doit être garantie pendant un certain temps ;
• le développement et la propagation de la fumée et du feu doivent être limités ;
• la propagation de l’incendie à d’autres bâtiments doit être limitée ;
• les utilisateurs doivent pouvoir quitter le bâtiment en sécurité ;
• la sécurité des services de secours doit être prise en compte.

L’article 1 de la loi belge de 1979 relative à la prévention des incendies et des explosions revient également sur ces cinq objectifs. Mais un sixième objectif y est repris :

• la protection des biens en cas d’incendie doit être facilitée. Cependant, l’A.R. de 1998 concernant les produits de construction indique que ces produits ne doivent pas obligatoirement contribuer à ce sixième objectif.

Versions de l'Eurocode

Les premières versions des Eurocodes ont été publiées dans les années 90. Il s’agit des versions ENV. L’introduction des versions ENV dans les Etats membres de l’UE s’est accompagnée d’un National Application Document (NAD) se rapportant à chaque partie de l’Eurocode. L’application de l’Eurocode laissait beaucoup d’espace aux Etats membres pour modifier ou refuser des paramètres et des procédures présentés aux Eurocodes à travers le NAD. De nombreux pays ont profité de cette possibilité pour déformer l’entièreté de la norme à l’image des pratiques de la construction en vigueur chez eux.

Dans les années 2002-2006, la seconde version des Eurocodes était prête. Il s’agit des versions EN. Pour éviter que les versions EN ne présentent elles aussi de grandes différences entre les pays, les adaptations nationales ne sont plus autorisées que sur un nombre très réduit de points. Les articles pour lesquels des ajustements sont permis sont énumérés dans les premières pages de chaque partie de l’Eurocode. Il s’agit des National Determined Parameters (NDP). Parallèlement, certaines annexes aux normes sont uniquement informatives, et chaque état membre peut décider de les rendre normatives ou non.

Une National Annex reprenant les NDP et l’application des annexes informatives est jointe à chaque partie de la version EN de l’Eurocode. En Belgique, cette National Annex est dénommée ANB, pour Annexe Nationale - Nationale Bijlage.

Outre les NDP et le choix des annexes informatives de l’Eurocode, l’ANB peut également contenir des informations supplémentaires qui viennent en complément du texte de l’Eurocode sans le contredire ; il s’agit de la Non Conflicting Complementary Information, ou NCCI. Par exemple, dans l’ANB à l’Eurocode concernant les structures en acier, des formules permettant le calcul du moment critique élastique nécessaires pour le contrôle de la stabilité au basculement sont indiquées.

Les Eurocodes se composent de 58 parties

Les Eurocodes se composent de 58 parties. La dénomination pratique est Eurocode 0 à 9 selon la figure ci-dessous.

Les Eurocodes ont reçu le numéro de référence EN 199X, c’est-à-dire EN 1990 pour l’Eurocode 0 et EN 1993 pour l’Eurocode 3. Cette désignation n’a donc rien à voir avec l’année de publication. Sont importants pour les constructions en acier : Eurocode 0 – Base de calcul des structures ; Eurocode 1 – Actions sur les structures et Eurocode 3 – Calcul des structures en acier. Pour les constructions mixtes acier/béton, l’Eurocode 4 est également important. L’Eurocode 4 fait aussi souvent référence à l’Eurocode 2 pour le béton et à l’Eurocode 3 pour l’acier.

Les Eurocodes 1, 3 et 4 sont encore subdivisées en plusieurs parties (voir tableau).

Un aperçu actuel du statut de chaque partie de l’Eurocode est communiqué par le CEN.

L’application des Eurocodes demande l’emploi de nombreuses parties. Pour la conception d’un bâtiment, on en vient rapidement à devoir disposer de 7 parties. Pour simplifier l’application des Eurocodes, une série d’outils est disponible sur Internet :

• Access-steel: Ce site propose, en 4 langues (EN, FR, DE, ES) et via un moteur de recherche convivial, une série de directives pour les maîtres d’ouvrage, un grand nombre d’organigrammes pour la conception de bâtiments en acier ou mixtes acier/béton selon les Eurocodes et également des exemples de calculs interactifs avec leurs solutions. En plus, la NCCI est disponible avec l’Eurocode.
• DIFISEK: Ce site propose des programmes de cours en ligne et des exemples de conception contre l’incendie de constructions en acier et mixtes acier/béton.

Conception à température normale

Les parties générales 1-1 des Eurocodes 3 et 4 sont construites de manière similaire et suivent approximativement le processus de conception :

• principes de conception ;
• propriétés des matériaux ;
• conditions de durabilité ;
• indications pour la détermination de la répartition globale des charges dans l’ensemble de la construction ; par exemple, dans quels cas faut-il effectuer un calcul du 1er ou du 2e ordre, ou comment tenir compte du comportement non-linéaire d’un matériau et des imperfections. Ce calcul est normalement réalisé par un programme informatique ;
• classification des sections des éléments de construction ;
• méthodes de calcul des états limites ultimes ;
• méthodes de calcul des états limites d’utilisation ;
• annexes reprenant des méthodes de calcul complémentaires pour des types de construction spécifiques.

Conception contre l'incendie

Modèles d'incendie

La partie 1-2 de l’Eurocode 1, concernant les actions sur les structures exposées au feu, prévoit de schématiser l’incendie à différents niveaux de complexité.

• Courbes d’incendie nominales : il s’agit de l’incendie standard selon la norme ISO834, mais également du feu extérieur et de l’incendie hydrocarbure.
• Modèles d’incendie simples : il s’agit d’un ensemble de relations mathématiques qui permettent de réaliser, de manière simplifiée, une approximation de l’évolution de la température du feu en fonction du temps, sur la base des caractéristiques du compartiment, du risque d’incendie et de l’effet des mesures actives. Il peut s’agir de modèles calculant l’incendie à l’intérieur du compartiment ou de modèles concernant les flammes qui s’échappent par les fenêtres du compartiment.
• Modèles d’incendie avancés : il s’agit de modèles basés sur les lois physiques fondamentales (balance de masse, balance d’énergie, etc.) qui calculent l’évolution de la température du feu en fonction du temps sur la base des caractéristiques du compartiment, du risque d’incendie et de l’effet des mesures actives. Il peut s’agir de modèles considérant une température uniforme dans le compartiment d’incendie (modèle à 1 zone), de modèles considérant une couche de fumée chaude et une couche inférieure froide (modèles à 2 zones) ou de modèles qui calculent la température en chaque point de l’espace (modèles multizones et modèles CFD). OZone est un exemple facilement utilisable de ce genre de modèle ; il est développé par l’Université de Liège et suit l’annexe D.

L’incendie standard est le plus utilisé. L’incendie standard se caractérise par une température en constante augmentation, alors qu’en réalité un incendie s’affaiblit lorsque la plupart du combustible est épuisé. Dans de nombreux cas pratiques, l’incendie standard combiné à des exigences de résistance au feu élevées (90-120 minutes) est un scénario plus grave que ce qu’on peut attendre en réalité sur la base des caractéristiques du compartiment et du risque d’incendie. Dans ce cas, il est intéressant de nuancer la description de l’incendie, par exemple avec OZone. Pour les structures en acier situées à l’extérieur de la façade, il est également préférable de travailler avec le modèle d’incendie de l’annexe B qui est plus nuancé.

Modèles constructifs

Les parties 1-2 concernant les incendies des Eurocodes 3 et 4 reconnaissent trois niveaux de complexité pour les méthodes d’évaluation du comportement thermique et mécanique d’une construction.

Tables et graphiques

On n’utilise pas de tables pour les structures en acier. Il existe cependant des graphiques donnant la température de l’acier après 15, 30 ou 60 minutes en fonction du facteur de profilé. Il existe également des graphiques simples donnant la portée par rapport à la charge admissible maximum et ce, pour un grand nombre de profilés en acier standard.

Les tables sont par contre souvent utilisées pour les structures mixtes acier/béton et surtout pour les structures en béton. Ces tables sont basées sur l’évolution de la température en fonction du temps selon l’incendie standard. Ces tables sont très simples à utiliser, mais pour pouvoir les appliquer, un calcul du taux de charge est généralement nécessaire ; le taux de charge est le rapport entre l’effet des charges pendant l’incendie et la capacité portante à température ambiante. Ce calcul nécessite de considérer l’action des forces dans toute la construction. L’Eurocode donne des valeurs indicatives pour le taux de charge, mais ces valeurs ne tiennent pas compte de charges éventuelles résultant de déformations thermiques. On le tolère pour autant que ces charges proviennent de constructions voisines. Les charges supplémentaires provoquées par des effets du 2e ordre à la suite du flambement devraient être prises en compte dans les tables.

Méthodes de calcul simples

Il s’agit de formules permettant, par exemple, de calculer la capacité de moment plastique d’une poutre ou la stabilité au flambement d’une colonne. Les méthodes de calcul simples sont à appliquer à la main ou, plus facilement encore, au moyen d’un tableur. Les méthodes de calcul simples s’inspirent généralement des méthodes de calcul de l’état limite ultime et de l’état limite d’utilisation de l’Eurocode correspondant  (partie 1-1).

Les méthodes de calcul simples concernant les structures en acier s’appliquent pour chaque modèle d’incendie. Les méthodes simples pour les structures mixtes sont en principe destinées à l’incendie standard parce qu’elles contiennent souvent des paramètres calibrés basés sur l’incendie standard.

Méthodes de calculs avancées

Ces méthodes sont basées sur les trois équations fondamentales de la mécanique (équation cinématique, équation constitutive et équation d’équilibre) et nécessitent normalement l’aide d’un ordinateur pour résoudre le système d’équations.

Les méthodes avancées se combinent avec tous les modèles d’incendie.

Application en Belgique

Concernant la conception à température normale, il n’existe aucune prescription légale sur la façon de concevoir un bâtiment. Le concepteur est libre de choisir l’Eurocode ou de faire appel à d’autres normes. Toutefois, en cas de dommages pendant la construction ou l’utilisation du bâtiment, la conception sera souvent comparée à une conception conforme aux prescriptions des Eurocodes.

Pour la conception contre l’incendie, les choses sont différentes. La sécurité en cas d’incendie des bâtiments doit satisfaire à la loi de 1979 relative à la prévention des incendies et des explosions. Cette loi fixe l’obligation pour les bâtiments de répondre aux annexes 1 à 5 incluse de l’Arrêté Royal (A.R.) de 1994 fixant les normes de base en matière de prévention contre l’incendie et l’explosion. Lesdites normes de base ont été réadaptées en 1997 et 2003.

L’annexe 1 de l’A.R. stipule que la résistance au feu doit être déterminée :

• soit par un essai au feu conforme à la norme d’essai belge NBN 713-020 ;
• soit grâce à un calcul suivant une procédure et des conditions agréées par le Ministre des Affaires intérieures.

Avec l’introduction des Eurocodes, un grand nombre de méthodes de calcul sont dorénavant disponibles. Douze ans après l’entrée en vigueur de l’A.R., aucune méthode de calcul n’a encore été agréée par le Ministre.

Cependant, le Conseil supérieur de la sécurité contre l’incendie et l’explosion a pris en 2006 une décision concernant la procédure et les conditions selon lesquelles ces méthodes de calcul reprises dans les Eurocodes doivent être appliquées en Belgique. Il revient à présent au Ministre d’adopter la décision du CS. Selon toute probabilité, cela sera fait dans le courant de l’année 2007.

Il est probable que la plupart des méthodes de calcul de l’Eurocode seront permises, mais à condition que l’auteur ou le contrôleur des calculs soit agréé par BELAC. Dans un premier temps, certaines méthodes ne seront autorisées que via la commission de dérogation. À terme, lorsque l’expérience pratique de ces méthodes se sera accumulée, ces méthodes pourront probablement aussi être utilisées / contrôlées par des professionnels agréés.

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Une ANB sera rédigée pour chaque partie de l’Eurocode. Ces ANB seront rédigées par les commissions IBN et les projets d’ANB seront publiés pour une enquête publique de trois mois. La commission IBN traitera ensuite les commentaires et rédigera l’ANB définitive. En septembre 2006, seules les ANB pour EN 1990 et 1991-1-1 étaient formellement disponibles. Les ANB pour EN 1991-1-2 et 1991-1-3 sont en phase d’enquête publique.

Toutes les personnes impliquées et intéressées peuvent émettre un commentaire sur ces projets. Les autres ANB sont actuellement en développement ou en attente de la version définitive de l’EN. En principe, chaque état membre est tenu de publier les ANB dans les deux ans qui suivent la publication de l’EN par l’Institut européen de normalisation CEN.

Livres d'exercices

Le Centre Information Acier présentait fin 2007 quatre publications, deux en français et deux en néerlandais, traitant des exemples d’applications des Eurocodes 3 & 4 pour les constructions métalliques et mixtes.

Les Eurocodes sont une collection de normes européennes relatives au dimensionnement des structures. Tous les Eurocodes sont actuellement disponibles au NBN (bureau pour la normalisation) dans la version EN. En mars 2010, tous les Eurocodes et leurs annexes nationales remplaceront officiellement les normes nationales équivalentes. Une situation complète et actuelle de la mise en oeuvre de differentes parties des Eurocodes est consultable sur le site du CSTC

Plus d'info :

• Livre d'exercices Eurocode 3
• Livre d'exercices Eurocode 4

Historie

De Eurocodes zijn een reeks Europese normen voor het ontwerp van bouwconstructies. Sinds 1975 wordt er in de EU gewerkt aan de Eurocodes. Het doel van de Eurocodes is het opheffen van technische handelsbarrières door in elk land dezelfde technische specificaties te gebruiken. Om dit doel te bereiken is besloten een serie geharmoniseerde technische normen te ontwikkelen voor het ontwerp van constructies. In 1989 nam de Europese Commissie de richtlijn 89/106/EEC aan over bouwproducten, de zogenaamde Bouwproductenrichtlijn of Construction Products Directive (CPD). Hierin worden de status en randvoorwaarden van de Eurocodes geregeld en de wijze waarop ze in de lidstaten moeten worden ingevoerd.

Essentiële eisen

Volgens de CPD mogen lidstaten alleen eisen stellen aan de technische eigenschappen van bouwproducten die vallen onder een van de zes essentiële eisen:

1. Mechanische weerstand en stabiliteit
2. Brandveiligheid
3. Hygiëne, gezondheid en milieu
4. Gebruiksveiligheid
5. Bescherming tegen lawaai 
6. Energie efficiëntie en warmte terugwinning

Status van de Eurocode

De Eurocodes geven uitsluitend geharmoniseerde beoordelingsmethoden voor bouwconstructies. Het stellen van eisen aan een constructie is een kwestie van veiligheid dat is voorbehouden aan de lidstaten. Hier is dus een duidelijk onderscheid gemaakt tussen enerzijds eisen aan de constructie welke vallen onder de nationale verantwoordelijkheid en anderzijds de bepalingsmethoden welke in de Eurocodes zijn vastgelegd. Als voorbeeld: De Eurocodes geven niet aan in welke brandweerstand een constructie in een bepaald type gebouw moet hebben, maar ze geven wel aan op welke wijze de brandweerstand van een constructie moet worden bepaald.

De bepalingsmethoden van de Eurocodes bevatten een aantal aspecten welke invloed hebben op het veiligheidsniveau, bijvoorbeeld via de partiele veiligheidsfactoren. Op deze aspecten mogen de Eurocodes op nationaal niveau aangepast worden opdat de lidstaten van de EU zelf hun veiligheidsniveau kunnen vaststellen. Deze nationale aanpassing wordt vastgelegd in een zogenaamde Nationale Annex die bij elk deel van de Eurocode wordt gemaakt.

De lidstaten van de EU en de van de Europese vrijhandelszone (EFTA) hebben besloten dat de Eurocodes fungeren als referentiedocumenten

• om aan te tonen dat een gebouw of civieltechnisch bouwwerk voldoet aan de essentiële eisen mechanische weerstand en stabiliteit en brandveiligheid van de CPD.
• om contracten in de bouw op te stellen
• om geharmoniseerde technische specificaties voor bouwproducten op te stellen

De essentiële eisen aan de mechanische weerstand en stabiliteit en aan de brandveiligheid zijn verder uitgewerkt in de CPD en hebben de volgende doelstellingen:

Mechnische weerstand en stabiliteit

De constructies moeten zo worden ontworpen dat de belastingen die tijdens de bouw en het gebruik hoogstwaarschijnlijk kunnen optreden niet leiden tot:

• Bezwijken van het geheel of een gedeelte van de constructie
• Te grote vervormingen
• Schade door vervormingen van de draagstructuur aan andere delen van de constructie of aan installaties
• Te grote schade door een incident in verhouding tot de oorzaak

Brandveiligheid

De brandveiligheid heeft niet alleen betrekking op de constructie maar ook op de indeling van het gebouw, de ligging en de installaties. Lidstaten mogen alleen eisen aan de brandveiligheid stellen op basis van de volgende doelstellingen:

• De draagkracht van de constructie moet gegarandeerd zijn voor een zekere tijd
• De ontwikkeling en verspreiding van rook en brand moet worden beperkt
• De branduitbreiding naar andere gebouwen moet worden beperkt
• Gebruikers moeten het gebouw veilig kunnen verlaten
• De veiligheid van hulpverleners is rekening gebracht

In de Belgische Wet op de preventie tegen brand en ontploffing uit 1979 komen in artikel 1 deze vijf doelstellingen ook terug. Maar er is nog een zesde doelstelling opgenomen:

• De bescherming van de goederen in geval van brand te vergemakkelijken

Echter, in het KB betreffende de voor de bouw bestemde producten uit 1998 wordt aangegeven dat deze producten niet aan deze zesde doelstelling hoeven bij te dragen.

Versies van de Eurocodes

In de jaren 90 zijn de eerste versies van de Eurocodes gepubliceerd. Dit zijn de ENV versies. De invoering van de ENV versies in de lidstaten van de EU verliep met voor elke Eurocode deel een zogenaamde National Application Document (NAD). De invoering liet nog zeer veel ruimte aan de lidstaten om in het NAD parameters en procedures van de Eurocode te weigeren of te wijzigen. Veel landen maakten van deze mogelijkheid gebruik om de gehele norm om te vormen naar de gangbare nationale bouwpraktijk.

In de jaren 2002-2006 zijn de tweede versies van de Eurocodes gereed gekomen. Dit zijn de EN versies. Om te voorkomen dat de EN versies ook nationaal weer grote verschillen zouden gaan vertonen, mogen nog slechts op een zeer beperkt aantal punten nationale aanpassingen worden doorgevoerd. Deze artikelen waar aanpassingen toegestaan zijn, staan opgesomd op een van de eerste bladzijden van elk deel van de Eurocode. Dit zijn de zogenaamde National Determined Parameters (NDP’s). Daarnaast zijn sommige bijlagen van de normen niet normatief maar informatief en kan elke lidstaat zelf beslissen of deze normatief worden gemaakt in dat land.

Voor elk deel van de EN versie van de Eurocode wordt een National Annex gemaakt waarin de NDP’s en de toepassing van de informatieve bijlagen is vastgelegd. In België wordt de National Annex afgekort als ANB: Annexe Nationale - Nationale Bijlage.

In de ANB mag naast de NDP’s en de keuze over de informatieve bijlagen in de Eurocode ook nog extra informatie worden opgenomen die aanvullend is op de Eurocode tekst en niet conflicteert met de Eurocode tekst, de zogenaamde Non Conflicting Complementary Information, afgekort als NCCI. In het ANB bij de Eurocode voor staalconstructies worden bijvoorbeeld formules opgenomen om het elastisch kritisch moment uit te rekenen dat nodig is om de kipstabiliteit te toetsen.

De Eurocodes bestaan uit 58 delen

De Eurocodes bestaan uit 58 delen. De praktische benaming is Eurocode 0 t/m Eurocode 9 volgens de figuur hieronder.

Als referentie hebben de Eurocodes de aanduiding EN 199X meegekregen, dus EN 1990 voor Eurocode 0 en EN 1993 voor Eurocode 3. Deze aanduiding heeft dus niets met het jaartal. Voor staalconstructies zijn van belang de Eurocode 0 – Grondslagen voor het ontwerp, Eurocode 1 – Belastingen en Eurocode 3 – Staalconstructies. Voor staalbetonconstructies is ook Eurocode 4 van belang. In Eurocode 4 wordt bovendien veel verwezen naar Eurocode 2 voor beton en Eurocode 3 voor staal.

Eurocode 1, 3 en 4 bestaan nog weer uit meerdere delen, zie de tabel.

Een actueel overzicht van de status van elk deel van de Eurocode wordt gegeven door CEN.

De toepassing van de Eurocodes vereist het gebruik van een groot aantal delen. Voor het ontwerp van een gebouw zal men al gauw een zevental delen nodig hebben. Om de toepassing van de Eurocodes te vereenvoudigen zijn er een aantal hulpmiddelen op het Internet beschikbaar:

• Access-steel: Deze site biedt in 4 talen (EN, FR, DE, ES) via een gebruiksvriendelijke zoekmachine een aantal richtlijnen voor opdrachtgevers, een groot aantal uitgewerkte stroomschema’s voor het ontwerpen van stalen gebouwen in staal of staal-beton volgens de Eurocode en bovendien uitgewerkte en zelfs interactieve rekenvoorbeelden. Tevens is NCCI beschikbaar bij de Eurocode.
• DIFISEK: Deze site biedt online cursusmateriaal en uitgewerkte voorbeelden voor het ontwerp tegen brand van constructies van staal en staalbeton.

Koud ontwerp

De algemene delen 1-1 van Eurocode 3 en 4 kennen een vergelijkbare opbouw welke enigszins het ontwerpproces volgt:

• Toepassingsgebied en normatieve referenties
• Ontwerpprincipes
• Materiaaleigenschappen
• Voorwaarden voor duurzaamheid
• Aanwijzingen voor het bepalen van de globale krachtsverdeling in de gehele constructie, bijvoorbeeld in welke gevallen een 1e of 2e orde berekening moet worden gemaakt hoe rekening moet worden gehouden met niet-lineair materiaalgedrag en imperfecties. Deze berekening wordt normaalgesproken met een computerprogramma gemaakt.
• Classificatie van de doorsneden van de constructieonderdelen
• Berekeningsmethoden voor de uiterste grenstoestanden
• Berekeningsmethoden voor de bruikbaarheid grenstoestanden
• Bijlagen met voor specifieke constructietypen aanvullende rekenmethoden

Ontwerp tegen brand

Brandmodellen

Deel 1-2 van Eurocode 1 dat gaat over belastingen bij brand voorziet in een aantal niveaus van complexiteit om de brand te schematiseren:

• Nominale brandcurven: Hieronder vallen de standaardbrand volgens ISO834, maar ook de externe brand en de koolwaterstofbrand
• Eenvoudige brandmodellen: Dit zijn een set wiskundige relaties warmee op vereenvoudigde wijze het verloop van de temperatuur van de brand over de tijd benaderd kan worden in functie van de karakteristieken van het compartiment, de vuurbelasting en het effect van actieve maatregelen. Dit kunnen zowel modellen zijn die de brand berekenen binnen het compartiment als modellen voor vlammen uit ramen buiten het compartiment.
• Geavanceerde brandmodellen: Dit zijn modellen die op basis van fundamentele fysische wetten (massa balans, energiebalans, etc.) het verloop van de temperatuur van de brand over de tijd berekenen in functie van de karakteristieken van het compartiment, de vuurbelasting en het effect van actieve maatregelen. Dit kunnen zowel modellen zijn die van een uniforme temperatuur uitgaan in het brandcompartiment (1 zone modellen), als modellen die uitgaan van een warme rooklaag en koude onderlaag (2 zone modellen), als modellen die op elke positie in de ruimte de temperatuur berekenen (multi-zone modellen en CFD modellen). Een goed hanteerbaar voorbeeld van zo’n model is OZone dat ontwikkeld is door de Universiteit van Luik en dat bijlage D volgt.

De standaardbrand wordt het meest toegepast. De standaardbrand kenmerkt zich door een continue stijgende temperatuur, terwijl in werkelijkheid de brand uitgaat als de meeste brandstof is verbruikt. In veel praktische situaties is de standaardbrand in combinatie met hogere brandeisen (90-120 minuten) een zwaarder scenario dan op basis van de karakteristieken van het compartiment en de vuurbelasting mag worden verwacht. In dat geval loont het de moeite de brand genuanceerder te beschrijven met bijvoorbeeld OZone. Ook voor staalconstructies die buiten de gevel staan is het raadzaam te werken met het genuanceerde brandmodel van bijlage B.

Constructieve modellen

De delen 1-2 over brand van 3 en 4 kennen beoordelingsmethoden voor de thermisch en mechanisch gedrag van de constructie op drie niveaus van complexiteit.

1.Tabellen en grafieken

Tabellen worden voor staalconstructies niet gebruikt. Wel bestaan er grafieken met temperaturen in het staal na 15, 30 of 60 minuten in functie van de profielfactor. Ook zijn er eenvoudig te gebruiken grafieken van overspanning versus maximaal opneembare belasting voor een groot aantal standaard staalprofielen.

Tabellen worden wel veel gebruikt voor staalbetonconstructies en vooral voor betonconstructies. De tabellen zijn gebaseerd op het temperatuurverloop in de tijd volgens de standaardbrand. Tabellen zijn zeer eenvoudig te gebruiken maar om de tabellen te kunnen toepassen is in principe een berekening nodig van de belastinggraad, zijnde de verhouding tussen het effect van de belastingen bij brand en de draagkracht bij kamertemperatuur. Voor deze berekening is een beschouwing van de krachtswerking van de gehele constructie noodzakelijk. De Eurocode wel richtwaarden voor de belastinggraad, maar deze richtwaarden houden geen rekening houden met eventuele belastingen die volgen thermische vervormingen. Dit is toegestaan voor constructies voor zover deze belastingen komen van aangrenzende constructies. Extra belastingen door 2e orde effecten ten gevolge van de uitbuiging zouden wel in rekening moeten worden gebracht maar de tabellen.

2.Eenvoudige rekenmethoden

De eenvoudige rekenmethoden bestaan uit formules voor bijvoorbeeld het bepalen van de plastische momentcapaciteit van een ligger of de knikstabiliteit van een kolom. De eenvoudige rekenmethoden zijn met de hand toe te passen of nog gemakkelijker met een spreadsheetprogramma. De eenvoudige rekenmethoden grijpen veelal terug op de berekeningsmethoden voor de uiterste grenstoestand en bruikbaarheid grenstoestand van de bijbehorende Eurocode deel 1-1.

De eenvoudige rekenmethoden voor staalconstructies zijn toepasbaar met elk brandmodel. De eenvoudige rekenmethoden voor staalbetonconstructies zijn in principe bedoeld voor de standaardbrand omdat deze methoden veelal gekalibreerde parameters bevatten die gebaseerd zijn op de standaardbrand.

3.Geavanceerde rekenmethoden

De geavanceerde rekenmethoden zijn gebaseerd op de drie fundamentele vergelijkingen van de mechanica (kinematische vergelijkingen, constitutieve vergelijkingen en evenwichtsvergelijkingen) en vereisen normaliter de hulp van een computer om het stelsel vergelijkingen op te lossen.

De geavanceerde methoden kunnen worden gecombineerd met elk brandmodel.

Voor het koude ontwerp is er geen wet die voorschrijft hoe het gebouw moet worden ontworpen. De ontwerper heeft de vrijheid om voor de Eurocode te kiezen maar mag ook een beroep doen op andere normen. Wel zal in geval van schade tijdens de bouw of het gebruik, het ontwerp vaak worden vergeleken met een ontwerp volgens de Eurocodes.

Voor het ontwerp tegen brand ligt dat anders. De brandveiligheid van gebouwen moet voldoen aan de Wet op de preventie tegen brand en ontploffing uit 1979. Deze wet stelt het verplicht dat het gebouw voldoet aan de bijlagen 1 t/m 5 bij het Koninklijk Besluit (KB) van 1994 tot vaststelling van de basisnormen voor de preventie van brand en ontploffing. Dit zijn de zogenaamde basisnormen die in 1997 en 2003 verder zijn aangepast.

Bijlage 1 van het KB stelt dat de weerstand tegen brand moet worden bepaald door

• ofwel een brandproef volgens
• ofwel een berekening volgens een procedure en voorwaarden die de Minister van Binnenlandse Zaken heeft erkend

Met de introductie van de Eurocodes zijn een groot aantal rekenmethoden beschikbaar gekomen. Twaalf jaar na de invoering van het KB zijn er nog geen rekenmethoden door de Minister erkend.

Echter, door de Hoge Raad tegen brand en ontploffing is in de loop van 2006 een besluit genomen over de procedure en voorwaarden waarop deze rekenmethoden van de Eurocodes in België toegepast moeten worden. Het is nu aan de Minister om dit besluit van de HR over te nemen. Naar verwachting zal dit in de loop van 2007 gebeuren.

Het is te voorzien dat de meeste rekenmethoden uit de Eurocode worden toegelaten, maar onder voorwaarde dat de opsteller van de berekening of de controleur van de berekening erkend zijn door BELAC als voldoende deskundig. Een aantal methoden zal in eerste instantie alleen toegelaten worden via de afwijkingscommissie. Als op termijn meer ervaring in de praktijk met deze methoden is opgebouwd zullen naar verwachting ook deze methoden door erkende deskundigen mogen worden gebruikt/gecontroleerd.

Nationale Annex

Voor elk deel van de Eurocode zal een ANB worden geschreven. Deze worden opgesteld BIN commissies. Hierna worden de ANB’s in concept vorm gepubliceerd voor een publiek onderzoek van 3 maanden. De BIN commissie verwerkt hierna het commentaar en stelt de definitieve ANB op. In september 2006 waren alleen de ANB bij EN 1990 en 1991-1-1 formeel beschikbaar. Voor ANB’s bij EN 1991-1-2 en EN 1991-1-3 waren in publiek onderzoek. Commentaar op de concept versie staat open voor alle betrokkenen en belanghebbenden. De andere ANB’s zijn in ontwikkeling of in afwachting van de definitieve versie van de EN. In principe is elke lidstaat verplicht om de ANB’s gepubliceerd te hebben binnen 2 jaar na de publicatie van de EN door het Europese normalisatie instituut CEN.

Infosteel gaf in 2007 vier publicaties uit, twee in het Nederlands en twee in het Frans, over de Eurocodes 3 & 4 met rekenvoorbeelden van staalconstructies en staalbetonconstructies.

De Eurocodes zijn een verzameling van Europese normen over de dimensionering van structuren. Alle Eurocodes zijn momenteel beschikbaar bij het NBN (Bureau voor Normalisatie) in EN-versie. In maart 2010 zullen alle Eurocodes en hun nationale bijlagen officieel de equivalente nationale normen vervangen. Een volledige, actuele situatie van de invoering van de verschillende delen van de Eurocodes kan bekeken worden op de website van het WTCB

Meer info :

• Oefenboek Eurocode 3
• Oefenboek Eurocode 4