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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Différents modèles utilisés
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3. Perspectives
Les modèles actuels utilisés en incendie font l'objet d'une recherche intense. L'ouverture de différentes réglementations sur la sécurité incendie dans les transports et dans le bâtiment est ainsi un moteur de ces évolutions. Dans les années à venir, deux voies semblent se dessiner :
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d'une part, les modèles champs reçoivent des sous-modèles de plus en plus sophistiqués pour traiter différents aspects, en particulier le rayonnement et le lien entre la pyrolyse des solides et la phase gazeuse ;
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d'autre part, les capacités accrues des moyens de calcul permettent une approche probabiliste des problèmes. Le recours aux modèles de zone, moins sophistiqués mais rapides, est ainsi de plus en plus développé dans les études probabilistes et cette tendance pourra être suivie par les modèles les plus complexes dans le futur.
Les techniques de probabilité de dépassement de seuil sont ainsi actuellement évaluées sur ces modèles et devraient aider dans l'application de ces outils à des fins réglementaires. Enfin, l'introduction de modèles non-déterministes et de techniques à logique floue semble possible à horizon lointain, afin de représenter la variabilité possible des comportements du feu lors d'un incendie.
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Perspectives
BIBLIOGRAPHIE
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(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.
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(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).
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(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).
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(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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