Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La modélisation de l'incendie est utilisée afin d'étudier le comportement au feu d'ouvrages du transport et du bâtiment. Deux grandes familles de modèles sont disponibles : les modèles de zone, aux hypothèses simplificatrices, et les modèles champs, donnant des indications locales bien plus détaillées. Ces deux familles de modèles complémentaires sont aujourd'hui utilisées dans un cadre réglementaire de l'Ingénierie de la Sécurité Incendie (ISI), afin de démontrer un niveau de sécurité.
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Éric GUILLAUME : Responsable recherche et développement - Direction des essais - Laboratoire national de métrologie et d'essais
INTRODUCTION
Bien que le feu soit maîtrisé par l'homme depuis près de 790 000 ans, la compréhension des phénomènes correspondants a surtout connu des développements dans la seconde moitié du XX e siècle. La mise en équation des phénomènes de combustion et de transports est ainsi très récente.
Les premiers modèles analytiques, issus des travaux de quelques pionniers comme Howard Emmons, Philip Thomas ou Kunio Kawagoe entre les années 1950 et 1970 a abouti à l'établissement des modèles numériques actuels, en parallèle du développement de l'informatique.
Ces modèles ont pour but de représenter une situation d'incendie, afin de permettre des calculs prédictifs du déroulement des sinistres. Ainsi, ils sont l'outil principal dont dispose l'ingénieur afin de quantifier les effets du feu dans un ouvrage, pour un scénario de feu donné. Cet outil doit permettre de connaître l'évolution de l'environnement d'un ouvrage en fonction du scénario, en particulier les variations de température (locales ou globale) et de la puissance du feu (débit calorifique). Les objectifs sont alors de permettre la mise en sécurité des personnes à proximité du déplacement des fumées et le dimensionnement de la tenue des structures lors d'un incendie.
Aujourd'hui, du fait du développement dans les réglementations des domaines du transport et du bâtiment, de l'ingénierie de la sécurité incendie comme mode de preuve du niveau de performance en sécurité incendie, l'ingénieur dispose d'une palette d'outils de modélisation afin de quantifier le développement et les conséquences des incendies.
Dans une étude d'ingénierie de la sécurité incendie, la démarche d'utilisation de ces modèles intervient à l'issue d'une étape d'analyse de risques, puis de sélection de scénarios de dimensionnement. Les modèles sont alors les outils de quantification utilisés pour attester d'un niveau de performance en sécurité incendie d'un ouvrage, par comparaison à des seuils prédéfinis (démarche absolue) ou par comparaison à des conceptions considérées par défaut comme acceptables (démarche relative). Dans de telles applications, l'outil numérique peut surévaluer certains paramètres, car il sert d'outil de dimensionnement. Il convient de s'assurer qu'il ne sous-évalue jamais le niveau de sécurité calculé.
D'autres usages de ces modèles sont possibles, comme la reconstitution de sinistres réels, dans des cadres judiciaires ou pour en tirer pleinement les enseignements et faire progresser les réglementations. Dans de telles applications, une représentation la plus proche possible avec la réalité est souhaitée.
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MOTS-CLÉS
Modélisation Simulation numérique Incendie Ingénierie de la Sécurité Incendie Sécurité Incendie Feu
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Perspectives
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2. Évaluation des outils
2.1 Documents guides
Les modèles numériques appliqués à l'incendie sont complexes car ils font appel à une grande variété de phénomènes physiques et chimiques simultanés. Des documents spécifiques ont ainsi été développés pour leur validation.
Les premiers documents relatifs à la validation des outils sont principalement la norme ASTM E 1355 (Standard Guide for Evaluating the Predictive Capability of Deterministic Fire Models ). Cette norme est un guide générique fournissant une méthodologie pour évaluer les possibilités prédictives d'un modèle du feu pour un usage spécifique. L'intention est de couvrir la gamme entière des modèles numériques déterministes pouvant être employés pour évaluer les effets des feux dans et sur des structures. La méthodologie est présentée en quatre secteurs d'évaluation :
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définition du modèle et des scénarios pour lesquels l'évaluation doit être conduite ;
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vérification de la convenance de la base théorique scientifique et des approximations inhérentes au modèle étudié ;
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vérification de la robustesse mathématique et numérique du modèle ;
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mesure de l'incertitude et de l'exactitude des résultats du modèle dans la prévision du cours des événements dans des scénarios semblables du feu.
Cette norme ne prétend pas répondre à toutes les situations liées à son utilisation. Il est de la responsabilité de l'utilisateur d'établir les pratiques appropriées et de déterminer l'applicabilité et les limitations de cette norme avant son utilisation. Elle n'est pas adaptée pour fournir des mesures quantitatives.
La norme ISO 16730 – Fire safety engineering – Assessment, verification and validation of calculation methods, a été développée au sein de l'ISO TC92 SC4 « Fire Safety Engineering » [NF ISO 16730]. Cette norme détaille les différents aspects relatifs à la caractérisation d'un modèle. Elle permet en outre une appréciation quantitative des écarts entre modèles ou entre des modèles et des données expérimentales. La norme ISO 16730 précise le contenu devant accompagner un logiciel de simulation :
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la documentation technique, constituant la...
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Évaluation des outils
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BENEFEU – Benefits of fire safety engineering in the EU - The potential benefits of fire safety engineering in the European Union. - EC CONTRACT EDT/01/503480 http://www.warringtonfire.net/registered/Benefeu%20Report.pdf.
-
(2) - FRIEDMAN (R.) - An international survey of computer models for fire and smoke. - FMRC Norwood, Journal of Fire Protection Engineering, vol. 4(3), p. 81-92 (1992).
-
(3) - OLENICK (S.M.), CARPENTER (D.J.) - An updated international survey of computer models for fire and smoke. - Combustion Science and Engineering, Inc., Columbia, MD 21045, USA, Journal of Fire Protection Engineering, vol. 13, p. 87-110 (2003).
-
(4) - QUINTIERE (J.G.) - Compartment fire modeling. - In SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Second edition, Chapter 3.5, ISBN 0-87765-354-2 (1995).
-
(5) - WALTON (W.D.) - Zone computer fire models for enclosures. - In SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Second edition, Chapter 3.7, ISBN 0-87765-354-2 (1995).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ALOFT-FT – A Large Outdoor Fire plume Trajectory model – Flat Terrain. NIST, 100 Bureau Drive, Gaithesburg, MD, USA http://fire.nist.gov/aloft/
CFAST – Consolidated Model of Fire and Smoke Transport. NIST, 100 Bureau Drive, Gaithesburg, MD, USA http://www.nist.gov/el/fire_research/cfast.cfm
FDS – Fire Dynamics Simulator and Smokeview. NIST, 100 Bureau Drive, Gaithesburg, MD, USA https://www.nist.gov/services-resources/software/fds-and-smokeview
FireFOAM (librairies complémentaires pour OpenFOAM http://www.openfoam.org/ FM Global (accédé mars 2012) ...
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