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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 13445 et tous ses corrigenda, cités dans cet article ont été remplacé par la norme NF EN 13445, Récipients sous pression non soumis à la flamme (version de mai 2021)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2112 (Décembre 2021).
Les parties 2, 3 et 5 de la norme NF EN 13480 citée dans cet article ont été modifiées par les normes :
- NF EN 13480-2/A8 d'octobre 2021 NF EN 13480-2 V1/AC1 de juillet 2020 NF EN 13480-2/A7 d'avril 2020 NF EN 13480-2 V1/A3 d'octobre 2018 NF EN 13480-2 V1/A2 d'octobre 2018 NF EN 13480-2 V1/A1 d'octobre 2018 : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 2 : matériaux
- NF EN 13480-3/A4 de septembre 2021 NF EN 13480-3 V1/A1 de mars 2021 NF EN 13480-3 V1/A2 d'août 2020 NF EN 13480-3 V1/A3 d'août 2020 : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : Conception et calcul
- NF EN 13480-5/A2 d'octobre 2021 NF EN 13480-5 V1/AC1 de juillet 2020 NF EN 13480-5 V1/A1 de mars 2019 : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 5 : inspection et contrôle
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
La norme NF EN 13480-3 V1 (E86-700-3) du 15/12/2017 citée dans cet article a été remplacée par les normes NF EN 13480-3 V1/A1 de mars 2021, NF EN 13480-3 V1/A2 d'août 2020 et NF EN 13480-3 V1/A3 d'août 2020 : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : Conception et calcul
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2104 (Avril 2021).
La norme NF EN 13480-3 V1 de décembre 2017 citée dans cet article a été complétée par un nouvel amendement NF EN 13480-3V1/A3 (E86-700-3/A3) : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : conception et calcul - Amendement 3 (Révision octobre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2009 (Novembre 2020).
La norme NF EN 13480-3 V1 de décembre 2017 citée dans cet article a été modifée par la norme NF EN 13480–3/A2 (E86-700-3/A2) : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : Conception et calcul - Amendement 2 (Révision 2020)
Les normes NF EN 13480-1 V1 , -2 V1, -5 V1, -6 V1 et -8 V1 de décembre 2017 ont été modifiées par NF EN 13480-1 V1/AC1, -2 V1/AC1, -5 V1/AC1, -6 V1/AC1 et -8 V1/AC1 (E86-700-1/AC1, -2/AC1, -5/AC1, -6/AC1 et -8/AC1) : Tuyauteries industrielles métalliques
Partie 1 : généralités - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-1 V1 de décembre 2017
Partie 2 : matériaux - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-2 V1 de décembre 2017
Partie 5 : inspection et contrôle - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-5 V1 de décembre 2017
Partie 6 : Exigences complémentaires relatives aux tuyauteries enterrées - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-6 V1 de décembre 2017
Partie 8 : exigences complémentaires relatives aux tuyauteries en aluminium et alliages d'aluminium - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-8 V1 de décembre 2017 (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2007 (Septembre 2020).
La partie 3 de la norme NF EN 13445-3 V4 de mars 2019 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 13445-3/A6, /A7 et /A8 (E86-200-3/A6, /A7, /A8) : Récipients sous pression non soumis à la flamme - Partie 3 : Conception - Amendements 6, 7 et 8. (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1904 (avril 2019).
Les normes NF EN 13480-1 V1 -5 V1 et -6 V1 de décembre 2017 citées dans cet article ont été remplacées par la norme NF EN 13480-1/A1, -5/A1 et -6/A1 (E86-700-1/A1, -5/A1 et -6/A1) : Tuyauteries industrielles métalliques
- Partie 1 : Généralités
- Partie 5 : Inspection et contrôle
- Partie 6 : Exigences complémentaires pour les tuyauteries enterrées
- Amendements 1
(Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1904 (avril 2019).
Les normes NF EN 13445-1 à -5 et -8 citées dans cet article ont été remplacées par les normes NF EN 13445-1 à -5 et -8 V4 (E86-200-1 à -5 et -8) "Récipients sous pression non soumis à la flamme :
- Partie 1 : généralités
- Partie 2 : matériaux
- Partie 3 : conception
- Partie 4 : fabrication
- Partie 5 : inspection et contrôles
- Partie 8 : exigences complémentaires pour les récipients sous pression en aluminium et alliages d'aluminium" (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1903 (mars 2019).
Les normes NF EN 13445-2 V3 de décembre 2014 et NF EN 13445-6 V2 de décembre 2014 citées dans cet article ont été modifiées par NF EN 13445-2/A3 et -6/A2 (E86-200-2/A3 et -6/A2) "Récipients sous pression non soumis à la flamme - Partie 2 : matériaux - Amendement 3 - Partie 6 : Exigences pour la conception et la fabrication des récipients sous pression et des parties sous pression moulés en fonte à graphite sphéroïdal - Amendement 2" (Révision 2018)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1812 (décembre 2018).
La norme NF EN 13480-2 V1 de décembre 2017 citée dans cet article a été modifiée par la norme NF EN 13480-2/A1, /A2 et /A3 (E86-700-2/A1, /A2 et /A3) : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 2 : Matériaux (amendements 1, 2 et 3) .
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1811 (novembre 2018).
Les normes NF EN 13445-2 V3 et -3 V3 de décembre 2014 (3èmes tirages de décembre 2016) citées dans cet article ont été modifiées par les normes NF EN 13445-2/A2 et -3/A5 (E86-200-2/A2 et -3/A5) : Récipients sous pression non soumis à la flamme - Partie 2 : matériaux (amendement 2) - Partie 3 : Conception (amendement 5).
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1811 (novembre 2018).
Les parties 2 et 5 de la norme NF EN 13445 de décembre 2014 citée dans cet article ont été remplacées par NF EN 13445-2/A4 et -5/A1 (E86-200-2/A4 et -5/A1) " Récipients sous pression non soumis à la flamme" et "Partie 2 : matériaux (Amendement 4) - Partie 5 : Inspection et contrôles (Amendement 1)" révision 2018.
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).
RÉSUMÉ
Comment concevoir ou expertiser un ouvrage devant résister à une explosion ? Ce cas de charge rare est difficile à prendre en compte pour le dimensionnement avec des méthodes de calcul traditionnelles, en raison de son caractère transitoire qui associe une forte intensité à une courte durée. De plus, ce phénomène étant par ailleurs associé à une faible probabilité d'occurrence pendant la durée de vie de l'ouvrage, il est donc préférable d'accepter des déformations résiduelles sous réserve qu'elles restent compatibles avec les objectifs de sécurité attribués. Sur la base d'une sélection des éléments critiques, différentes méthodes peuvent être employées pour le calcul de structure allant des plus conservatives, s'appuyant sur un équivalent statique, jusqu'aux méthodes par éléments finis. Dans tous les cas, il est nécessaire d'y intégrer le comportement dynamique des matériaux et leurs capacités de plastification.
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How to design or assess a structure which is to withstand an explosion? Due to its transient nature that combines high intensity with short duration, it is difficult to take this rare load case into account for a design with traditional calculation methods. Furthermore, as this phenomenon is also associated with a low probability of occurrence during the lifetime of the structure, it is best to accept residual deformations provided they remain compatible with the selected security objectives. On the basis of the selection of critical elements, various methods can be used for the calculation of structures, from the most traditional ones, based on a static equivalent, up to finite element methods. In all cases, it is necessary to integrate the dynamic behavior of materials and their plastification capacity.
Auteur(s)
-
Laurent PARIS : Ingénieur en sécurité industrielle au sein de TECHNIP FRANCE - Spécialiste des effets des incendies et des explosions
INTRODUCTION
Le développement des activités industrielles a engendré de nouveaux risques. Parmi ceux-ci, l'explosion est un phénomène spécifique qui peut avoir une origine accidentelle ou bien intentionnelle. Son caractère incertain mais potentiellement violent nécessite de l'appréhender différemment des autres chargements classiques pour l'analyse des structures.
La méthode d'analyse présentée dans cet article s'appuie largement sur l'expérience acquise dans le domaine de la sécurité industrielle relative à « l'ingénierie de la sécurité » et a notamment pour objectif de traiter la problématique explosion sur la base d'une approche performancielle du comportement des ouvrages alternative à l'approche traditionnelle de type réglementaire et « prescriptive ». Elle vise à compléter les approches de calcul usuelles qui sont rapidement limitées pour traiter des chargements accidentels tels que l'explosion.
L'approche performancielle conduit à définir des exigences de comportement associées à des objectifs de sécurité, au regard des scénarios accidentels préalablement définis. Elle s'appuie sur une démarche structurée de démonstration par le calcul. Cette méthodologie s'adresse principalement aux ouvrages pour lesquels les conséquences d'une défaillance structurelle peuvent soit être désastreuses pour les occupants ou pour l'exploitant, soit amplifier le phénomène initiateur par effet domino dans le cas des installations industrielles.
Aussi, cette démarche s'inscrit pleinement dans les possibilités introduites dans les EUROCODES structuraux et notamment l'EUROCODE 1 relatif à la prise en compte des actions accidentelles pour le dimensionnement des structures.
Les notions introduites progressivement permettront de familiariser le lecteur avec les spécificités du calcul de structures à l'explosion et peuvent être mises à profit pour les études de vulnérabilité élaborées dans le cadre des plans de prévention des risques technologiques. Compte tenu des nombreuses particularités de la démarche proposée, il est vivement conseillé de consulter des spécialistes dans ce domaine très spécifique qu'est l'explosion.
Enfin, la méthodologie proposée pourra être étendue pour d'autres cas de charges accidentels (incendie, inondation, séisme) ou exceptionnels (malveillance) qui, par leur forte intensité mais leur faible probabilité d'occurrence dans la vie de l'ouvrage, peuvent nécessiter d'une approche comparable.
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Conclusion et perspectives
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5. Réduction de la vulnérabilité des structures à l'explosion
5.1 Recommandations générales
Le retour d'expérience sur les effets des explosions montre que certaines structures non initialement conçues comme résistantes à l'explosion se comportent notablement mieux que d'autres. Pour les ouvrages considérés comme peu critiques du point de vue de la sécurité, il n'est pas envisageable de mener une analyse détaillée par le calcul de toute la structure, car ce ne serait pas économiquement acceptable. De même, lorsque l'on souhaite évaluer la vulnérabilité des constructions existantes, il peut être utile d'identifier, en première analyse, les facteurs importants qui permettront à l'ouvrage d'avoir ou non a priori un bon comportement à l'explosion.
En outre, la vulnérabilité des constructions neuves pourra être fortement réduite, et donc, le dimensionnement associé optimisé, si l'on applique un certain nombre de recommandations relatives à :
-
l'implantation et l'orientation des bâtiments par rapport aux sources d'explosion potentielles, lorsqu'elles sont identifiées ;
-
l'architecture : la géométrie de l'enveloppe, la présence de baies vitrées, pilotis, nombre de niveaux ;
-
l'agencement intérieur ;
-
le choix des matériaux de construction.
il est cependant évident que les considérations architecturales sont souvent peu compatibles avec les préconisations décrites ci-dessous pour la conception de structures plus robustes.
Lorsqu'un nouveau projet le permet, il peut être utile de s'intéresser aux installations voisines, même si le terrain est situé hors des zones de dangers, notamment dans les zones industrielles. La position du bâtiment et son orientation par rapport aux sources potentielles d'explosion, lorsqu'elles sont identifiées peuvent réduire sensiblement son exposition à une onde de pression. Il convient ainsi de minimiser la surface potentiellement la plus exposée comme l'illustre la figure 18.
On veillera à éviter que les zones critiques de l'ouvrage, principalement les chemins d'évacuation ou les zones de rassemblement, ne soient pas les plus exposées à l'explosion.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AFNOR - EUROCODE 1 : Actions sur les structures. - Partie 1-7 : Actions générales – Actions accidentelles, NF EN 1991-1-7, fév. 2007.
-
(2) - AFNOR - EUROCODE 8 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes. - Partie 3 : Évaluation et renforcement des bâtiments, NF EN 1998-3, déc. 2005.
-
(3) - MORTUREUX (Y.) - Arbres de défaillance, des causes et d'événements. - [SE 4 050] Sécurité et gestion des risques (2002).
-
(4) - Oil and Gas UK - Fire and Explosion guidance. - Issue 1, mai 2007.
-
(5) - PARIS (L.) - Évaluation des effets d'une explosion de gaz à l'air libre. - [SE 5 062] Sécurité et gestion des risques (2009).
-
(6) - Design and analysis of hardened structures to...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ARIA – Base de données des accidents technologiques. Ministère de l'Écologie, de l'Énergie du Développement Durable et de l'Aménagement du Territoire (MEEDDAT) http://www.aria.developpement-durable.gouv/
ANSYS http://www.ansys.com
LSDYNA 3D http://www.lstc.com
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NF EN 1992-3 (12-06), AFNOR EUROCODE 2 : Calcul des structures en béton. Partie 3 : Silos et réservoirs...
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