Modifications importantes concernant les pénétrations et la continuité des séparations coupe-feu incorporées dans le CNB 2020
Behnoush Etemadi, conseillère technique, Codes Canada
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Introduction
Bonjour, je m’appelle Behnoush Etemadi et je travaille comme conseillère technique pour appuyer le Comité canadien de l’harmonisation des codes de construction, qu’on appelle aussi le CCHCC.
Ce comité est le groupe fédéral-provincial-territorial responsable de l’élaboration et de la mise à jour des codes modèles nationaux au Canada.
Je fais partie de l’équipe de Codes Canada du Conseil national de recherches du Canada.
Cette équipe assure le secrétariat du CCHCC en lui apportant un soutien administratif, technique et stratégique, y compris la publication des codes modèles nationaux.
Pour en apprendre davantage sur les modifications apportées aux codes et aux dispositions qu’ils renferment, ou sur le système d’élaboration des codes du Canada, je vous invite à visiter le site Web du CCHCC.
Cette présentation fait partie d’une série de vidéos dirigées par le CCHCC et portant sur les principales modifications techniques incorporées dans les éditions de 2020 des codes modèles nationaux.
Cette présentation porte sur les modifications importantes concernant les pénétrations et la continuité des séparations coupe-feu qui ont été incorporées dans le Code national du bâtiment – Canada 2020.
Sujets
Voici un aperçu du déroulement de la présentation.
Nous commencerons par aborder les concepts reliés aux séparations coupe-feu et aux pénétrations, puis nous passerons en revue les modifications importantes s’y rattachant. Elles portent sur des sujets tels que les transitions entre tuyauteries, l’effet de tirage et la différence de pression de 50 Pa, les séparations coupe-feu horizontales, les boîtes de sortie, les pénétrations par des installations techniques, ainsi que les exigences prescriptives de la partie 9. Pour terminer, nous aborderons la continuité des séparations coupe-feu.
Qu’entend-on par « pénétrations »?
Pour comprendre ce que sont les pénétrations, il faut d’abord comprendre ce que sont les séparations coupe-feu.
Séparations coupe-feu et pénétrations
Le terme « séparation coupe-feu » est un terme défini bien connu du Code national du bâtiment. Il est généralement entendu que le terme « feu » désigne tous les produits de la combustion, y compris la chaleur et la fumée. Idéalement, si l’intégrité d’une séparation coupe-feu est maintenue, le feu ou la fumée ne se propagera pas d’un côté à l’autre à travers les ouvertures ou pénétrations.
En pratique, les séparations coupe-feu peuvent être pénétrées par divers éléments, comme des installations techniques et des éléments structuraux. Ces derniers ont été ajoutés au Code national du bâtiment 2020 afin de préciser que les éléments structuraux qui passent dans un ensemble ou le traversent doivent également être considérés comme des pénétrations.
Il existe deux types de pénétration dans le Code national du bâtiment : la pénétration d’une paroi et celle qui traverse un ensemble de construction. Le concept de pénétration d’une paroi désigne habituellement une ouverture dans un côté d’un ensemble de construction (par exemple, la paroi d’un mur, d’un plancher ou d’un plafond), alors qu’une pénétration qui traverse un ensemble signifie qu’une ouverture traverse un ensemble en entier.
Coupe-feu et pénétrations noyées dans le béton
Étant donné que l’intégrité des séparations coupe-feu peut être compromise par de nombreux éléments pénétrants, il faut penser aux moyens de réduire le risque de propagation du feu et de la fumée à travers celles-ci.
Les pénétrations peuvent être rendues étanches par un coupe-feu qui, lorsqu’il est soumis à l’essai selon la norme CAN/ULC-S115, obtient une cote F au moins égale au degré de résistance au feu exigé par la séparation coupe-feu (comme vous voyez en rouge sur la photo).
Dans les éditions antérieures, l’exigence du Code national du bâtiment était « au moins égale au degré pare-flammes exigé pour les dispositifs d’obturation dans la séparation coupe-feu ». Généralement, le degré pare-flammes des dispositifs d’obturation est inférieur au degré de résistance au feu de la séparation coupe-feu, ce qui peut entraîner la défaillance du coupe-feu avant celle de l’ensemble de construction pénétré. Pendant des décennies, au Canada, la pratique consistait à sélectionner et à installer des coupe-feu dont la cote était égale au degré de résistance au feu de l’ensemble de construction. Par conséquent, pour assurer un niveau de performance équivalent ainsi que l’harmonisation avec la pratique de l’industrie, cette exigence a été modifiée en remplaçant le degré pare-flammes des dispositifs d’obturation par le degré de résistance au feu de la séparation coupe-feu.
La cote F est déterminée au moyen d’un essai de résistance au feu et correspond à la période pendant laquelle le coupe-feu empêche le passage des flammes par des ouvertures et l’inflammation de tout élément du côté non exposé du coupe-feu.
De plus, la cote T signifie que la transmission de la chaleur à travers le coupe-feu pendant la même période n’augmente pas la température de tout thermocouple situé sur la surface non exposée du coupe-feu de plus de 181 °C par rapport à sa température initiale.
Une autre option que le recours à un coupe-feu consiste à noyer la pénétration dans le béton.
Le Code national du bâtiment 2015 ne mentionnait pas le matériau de l’élément pénétrant. Par conséquent, des matériaux susceptibles de fondre en étant exposés au feu pouvaient être utilisés (par exemple, un isolant en mousse plastique comme celui illustré sur la photo), créant ainsi une ouverture par laquelle le feu ou la fumée peuvent passer. C’est pourquoi le Code national du bâtiment 2020 limite les pénétrations noyées dans le béton aux cinq matériaux énumérés sur cette diapositive.
Modifications importantes
Diverses modifications concernant les pénétrations par des installations techniques, tuyaux, boîtes de sortie, fils et câbles ont été incorporées dans le Code national du bâtiment 2020. Celles-ci ont été considérées dans plusieurs articles afin de faciliter les renvois et la consultation en fonction de l’application.
Les diapositives suivantes abordent certaines modifications importantes incorporées dans le Code national du bâtiment 2020.
Transition entre tuyauterie combustible et tuyauterie incombustible
Le Code national du bâtiment 2015 autorisait les transitions entre la tuyauterie combustible d’évacuation et de ventilation et celle incombustible d’évacuation et de ventilation d’un côté d’une séparation coupe-feu verticale (généralement un mur), à condition qu’elles ne soient pas situées dans un vide technique vertical. Toutefois, l’édition antérieure n’abordait pas les transitions entre la tuyauterie combustible et la tuyauterie incombustible d’un côté d’une séparation coupe-feu horizontale (par exemple, un plancher ou un plafond). Cela a entraîné des interprétations incohérentes sur le terrain pendant des décennies.
Désormais, le Code national du bâtiment 2020 autorise les transitions entre la tuyauterie incombustible d’évacuation et de ventilation verticale et les branchements combustibles d’un côté ou de l’autre d’une séparation coupe-feu (horizontale ou verticale), à condition qu’elles ne soient pas situées dans un vide technique vertical. L’intégrité de la séparation coupe-feu est maintenue grâce à l’utilisation d’un coupe-feu là où la tuyauterie de la colonne verticale traverse la séparation coupe-feu.
Si des pénétrations traversent une séparation coupe-feu et comportent des transitions entre une tuyauterie combustible et une autre incombustible, le feu pourrait se propager à l’intérieur de l’ensemble de construction. Cela entraînerait une défaillance structurale et l’effondrement possible des ensembles de construction.
Afin de réduire ce risque, les pénétrations doivent être rendues étanches par un coupe-feu qui obtient une cote F lorsqu’il est soumis à l’essai selon la norme CAN/ULC-S115, la pression du côté exposé étant d’au moins 50 Pa supérieure à celle du côté non exposé.
Différence de pression de 50 Pa
Lors d’un incendie, l’effet de cheminée est souvent responsable de la propagation de la fumée dans un bâtiment. L’effet de cheminée varie dans les bâtiments à étages multiples : son ampleur dépendra de l’écart entre la température intérieure et extérieure, en plus de la hauteur du bâtiment.
Un projet de recherche des années 1960 a démontré, au moyen d’une modélisation informatique, qu’il y a une différence de pression d’environ 50 Pa dans un bâtiment de 20 étages. Il a également démontré que la différence de pression serait proportionnelle à la hauteur du bâtiment. Cependant, la recherche a été mal appliquée lors de l’élaboration des exigences relatives aux parties 3 et 9 du Code national du bâtiment, où une différence de pression de 50 Pa pour les essais menés sur une tuyauterie combustible protégée par coupe-feu était exigée, sans égard à la hauteur du bâtiment et à la différence de température. Ce qui a inutilement augmenté les coûts et la complexité de la construction.
Après l’examen des données de recherche historique, les exigences de la partie 9 qui engendrent des coûts trop onéreux ont été retirées, car il est peu probable que des différences de pression aussi importantes se produisent dans des aires de plancher adjacentes de petits bâtiments. L’exigence de la partie 3 ne s’applique désormais qu’aux bâtiments de plus de 3 étages de hauteur de bâtiment.
Séparations coupe-feu horizontales
La cote T signifie que la transmission de chaleur à travers le coupe-feu n’augmente pas la température sur la surface non exposée du coupe-feu de plus de 181 °C au-dessus de sa température initiale pendant la période d’essai.
Le Code national du bâtiment 2015 exigeait que les coupe-feu obturant les pénétrations d’une séparation coupe-feu pour un vide technique horizontal aient une cote FT. Cependant, pour les pénétrations par des installations techniques, il existe une faible possibilité d’inflammation de combustibles du côté non exposé de l’ensemble en raison du transfert de chaleur par l’élément pénétrant. De plus, l’emplacement de la pénétration est protégé du transfert direct de chaleur par rayonnement et/ou convection d’un compartiment résistant au feu par un ensemble de construction dont la résistance au feu est prescrite par le code. Cela signifie qu’une augmentation rapide et excessive de la température est peu probable.
C’est pourquoi des exemptions ont été ajoutées dans le Code national du bâtiment 2020 afin de permettre une dérogation à l’exigence relative à la cote T pour les pénétrations par des installations techniques dans les séparations coupe-feu horizontales dans certaines conditions.
Boîtes de sortie
Le Code national du bâtiment 2015 permettait spécifiquement l’utilisation de boîtes de sortie combustibles dans un ensemble de construction pour laquelle un degré de résistance au feu est exigé sans que ces boîtes de sortie ne soient incorporées à l’ensemble de construction au moment des essais, à condition que l’ouverture dans la paroi ait au plus 0,016 m2. Cette disposition n’exigeait pas que les boîtes de sortie combustibles soient protégées par un coupe-feu.
Toutefois, une autre exigence générale pour toutes les boîtes de sortie (combustibles et incombustibles) indiquait que les pénétrations dans la paroi d’un ensemble de construction doivent être protégées par un coupe-feu ayant une cote FT. Ces exigences conflictuelles relatives aux boîtes de sortie combustibles ont possiblement entraîné de la confusion chez les utilisateurs du Code national du bâtiment. En raison de ces exigences, il était également difficile d’assurer le même niveau de performance pour les boîtes de sortie combustibles et incombustibles.
Désormais, le Code national du bâtiment 2020 exige que les pénétrations dans la paroi d’une construction par des boîtes de sortie combustibles soient protégées par un coupe-feu ayant une cote FT au moins égale au degré de résistance au feu de la séparation coupe-feu.
Deux options étaient possibles relativement à la protection de boîtes de sortie situées de part et d’autre d’un mur ayant un degré de résistance au feu, c’est-à-dire que ces boîtes de sortie doivent être séparées par :
- une distance horizontale d’au moins 600 mm; ou
- un pare-feu.
Toutefois, en pratique, il est courant que les boîtes de sortie situées de part et d’autre d’un mur soient séparées par une distance horizontale de moins de 600 mm (comme illustré sur la photo). De plus, un pare-feu n’est pas souhaitable, étant peu pratique ou non rentable.
Une nouvelle option a été introduite pour résoudre ce problème : les coupe-feu (tels que les tampons de mastic intumescents), qui ont été considérés pendant des décennies par les laboratoires d’essais au feu comme un moyen éprouvé d’empêcher le feu et la fumée de se propager d’une boîte de sortie dans l’espace mural. Étant donné que les boîtes de sortie sont des pénétrations dans une paroi, il est plus probable que quelqu’un place des matériaux combustibles, même des meubles ou de la literie, directement en contact avec la membrane non pénétrée du côté opposé du mur.
Ainsi, des cotes F et T sont exigées pour les boîtes de sortie afin que leur cote globale soit directement équivalente au degré de résistance au feu de l’ensemble de construction pénétré. De plus, il convient de noter que cette exigence s’applique aux boîtes de sortie combustibles et incombustibles.
Pénétrations par des installations techniques
Certaines permissions visant les pénétrations par des installations techniques ont été supprimées du Code national du bâtiment 2020 en raison du risque de propagation du feu ou de la fumée à travers l’espace à l’ouverture des pénétrations.
Il était permis que les canalisations non métalliques totalement fermées, les câbles de fibres optiques, et les fils et les câbles électriques à gaine ou enveloppe combustible pénètrent une séparation coupe-feu à condition que le diamètre hors tout soit d’au plus 25 mm. Toutefois, la gaine ou l’enveloppe combustible peut fondre en cas d’incendie. Et, bien que le diamètre maximal soit de 25 mm, l’exigence n’indique pas la dimension maximale de l’ouverture. Par conséquent, le risque que le feu ou la fumée se propage par ces types de pénétrations était présent.
Les câbles individuels sous gaine métallique à un seul conducteur ayant une enveloppe combustible et dont le diamètre hors tout est supérieur à 25 mm étaient permis, à condition de ne pas être groupés et d’être espacés d’au moins 300 mm. Cependant, ils posent problème en l’absence d’une limite maximale relativement aux trous des pénétrations, qui pourraient largement dépasser 25 mm de diamètre. De plus, de nombreuses grandes ouvertures espacées de 300 mm présenteraient tout de même un risque important.
Le Code national du bâtiment 2020 supprime ces permissions, tout en permettant diverses pénétrations par des installations techniques, à condition qu’elles soient obturées par un coupe-feu ayant une cote F.
Autres modifications importantes dans la partie 9
Diverses modifications ont été apportées à la partie 9 du Code national du bâtiment 2020 concernant les pénétrations, principalement pour harmoniser celle-ci avec les modifications apportées à la partie 3. Les diapositives suivantes abordent certaines modifications importantes apportées à la partie 9.
La partie 9 du Code national du bâtiment comporte des exigences générales relatives aux pénétrations, qui doivent être ajustées ou scellées avec un coupe-feu générique afin de conserver l’intégrité de la séparation coupe-feu. Des exemples de matériaux coupe-feu génériques (laine minérale, illustrée sur la photo, plâtre de gypse ou mortier de ciment Portland) ont été fournis dans une note explicative déjà présente dans la partie 9.
Le Code national du bâtiment 2020 a ajouté deux nouvelles options :
- pénétration noyée dans le béton des matériaux permis à la partie 3;
- coupe-feu avec un produit mis à l’essai.
La note explicative a été révisée afin de clarifier l’exigence. Les solutions d’une découpe parfaitement ajustée et d’une pénétration noyée dans le béton ont pour but de fermer toute ouverture entre l’élément pénétrant et la paroi ou l’ensemble de construction pénétré.
Les trois articles suivant les exigences générales dans la partie 9 ont été révisés afin de traiter des trois types de pénétrations. Ces modifications renforcent l’exigence que toutes les pénétrations doivent être obturées par un coupe-feu, scellées, noyées dans le béton ou que leur découpe soit parfaitement ajustée, avec peu d’exceptions. Les dispositions assouplissent ou renforcent l’exigence pour une ou plusieurs des options de protection.
Par exemple :
- Il est exigé que les tuyaux du réseau de distribution d’eau, d’évacuation, de ventilation ou d’aspiration centrale qui pénètrent une séparation coupe-feu soient incombustibles, ou obturés par un coupe-feu ayant été soumis à l’essai selon la norme CAN/ULC-S115, « Essais de résistance au feu des dispositifs coupe-feu ». L’exigence relative à l’incombustibilité est semblable à celle présentée dans le Code national du bâtiment 2015; toutefois, la nouvelle exigence permet un tuyau combustible si la pénétration est obturée par un coupe-feu soumis à l’essai selon la norme.
- Un article distinct a été révisé afin de rassembler toutes les exigences relatives aux pénétrations visant les boîtes de sortie et les installations techniques connexes. Toutes les boîtes de sortie combustibles ou incombustibles doivent être obturées par un coupe-feu soumis à l’essai selon la norme CAN/ULC-S115, à l’exception de certaines petites boîtes de sortie qui respectent certains critères (c’est-à-dire, espace annulaire limité).
- L’article suivant regroupe les exigences relatives aux pénétrations par des canalisations, des gicleurs et des registres coupe-feu. Ces exigences sont presque identiques aux dispositions précédentes; toutefois, les canalisations totalement fermées doivent être obturées par un coupe-feu soumis à l’essai selon la norme CAN/ULC-S115.
Continuité des séparations coupe-feu
En plus de protéger les pénétrations, il faut également assurer une séparation ou barrière coupe-feu continue. Deux articles dans les parties 3 et 9 ont été révisés.
Pour maintenir la continuité des séparations coupe-feu à leur jonction avec une autre séparation coupe-feu, un plancher, un plafond ou un toit, le joint doit être obturé par un coupe-feu ayant une cote FT lorsque soumis à l’essai selon la norme CAN/ULC-S115, « Méthode normalisée d’essais de résistance au feu des dispositifs coupe-feu ».
De plus, les joints entre un plancher et un mur extérieur doivent être obturés par un coupe-feu ayant une cote F lorsque soumis à l’essai selon la norme ASTM E2307, « Standard Test Method for Determining Fire Resistance of Perimeter Fire Barriers Using Intermediate-Scale, Multi-storey Test Apparatus ».
Une exemption est fournie dans les parties 3 et 9 pour les joints entre les plafonds et des murs, entre des planchers et des murs, et au coin des murs si de tels joints consistent en une plaque de plâtre raccordée aux éléments d’ossature et fixée de manière à restreindre le passage des flammes et de la fumée par les joints.
Ces joints sont protégés par une ossature qui se chevauche et ne devraient pas contribuer de manière significative à la propagation du feu et de la fumée. La propagation du feu par les joints de plaques de plâtre soutenus par des éléments d’ossature n’est pas problématique. L’ajout d’une exigence relative à des coupe-feu à ces endroits ne serait pas économique.
Conclusion
C’est ce qui conclut la présentation sur les principales modifications concernant les pénétrations et la continuité des séparations coupe-feu qui ont été incorporées dans le Code national du bâtiment 2020.
Comment s’impliquer
Rendez-vous sur le site Web du CCHCC, pour participer au processus d’élaboration des codes, pour obtenir des renseignements sur les événements et les réunions à venir, pour soumettre une demande de modification à un code, pour formuler des commentaires sur les modifications proposées dans le cadre d’un examen public ou encore pour se présenter comme bénévole pour participer aux travaux des comités.
Comment obtenir les codes
Les codes modèles nationaux sont publiés par le Conseil national de recherches du Canada.
Pour commander les codes en format papier ou pour les consulter gratuitement en format électronique, visitez la page Web des publications de Codes Canada sur le site Web du CNRC.
Merci.