ISO/TR 24679-6:2017
(Main)Fire safety engineering — Performance of structures in fire — Part 6: Example of an eight-storey office concrete building
Fire safety engineering — Performance of structures in fire — Part 6: Example of an eight-storey office concrete building
ISO/TR 24679-6:2017 provides an example of fire safety engineering design in the application of ISO 24679‑1 to an office building. In ISO/TR 24679-6:2017, an overall structural analysis of a building is undertaken. It consists in a numerical assessment of the structural performance of an eight-storey concrete building when subjected to a fire. This analysis is performed in order to demonstrate that the fire safety objectives, for the relevant design fire scenarios, due to structural behaviour of building in the event of fire, are met with the trial plan for the safety of structure. With regards to this, a fully developed fire was studied. The purpose of this document is to assess the performance of an office building which is fully accessible to public in case of fire, using ISO 24679‑1. In this respect, a critical design fire was identified and analysed using detailed fire modelling. A more detailed analysis was then performed for critical design fire using the finite element model. The advanced model provided all the comprehensive information necessary for analysing the given built environment with respect to fire safety. It is to be noted that this document only addresses the fire safety objectives related to the structural performance during fire. The analysis within this document is therefore only part of the overall building fire safety strategy.
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des structures en situation d'incendie — Partie 6: Exemple d'un immeuble de bureaux de huit étages en béton
L'ISO 24679-6:2017 donne un exemple de conception d'ingénierie de la sécurité incendie dans l'application de l'ISO 24679‑1 à un immeuble de bureaux. Dans le présent document, une analyse structurale globale d'un immeuble est mise en ?uvre. Celle-ci consiste en une évaluation numérique de la performance structurale d'un immeuble de huit étages en béton exposé à un incendie. Cette analyse est réalisée dans le but de démontrer que les objectifs de sécurité incendie, pour les scénarios d'incendie de dimensionnement correspondants, sont atteints avec le projet de solution de conception de la sécurité de la structure grâce au comportement structural du bâtiment en cas d'incendie. À cet égard, un feu pleinement développé a été étudié. L'objectif du présent document est d'évaluer les performances en cas d'incendie d'un immeuble de bureaux entièrement accessible au public en s'appuyant sur l'ISO 24679‑1. Dans ce contexte, un feu de dimensionnement enveloppe a été identifié et analysé à l'aide d'une modélisation de feu détaillée. Une analyse plus détaillée a ensuite été réalisée pour le feu de dimensionnement enveloppe à l'aide des modèles par éléments finis. Le modèle avancé a fourni l'ensemble des informations exhaustives nécessaires à l'analyse de l'environnement bâti donné concernant la sécurité incendie. Il est à noter que le présent document traite uniquement des objectifs de sécurité incendie liés à la performance structurale au cours de l'incendie. L'analyse décrite dans le présent document n'est donc qu'une partie de la stratégie globale de la sécurité incendie du bâtiment.
General Information
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 24679-6
First edition
2017-12
Fire safety engineering —
Performance of structures in fire —
Part 6:
Example of an eight-storey office
concrete building
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des structures en
situation d'incendie —
Partie 6: Exemple d'un immeuble de bureaux de huit étages en béton
renforcé
Reference number
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ISO 2017
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 2
4 Design strategy for fire safety of structure . 3
4.1 General design process for fire safety of structures . 3
4.2 Guidance of practical design process for fire safety of structure . 3
5 Qualification of the performance of structures in fire . 3
5.1 STEP 1: Scope of the project for fire safety of structure . 3
5.1.1 Built-environment characteristics . 3
5.1.2 Fuel loads . 6
5.1.3 Mechanical actions . 7
5.2 STEP 2: Identifying objectives, functional requirements, and performance criteria
for fire safety of structure . 8
5.3 STEP 3: Trial plan for fire safety of structure .10
5.4 STEP 4: Design fire scenarios and design fires .10
5.4.1 General.10
5.4.2 Design fire scenarios .10
5.4.3 Design fires .11
5.5 STEP 5: Thermal response of the structure .17
5.5.1 General.17
5.5.2 Thermal analysis of the slab .18
5.5.3 Thermal analysis of the beam .19
5.5.4 Thermal analysis of the column .21
5.6 STEP 6: Mechanical response of the structure .21
5.6.1 Structural model .21
5.6.2 Assumptions of the analysis .22
5.6.3 Structural behaviour of the building .24
5.7 STEP 7: Assessment against the fire safety objectives.34
5.8 STEP 8: Documentation of the design for fire safety of structures .34
5.9 STEP 9: Factors and influences to be considered in the quantification process .35
5.9.1 Material properties .35
Annex A (informative) Heat transfer of calculation .39
Annex B (informative) Results from thermal and mechanical analyses .40
Annex C (informative) Results from OAT sensitivity analysis for the uncertainty of
material properties .44
Bibliography .48
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire
safety engineering.
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Introduction
The work described in this document is an example of the application of ISO 24679-1. The procedure in
this document is intended to follow the principles outlined in ISO 24679-1. The sections of ISO 24679-1
which are considered relevant to this example are identified and thus, the section titles are the same
and appear in the same order.
The purpose of this study is to demonstrate the application of the steps outlined in ISO 24679-1 for fire
safety engineering and performance of structures in fire in compliance with the related standards of
France. As such, the relevant sections to this example are applied and discussed.
TECHNICAL REPORT ISO/TR 24679-6:2017(E)
Fire safety engineering — Performance of structures in
fire —
Part 6:
Example of an eight-storey office concrete building
1 Scope
This document provides an example of fire safety engineering design in the application of ISO 24679-1
to an office building.
In this document, an overall structural analysis of a building is undertaken. It consists in a numerical
assessment of the structural performance of an eight-storey concrete building when subjected to a
fire. This analysis is performed in order to demonstrate that the fire safety objectives, for the relevant
design fire scenarios, due to structural behaviour of building in the event of fire, are met with the trial
plan for the safety of structure. With regards to this, a fully developed fire was studied.
The purpose of this document is to assess the performance of an office building which is fully accessible
to public in case of fire, using ISO 24679-1. In this respect, a critical design fire was identified and
analysed using detailed fire modelling. A more detailed analysis was then performed for critical design
fire using the finite element model. The advanced model provided all the comprehensive information
necessary for analysing the given built environment with respect to fire safety.
It is to be noted that this document only addresses the fire safety objectives related to the structural
performance during fire. The analysis within this document is therefore only part of the overall building
fire safety strategy.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
1)
ISO 24679-1:— , Fire safety engineering — Performance of structures in fire — Part 1: General
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 24679-1 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
1) Under preparation. Stage at the time of publication: ISO/DIS 24679-1:2017.
3.2 Symbols
A floor surface area
f
A total area of enclosure (walls, ceiling and floor, including openings) (m )
t
A total area of vertical openings on all walls (m )
v
D diameter of fire source (m)
EC Eurocode
1/2
O opening factor of the fire compartment (m )
1/2
O reduced opening factor in case of fuel controlled fire (m )
lim
RMT maximum rebar temperature (°C)
T gas temperature (°C)
g
T ambient temperature (°C)
V the design value of the fire induced shear load
Ed,fi
V the design value of shear resistance in case of fire
Rd,fi
2 1/2
b thermal inertia for the total enclosure (J/m ·s ·K)
c specific heat (J/kg·K)
dx grid size (m)
h convective coefficient of exposed side (W/m ·K)
c
2.
h convective coefficient of unexposed side (W/m K)
b
h weighted average of window heights on all walls
eq
k thermal conductivity (W/m·K)
m combustion factor
q design fire load density related to the floor area A (MJ/m )
f,d f
q characteristic fire load density related to the surface area A (MJ/m )
f,k f
q design fire load density related to the surface area A (MJ/m )
t,d t
t time to reach maximum gas temperature in case of fuel controlled fire (h)
lim
t time to reach maximum gas temperature (h)
max
t time to reach the rebar maximum temperature (min)
RMT
Γ time factor function of the opening factor O and t
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 24679-6
Première édition
2017-12
Ingénierie de la sécurité incendie —
Performance des structures en
situation d'incendie —
Partie 6:
Exemple d'un immeuble de bureaux
de huit étages en béton
Fire safety engineering — Performance of structures in fire —
Part 6: Example of an eight-storey office concrete building
Numéro de référence
©
ISO 2017
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 2
4 Stratégie de conception pour la sécurité incendie de la structure.3
4.1 Processus de conception général pour la sécurité incendie de la structure . 3
4.2 Recommandations relatives au processus de conception pratique pour la sécurité
incendie de la structure . 3
5 Qualification de la performance de la structure en situation d’incendie .3
5.1 ÉTAPE 1: portée du projet de sécurité incendie de la structure . 3
5.1.1 Caractéristiques de l’environnement bâti . 3
5.1.2 Charges calorifiques . . 7
5.1.3 Actions mécaniques . 7
5.2 ÉTAPE 2: identification des objectifs, des exigences fonctionnelles et des critères
de performance pour la sécurité incendie de la structure . 9
5.3 ÉTAPE 3: projet de solution de conception pour la sécurité incendie de la structure .11
5.4 ÉTAPE 4: scénarios d’incendie de dimensionnement et feux de dimensionnement .11
5.4.1 Généralités .11
5.4.2 Scénarios d’incendie de dimensionnement .11
5.4.3 Feux de dimensionnement .12
5.5 ÉTAPE 5: réponse thermique de la structure .18
5.5.1 Généralités .18
5.5.2 Analyse thermique de la dalle .19
5.5.3 Analyse thermique de la poutre.20
5.5.4 Analyse thermique du poteau.22
5.6 ÉTAPE 6: réponse mécanique de la structure .22
5.6.1 Modèle structural .22
5.6.2 Hypothèses de l’analyse.23
5.6.3 Comportement structural du bâtiment .25
5.7 ÉTAPE 7: évaluation des objectifs de sécurité incendie .35
5.8 ÉTAPE 8: documentation de conception pour la sécurité incendie des structures .35
5.9 ÉTAPE 9: facteurs et influences à prendre en compte dans le processus
de quantification.36
5.9.1 Propriétés des matériaux .36
Annexe A (informative) Transfert thermique de calcul .41
Annexe B (informative) Résultats des analyses thermiques et mécaniques.42
Annexe C (informative) Résultats de l’analyse de sensibilité OAT pour l’incertitude des
propriétés des matériaux .47
Bibliographie .51
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4,
Ingénierie de la sécurité incendie.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Introduction
Le travail décrit dans le présent document est un exemple d’application de l’ISO 24679-1. La procédure
présentée dans le présent document est destinée à suivre les principes décrits dans l’ISO 24679-1. Les
sections de l’ISO 24679-1 considérées comme pertinentes pour le présent exemple sont identifiées; par
conséquent, les titres des sections sont identiques et apparaissent dans le même ordre.
L’objectif de cette étude est de faire une démonstration de l’application des étapes décrites dans
l’ISO 24679-1 pour l’ingénierie de la sécurité incendie et la performance des structures en situation
d’incendie en conformité avec les normes correspondantes de France. Les sections correspondantes du
présent exemple sont appliquées et discutées en tant que telles.
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 24679-6:2017(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Performance des
structures en situation d'incendie —
Partie 6:
Exemple d'un immeuble de bureaux de huit étages en béton
1 Domaine d’application
Le présent document donne un exemple de conception d’ingénierie de la sécurité incendie dans
l’application de l’ISO 24679-1 à un immeuble de bureaux.
Dans le présent document, une analyse structurale globale d’un immeuble est mise en œuvre. Celle-ci
consiste en une évaluation numérique de la performance structurale d’un immeuble de huit étages en
béton exposé à un incendie. Cette analyse est réalisée dans le but de démontrer que les objectifs de
sécurité incendie, pour les scénarios d’incendie de dimensionnement correspondants, sont atteints avec
le projet de solution de conception de la sécurité de la structure grâce au comportement structural du
bâtiment en cas d’incendie. À cet égard, un feu pleinement développé a été étudié.
L’objectif du présent document est d’évaluer les performances en cas d’incendie d’un immeuble de
bureaux entièrement accessible au public en s’appuyant sur l’ISO 24679-1. Dans ce contexte, un feu
de dimensionnement enveloppe a été identifié et analysé à l’aide d’une modélisation de feu détaillée.
Une analyse plus détaillée a ensuite été réalisée pour le feu de dimensionnement enveloppe à l’aide
des modèles par éléments finis. Le modèle avancé a fourni l’ensemble des informations exhaustives
nécessaires à l’analyse de l’environnement bâti donné concernant la sécurité incendie.
Il est à noter que le présent document traite uniquement des objectifs de sécurité incendie liés à la
performance structurale au cours de l’incendie. L’analyse décrite dans le présent document n’est donc
qu’une partie de la stratégie globale de la sécurité incendie du bâtiment.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
1)
ISO 24679-1:—, Ingénierie de la sécurité incendie — Performances des structures en situation d’incendie —
Partie 1: Généralités
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 24679-1 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/ ;
1) En cours de préparation. Stade au moment de la publication: ISO/DIS 24679-1:2017.
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp.
3.2 Symboles
A aire de la surface de plancher
f
A aire totale de l’enceinte (murs, plafond et plancher, incluant les ouvertures) (m )
t
A aire totale des ouvertures verticales dans tous les murs (m )
v
D diamètre de la source d’incendie (m)
EC Eurocode
1/2
O coefficient d’ouverture du compartiment feu (m )
1/2
O coefficient d’ouverture réduit en cas de feu contrôlé par le combustible (m )
lim
RMT température maximale de la barre d’armature (°C)
T température des gaz (°C)
g
T tem
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.