Avec le développement des solutions d’hébergement en container, il nous est souvent posé la question de la résistance au feu des containers maritimes. Or, il semble que, à ce jour, aucune étude spécifique sur ce sujet n’a été menée.

Que savons-nous du comportement de l’acier en présence du feu ?

Tout d’abord, il faut savoir que l’acier est :

Incombustible : Il ne dégage aucun produit toxique, aucune fumée et n’alimente ni ne développe un feu.

Résistant : Les qualités et nuances d’acier sont nombreuses y compris pour des utilisations à haute température dont les performances sont garanties.

Ductile : Pas de risque de rupture brutale avec l’acier, en effet il possède une grande capacité de déformation avant rupture (capacité d’allongement à haute température de près de 20%).

Homogène : Les caractéristiques et performances sont partout identiques, il y a donc une absence totale de risque d’éclatement lors de l’échauffement comme lors du refroidissement.

En revanche, l’acier perd une partie de sa rigidité lorsqu’il est porté à des températures que l’on peut rencontrer en cas d’incendie dans un bâtiment par exemple. Sa résistance commence à diminuer à partir de 400°C.

L’acier retrouve sa résistance initiale après un sinistre, il est le seul matériau structurel à retrouver lors du refroidissement qui suit un incendie, ses capacités et performances d’origine.

La température critique

L’élévation de température provoque une modification considérable des propriétés mécaniques de l’acier.

À 400 °C, la limite d’élasticité de l’acier est ramenée à 60 % de sa valeur initiale. Il est prouvé qu’une structure acier soumise à la chaleur n’assurera plus sa fonction portante après un certain temps et s’écroulera. La température à laquelle cette situation se produit est appelée température critique.

Cette température critique sera différente en fonction de l’importance de la charge initiale et dépendra essentiellement du degré de contrainte admissible et de la nature de cette contrainte.

Dans un but de simplification, les valeurs minimales de températures critiques suivantes peuvent être utilisées sur la base de l’Eurocode 1993-1-2 :

500 °C pour des éléments comprimés ou des éléments soumis à la flexion et à la compression axiale.

540 °C pour des poutres isostatiques et des éléments tendus.

570 °C pour des poutres hyperstatiques.

Facteur de massivité

Le facteur de massiveté S/V exprime le rapport entre la surface exposée au flux thermique S [m2] et le volume d’un élément par unité de longueur V [m3]. Sa valeur influence très sensiblement le comportement au feu de l’élément de structure considéré.

Un élément présentant un quotient S/V [m-1] de faible valeur subira un échauffement bien plus lent qu’un élément ayant un facteur de massiveté élevé. Il aura ainsi une résistance au feu plus grande.

Le tableau suivant donne pour des poutres exposées sur 3 faces et des poteaux exposés sur 4 faces. Pour d’autres types, consulter le service technique Projiso.

Ces résultats sont versés dans une revue sous la forme d'une mesure du temps qui montre combien de minutes l'élément structurel est capable de résister au feu avant que le seuil pour chaque critère soit dépassé.

Un mur ayant REI 60 signifie donc que ce mur peut résister au feu pendant une heure, en ce qui concerne à la fois la capacité de support de charge, l'intégrité et l'isolation.

Les euroclasses de résistance au feu tentent d'harmoniser les systèmes nationaux au sein de l'Union européenne. Il existe là aussi trois classes :

• R : résistance mécanique ou stabilité
• E : étanchéité aux gaz et flammes
• I : isolation thermique (forcément utilisée en complément d'une classification R ou E)

Ces lettres sont suivies de 2 ou 3 chiffres donnant le temps de résistance en minutes. Exemple : REI 120 (Coupe-feu pendant 120 minutes).

Nous pouvons déterminer plusieurs raisons pour lesquelles l’acier offre une forme de sécurité importante en cas d’incendie :

• Toutes les déformations et les caractéristiques intrinsèques de l’acier à haute température sont parfaitement connues et il n’existe que de très faible variation à ce comportement. L’acier dans une situation d’incendie est donc parfaitement prévisible.

• Il s’agit d’un matériau quantifiable. Les Eurocodes concernant le calcul de la résistance au feu de l’acier sont basés sur de longues années de recherches. Ces recherches démontrent le comportement de l’acier en cas d’incendie et tous les phénomènes possibles sont connus. Une rupture de l’acier différente de celles que l’on connaît est donc très peu probable.

• Avant de céder les structures métalliques présentent d’abord d’importantes déformations. Les pompiers connaissent le comportement de l’acier et savent déduire de ces déformations le moment auquel un bâtiment risque de s’effondrer suite à l’incendie. Une rupture soudaine et imprévue, comme cela peut arriver avec le béton et la maçonnerie est très rare avec les ossatures métalliques.

• Soumis à de hautes températures les matériaux subissent des déformations qui engendrent des charges supplémentaires. Pour résister à ces charges supplémentaires, il est important que le matériau de construction soit déformable (et pas tant résistant). C’est le cas de l’acier, contrairement à des matériaux friables tel le béton.

Résistance de l’acier au feu et containers maritimes :

Le conteneur maritime est très généralement construit en acier Corten, très résistant aux écarts de températures et à la corrosion. Ainsi au contact de l’air une couche auto-protectrice d’oxydes se forme sur le métal, de couleur rouille. Cette dernière qui lui donne une très bonne résistance dans le temps.

Définition de l’acier Corten :

L’acier corten est un acier auquel un certain nombre d’éléments, tels que le phosphore, le cuivre, le chrome, le nickel, le molybdène, ont été ajoutés afin d’en accroître la résistance à la corrosion atmosphérique par la formation d’une couche auto-protectrice d’oxydes sur le métal de base sous l’influence des conditions atmosphériques.

Composants de l’acier des conteneurs maritimes :

Chimiquement l’enrichissement en cuivre de l’acier Corten permet cette patine. Le phosphore, lui aussi présent, renforce cette action et donne une oxydation plus régulière et aide à la « cicatrisation » lors des coups et autres rayures. Le dioxyde de soufre, le chrome et le nickel améliorent l’étanchéité du matériau à l’eau.

Les containers maritimes d’occasion, même avec leurs traces de rouille, restent donc solides pour un bon nombre d’années.

A titre d’exemple un acier de construction perdra 2,6 fois plus de matériaux qu’un acier Corten en 10 ans.

Métal et protection au feu

Il n’est pas nécessaire de protéger le métal lorsque les charges calorifiques sont peu importantes ou lorsque les poteaux et poutres sont placés à l’extérieur d’un bâtiment.

On peut protéger le métal avec des plaques, des projections à base de plâtre, de vermiculite, ou des peintures intumescentes. Il est possible de marier le métal et le béton ou d’utiliser des écrans.

Containers et étanchéité

Les containers maritimes sont réputés étanches à l’air et à l’eau. Fermés, ils sont donc un lieu de confinement dans lequel, faute d’apport d’oxygène, un feu ne peut pas se développer.

L’acier étant ininflammable et le confinement représenté par le container empêchant tout développement d’incendie à l’intérieur de celui-ci, c’est sans doute les raisons pour lesquelles aucune étude n’a encore été menée dans le cadre de l’industrie maritime.