Dalle et plancher béton : quelle épaisseur pour 1h ou 2h coupe-feu ?

01Dalle et plancher béton : définition

Une dalle béton coupe-feu est un plancher en béton armé classé REI, qui porte sa charge, bloque les flammes et isole le niveau supérieur pendant une durée d'essai. Le plancher forme la limite horizontale d'un compartiment.

La dalle coupe feu tient son degré de 2 grandeurs : l'épaisseur totale de béton et la position des armatures. Le béton coupe feu est incombustible, classé A1, et ne propage pas la flamme. Les armatures en acier atteignent leur température critique vers 500 °C, d'où le rôle de l'enrobage.

Le degré coupe feu béton s'écrit REI, car le plancher reste porteur pendant l'incendie : R pour la capacité portante, E pour l'étanchéité et I pour l'isolation. Un plancher coupe feu 1 heure se note REI60, et un plancher 2 heures REI120.

Les mêmes règles de calcul couvrent les parois verticales. Le mur coupe feu bloc béton et les blocs béton coupe feu relèvent de la maçonnerie, traitée pour les parpaings dans l'article sur le degré coupe-feu d'un mur en parpaing. Le voile en béton armé banché, lui, suit les tables des éléments en béton.

02Dalle et plancher béton : composants et attributs

Une dalle béton coupe-feu se décrit par 4 composants : le béton, les armatures, l'enrobage et la chape. L'enrobage fixe la température atteinte par l'acier, et l'épaisseur totale fixe le critère d'isolation.

Le tableau suivant donne les 7 attributs d'une dalle pleine en béton armé classée au feu :

La distance axiale se mesure entre l'axe de la barre inférieure et la face exposée au feu. Une cale d'enrobage trop basse, posée sur chantier, rapproche l'acier de la flamme et réduit la durée classée.

La chape en mortier et le carrelage ajoutent couramment de 50 à 80 mm au-dessus de la dalle brute. Ils comptent pour l'isolation, mais ils n'améliorent pas la tenue des armatures situées en sous-face.

03Dalle et plancher béton : fonctionnement

Une dalle béton résiste au feu en 4 étapes : sa sous-face chauffe, son eau s'évapore, l'enrobage retarde l'échauffement de l'acier, puis la masse limite la chaleur du niveau supérieur.

1. 01

   Recevoir le feu par la sous-face

   Le feu du local inférieur chauffe la sous-face de la dalle, car les gaz chauds montent et s'accumulent sous le plafond. La flamme attaque donc la zone tendue, où se trouvent les armatures.

2. 02

   Évaporer l'eau du béton

   Le béton libère son humidité autour de 100 °C, ce qui ralentit la montée en température dans l'épaisseur. Un béton trop humide ou de forte compacité éclate parfois en surface, phénomène appelé écaillage.

3. 03

   Protéger les armatures par l'enrobage

   La couche de béton sous les barres retarde le moment où l'acier atteint 500 °C. Chaque palier de 10 mm de distance axiale ajoute 30 minutes, de 10 mm en REI30 à 40 mm en REI120.

4. 04

   Limiter la chaleur au niveau supérieur

   L'épaisseur totale garde la face supérieure sous +140 °C d'élévation moyenne. Le plancher perd son classement dès qu'il fléchit au-delà de la limite d'essai ou qu'une fissure laisse passer les flammes.

Le plancher coupe-feu combine ainsi 2 protections distinctes : la masse du béton pour l'isolation et l'enrobage pour la portance. Une dalle épaisse mais mal enrobée garde son isolation et perd sa capacité portante avant la fin de la durée visée.

04Dalle et plancher béton : types

Le plancher coupe-feu existe en 5 types courants au Maroc : la dalle pleine, le plancher à poutrelles et hourdis, la dalle alvéolée, le plancher collaborant et le plancher bois. Chaque type atteint 1h ou 2h par un moyen différent.

Le tableau suivant donne, pour 6 degrés, l'épaisseur minimale d'une dalle pleine sur 2 appuis et la distance axiale de ses armatures :

La dalle béton coupe-feu 1h et la dalle béton coupe feu 2h se distinguent aussi sur chantier par la hauteur des cales d'enrobage posées sur le coffrage. Le mur béton coupe-feu 2h non porteur demande 12 cm de béton armé (EI120), et 15 à 16 cm en version porteuse REI120.

Les 4 autres types de plancher atteignent leur degré de la façon suivante :

• Plancher à poutrelles et hourdis 16+4 : REI30 à nu, REI60 avec 15 mm d'enduit plâtre en sous-face, REI120 avec un plafond coupe-feu rapporté.
• Dalle alvéolée précontrainte : REI60 à REI120 selon son épaisseur et l'enrobage des torons, justifiés par la documentation du fabricant.
• Plancher collaborant sur bac acier : REI30 à REI60 avec des armatures ajoutées, REI120 avec un flocage ou un plafond de protection.
• Plancher bois coupe-feu 1h : solives protégées par un plafond de 2 plaques de plâtre feu de 15 mm.

Le plancher coupe-feu 1h en hourdis reste le cas le plus répandu dans les immeubles marocains. Le plancher coupe feu 2h en hourdis passe par une protection rapportée, décrite dans l'article sur le plafond coupe-feu.

05Dalle et plancher béton : usages

La dalle béton coupe-feu sépare 5 situations courantes : logements superposés, parking sous immeuble, local transformateur, chaufferie et archives. Son degré suit le degré couramment prescrit pour le local le plus exposé.

Les 5 situations suivantes associent le plancher au degré couramment prescrit :

• Plancher entre logements : REI30 à REI60 selon la hauteur du bâtiment.
• Plancher haut de parking souterrain : REI120 couramment retenu sous un niveau habité.
• Plancher haut de local transformateur : REI120, aligné sur les murs du local.
• Plancher haut de chaufferie : REI60, et REI120 pour une chaufferie de forte puissance.
• Plancher de local d'archives : REI60 à REI120 selon la charge de papier stockée.

Le plancher entre 2 appartements travaille avec les murs séparatifs et la porte palière, un ensemble décrit dans l'article sur la séparation coupe-feu entre logements. Une trémie ou un gainage vertical qui traverse ce plancher reçoit son propre traitement.

Chaque traversée de dalle par un tube, un câble ou une gaine se referme par un calfeutrement coupe-feu de même degré. Un conduit de ventilation qui franchit un plancher coupe-feu reçoit un clapet classé pour la pose horizontale.

Une dalle plafond coupe feu insuffisante se renforce par-dessous, sans démolition. Le flocage coupe-feu projette un mortier isolant en sous-face et rallonge la protection des armatures.

06Dalle et plancher béton : normes applicables

Au Maroc, la dalle béton coupe-feu entre dans le champ du décret n° 2-14-499 du 15 octobre 2014. Son degré se justifie par le calcul EN 1992-1-2 ou par un essai au four EN 1365-2, puis se classe selon l'EN 13501-2.

Les 3 références techniques d'un plancher coupe-feu sont :

• EN 1992-1-2 : tables et méthodes de calcul des éléments en béton exposés au feu.
• EN 1365-2 : essai au four des planchers et toitures porteurs, chargés pendant l'essai.
• EN 13501-2 : classement du plancher en REI selon les critères tenus.

Le bureau d'études structure vérifie l'épaisseur et l'enrobage sur les plans d'exécution. Le contrôle sur chantier porte sur les cales d'armatures avant le coulage, seul moment où l'enrobage reste visible.

Le degré attendu de chaque plancher découle de l'étude de sécurité du bâtiment, établie selon le décret. La page du mur coupe-feu 2h au Maroc présente la réalisation des parois classées qui complètent ces planchers.