Comportement au feu des murs de maçonnerie en pierre naturelle

La pierre naturelle, matériau bas carbone, est de plus en plus employée dans la construction neuve. Cependant, il n’existe pas de recommandations pour le calcul au feu des bâtiments en pierre naturelle dans les textes normatifs comme l’Eurocode 6, ce qui rend son utilisation plus complexe. L’objectif de mes travaux de thèse, co-encadrés par le CSTB, le CTMNC et l’Ecole des Ponts ParisTech, est de proposer une méthode de dimensionnement au feu de telles structures, à visée applicative pour l’ingénieur.

Cette méthode s’intéresse, de manière découplée, aux deux principaux effets du feu sur le mur : la dégradation des matériaux due à l’élévation de température et l’apparition d’une courbure thermique causée par le développement d’un gradient thermique dans l’épaisseur du mur. L’effet de la dégradation de la résistance des matériaux est évalué à l’échelle de l’assemblage bloc-mortier, en se basant sur une méthode d’homogénéisation en Calcul à la Rupture (ou analyse limite). La courbure thermique, qui crée des moments additionnels dus à l’excentrement des charges verticales initialement présentes, est évaluée par homogénéisation thermoélastique. Finalement, il est possible de déterminer la résistance au feu du mur, modélisé par une plaque, dans sa configuration déformée par le feu par le Calcul à la Rupture. Le caractère direct de l’approche Calcul à la Rupture et l’homogénéisation périodique permettent un calcul rapide et adapté à l’ingénieur.

En complément des approches théoriques, des validations expérimentales sont réalisées à deux échelles. Une étude expérimentale à température ambiante permet tout d’abord de caractériser le comportement d’un trumeau vis-à-vis de sollicitations de compression centrée et excentrée par rapport à son plan, et de vérifier l’applicabilité de la démarche pour la détermination du critère de résistance à température ambiante. Un essai au feu sur un mur à l’échelle 1 fournit ensuite une validation expérimentale à l’ensemble de la méthode.