Le Code national du bâtiment du Canada (CNB) définit en partie le « degré de résistance au feu » comme suit : « temps en minutes ou en heures pendant lequel un matériau ou une construction empêche le passage des flammes et la transmission de la chaleur dans des conditions déterminées d’essai et de comportement… »

Le degré de résistance au feu est le temps, en minutes ou en heures, pendant lequel un matériau ou une construction empêche le passage des flammes et la transmission de la chaleur dans des conditions déterminées d’essai et de comportement, ou tel qu’il est déterminé par interprétation ou extrapolation des résultats d’essai comme l’exige le CNB.

L’essai et les critères d’acceptation auxquels fait référence le CNB sont stipulés dans une méthode normalisée d’essai de résistance au feu, CAN/ULC-S101, publiée par Normes ULC.

Les ensembles horizontaux tels que les planchers, les plafonds et les toits doivent être cotés pour l’exposition au feu seulement depuis le côté intérieur. En effet, un incendie qui se déclare dans le compartiment du dessous présente la plus grande menace. Le degré de résistance au feu est donc uniquement exigé concernant le côté intérieur de l’ensemble. Le degré de résistance au feu de l’ensemble mis à l’essai indiquera, au titre des limites de conception, les conditions d’encastrement lors du test. Au moment de choisir un degré de résistance au feu, il est important de s’assurer que les conditions d’encastrement lors du test sont les mêmes que celles de la construction sur le terrain. Les assemblages à ossature en bois sont normalement testés sans encastrement aux extrémités afin de correspondre aux pratiques normales de construction.

Les cloisons ou les murs intérieurs pour lesquels un degré de résistance au feu est exigé doivent présenter un degré équivalent de résistance au feu de chaque côté. En effet, il se peut qu’un incendie se déclare d’un côté comme de l’autre de la séparation coupe-feu. Ces éléments sont normalement conçus de façon symétrique. Si ce n’est pas le cas, le degré de résistance au feu de l’ensemble sera déterminé sur la base de l’essai mené sur le côté le moins résistant. Dans le cas d’un mur porteur, l’essai exige que la charge maximale permise par les normes de conception soit superposée sur l’ensemble. La plupart des murs à ossature en bois sont testés et recensés comme étant porteurs. Ils peuvent ainsi être utilisés dans des applications aussi bien porteuses que non porteuses.

Les référencements des murs à ossature en bois porteurs peuvent être utilisés pour les cas non porteurs étant donné que les mêmes montants se retrouvent dans les deux applications. La charge pendant l’essai est essentielle, car elle influe sur la capacité du mur à rester en place et à jouer son rôle en empêchant la propagation du feu. La perte de résistance des montants engendrée par des températures élevées ou la combustion pure et simple des éléments structuraux provoque une flexion. Cette flexion perturbe la capacité des membranes murales protectrices (plaques de plâtre) à demeurer en place et à contenir l’incendie. Le degré de résistance au feu des murs porteurs est généralement inférieur à celui des murs non porteurs conçus de façon identique.

Les murs extérieurs ne doivent présenter un degré de résistance au feu que depuis l’intérieur du bâtiment. En effet, l’exposition au feu depuis l’extérieur d’un bâtiment risque d’être moins grave que depuis une pièce ou un compartiment à l’intérieur. Étant donné que le degré de résistance au feu n’est exigé que depuis l’intérieur, les murs extérieurs ne doivent pas nécessairement être conçus de façon symétrique.

Le CNB permet à l’autorité compétente d’accepter les résultats d’essais de résistance au feu réalisés selon d’autres normes. Les méthodes d’essai ayant peu évolué au cours des années, les résultats fondés sur des versions antérieures ou plus récentes de la norme CAN/ULC-S101 sont souvent comparables. La principale norme américaine de résistance au feu, ASTM E119, est très proche de la norme CAN/ULC-S101. Les deux reposent sur la même courbe température-temps et les mêmes critères de performance. Les degrés de résistance au feu établis selon la norme ASTM E119 sont généralement acceptables pour les autorités canadiennes. L’acceptation ou le refus par une autorité compétente de résultats d’essais menés en vertu de ces normes dépendra du degré de connaissance de ces normes par le personnel.

Les laboratoires d’essai et les fabricants publient également des listes des ensembles de marque qui décrivent les matériaux utilisés et les méthodes d’assemblage. En Amérique du Nord, au cours des 70 dernières années, les laboratoires ont mené une multitude d’essais de résistance au feu. Les résultats sont disponibles sous forme de rapports ou de listes de conception auprès des sites suivants :

De plus, les fabricants de produits de construction publient les résultats des essais de résistance au feu qui ont été menés sur les ensembles qui entrent dans la fabrication de leurs produits de marque (par exemple, le Manuel de conception de résistance au feu GA-600 de la Gypsum Association).

Le CNB contient des renseignements généraux sur le degré de résistance au feu des ensembles et des pièces en bois. Il renferme notamment des tableaux d’indices d’isolement acoustique et de degrés de résistance au feu qui décrivent les divers matériaux génériques qui interviennent dans la construction des murs et des planchers, leur attribuant des degrés de résistance au feu et des indices d’isolement acoustique spécifiques. Ces vingt dernières années, le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) a dirigé plusieurs importants projets de recherche sur les murs et planchers à ossature légère, portant à la fois sur la résistance au feu et l’isolement acoustique. Le CNB recense donc des centaines de murs et planchers différents auxquels des degrés de résistance au feu et des indices d’isolement acoustique ont été attribués. Ces résultats sont présentés dans le tableau 9.10.3.1.-A « Isolement acoustique et résistance au feu des murs » et le tableau 9.10.3.1.-B « Isolement acoustique et résistance au feu des planchers, des plafonds et des toits » du CNB. Tous les ensembles décrits n’ont pas été mis à l’essai à proprement parler. Certains degrés de résistance au feu ont été extrapolés à partir d’essais réalisés sur des murs similaires. Ces listes sont utiles dans le sens où elles offrent des solutions standard aux concepteurs. Mais elles freinent également l’innovation, car les concepteurs utilisent des ensembles qui ont déjà été testés plutôt que d’avoir à payer l’évaluation de nouveaux ensembles. Les ensembles recensés doivent être conçus avec les mêmes matériaux et installés selon les mêmes méthodes que ceux des essais.

La section précédente sur les degrés de résistance au feu porte sur leur détermination à partir d’essais standard. Mais d’autres méthodes peuvent être employées pour établir les degrés de résistance au feu. Elles sont citées dans le CNB, Division B, Annexe D, « Comportement au feu des matériaux de construction ». Ces autres méthodes de calcul peuvent remplacer des essais exclusifs de résistance au feu, lesquels sont coûteux. Dans certains cas, les exigences sont moins strictes sur le plan de l’installation ou de la conception, par exemple, le fait de pouvoir utiliser des attaches différentes pour les plaques de plâtre ou de percer des ouvertures dans les parois de faux-plafond pour les installations de ventilation. La section D-2 du CNB, Division B, Annexe D, traite des méthodes permettant de calculer les degrés de résistance au feu des :

  • murs, planchers et toits à ossature de bois (Annexe D-2.3., « Méthode fondée sur la somme des éléments contribuants »);
  • murs, planchers et toits en bois massif (Annexe D-2.4.);
  • poutres et poteaux lamellés-collés (Annexe D-2.11).

La méthode de remplacement la plus pratique fait appel aux descriptions génériques des matériaux pour calculer le degré de résistance au feu des murs, planchers et toits à ossature de bois léger. Cette méthode, dite « fondée sur la somme des éléments contribuants », peut être utilisée quand il est évident que le degré de résistance au feu d’un ensemble dépend rigoureusement de la spécification et de la disposition des matériaux pour lesquels il existe des normes acceptées à l’échelle nationale. Les ensembles doivent respecter toutes les exigences stipulées dans le CNB, Division B, Annexe D-2.3. Murs, planchers et toits à ossature de bois et d’acier.

Si les renseignements qui figurent actuellement dans l’Annexe D-2.4. font davantage référence à des techniques historiques de construction, on constate une résurgence de tels ensembles et ces renseignements peuvent s’avérer particulièrement utiles dans le cadre de la réhabilitation de bâtiments historiques.

Le CNB, Division B, Annexe D, prévoit également des équations empiriques pour calculer le degré de résistance au feu des poutres et poteaux lamellés-collés (Annexe D-2.11.). Ces équations ont été élaborées à partir de prévisions théoriques et validées par les résultats des essais. Les pièces de bois de grande taille ont une résistance au feu inhérente qui s’explique par :

  • leur vitesse de combustion lente, d’environ 0,6 mm/min dans des conditions standards d’essai de résistance au feu;
  • les effets isolants de la couche carbonisée, laquelle protège la partie imbrûlée contre la dégradation.

Ces facteurs font que des éléments non protégés sont capables de résister longtemps en cas d’exposition au feu. Le CNB reconnaît cette caractéristique et autorise que des pièces de bois non protégées, notamment des platelages de toit et de plancher, satisfaisant aux dimensions minimales de la construction en bois massif, soient utilisées à la fois quand un degré de résistance au feu de 45 minutes est exigé et dans de nombreux bâtiments de construction incombustible. La méthode de calcul présentée à l’Annexe D établit le degré de résistance au feu des poutres et poteaux lamellés-collés selon que trois ou quatre faces sont exposées au feu.

La formule à utiliser pour les poutres ou poteaux qui peuvent être exposés sur trois faces ne s’applique que lorsque la face non exposée correspond à la plus petite section d’un poteau. Il n’existe aucune donnée expérimentale permettant de vérifier la formule lorsqu’une face de plus grande dimension est non exposée. Si un poteau est encastré dans un mur ou une poutre dans un plancher, les dimensions complètes de l’élément structurel seront prises en compte pour calculer l’exposition au feu sur trois faces. Lorsqu’on compare les degrés de résistance au feu ainsi calculés avec les résultats expérimentaux, les premiers s’avèrent très souvent prudents. Un concepteur pourra déterminer la résistance pondérée d’une poutre ou d’un poteau en se reportant au Manuel de calcul des charpentes en bois du Conseil canadien du bois.

De même, la norme CSA O86, Annexe B, fournit une méthode pour calculer les degrés de résistance au feu des éléments en bois de grande dimension utilisés pour les sections transversales, tels que les poutres et poteaux en bois lamellé-collé, gros bois d’œuvre et bois de charpente composite.

Pour de plus amples renseignements sur le calcul de la résistance au feu du gros bois d’œuvre, se reporter à la publication de l’American Wood Council, Technical Report 10: Calculating the Fire Resistance of Exposed Wood Members (TR10)