Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Un feu en bâtiment est un phénomène complexe, faisant appel à un large éventail de domaines, des sciences physiques et chimiques à celles du comportement humain. Il est cependant non seulement possible mais aussi utile de travailler à une compréhension fine de la dynamique du feu et du mouvement des fumées pour mettre en place des stratégies optimales de prévention et de mise en sécurité. Ces questions sont analysées dans cet article, notamment au regard de l’évolution des modes constructifs.
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Pierre CARLOTTI : Directeur scientifique et technique - ARTELIA, Choisy-le-Roi, France
INTRODUCTION
Un incendie dans un bâtiment peut être porteur de destructions et de dommages considérables. Pourtant, la dynamique des feux n’est pas toujours bien comprise.
Une anecdote réelle suffira à montrer l’importance de ce type d’analyse : lorsque l’on met en service certains bâtiments comportant des grands volumes munis de désenfumage naturel, on réalise en général, à titre pédagogique, un essai d’enfumage. Pour ne pas endommager le volume tout juste terminé, on se limite alors à des puissances thermiques très faibles.
Il y a quelques années, pour un bâtiment emblématique, et alors que l’essai se déroulait parfaitement bien, le représentant du maître d’ouvrage s’est ému de ce que la couche de fumées prenne un tiers de la hauteur libre, en interpelant violemment l’équipe qui avait conçu le système : si pour quelques kilowatts la couche de fumées prenait un tiers de la hauteur, pour une puissance triple, et donc encore bien en dessous de ce que génère un incendie, le volume serait complètement enfumé !
Il n’en est rien, bien sûr, et on verra que dans un tel cas, le feu maximal possible conduira à une couche de fumées faisant moins de la moitié de la hauteur sous plafond. Il est néanmoins compliqué, dans le vif d’un essai réel, qui se déroule de nuit, avec de nombreuses personnes qui ont toutes un avis, d’expliquer calmement la physique des couches de fumées !
Le but du présent article est justement de poser la problématique, puis d’utiliser les méthodes de la thermodynamique et de la physique afin de caractériser les grandeurs majeures qui influent sur la dynamique du feu, car cette compréhension est un préalable indispensable à l’utilisation raisonnée et raisonnable de la simulation numérique des incendies.
Le plan est le suivant : dans un premier temps les enjeux en termes de sécurité sont présentés. Ensuite, les bases thermodynamiques sont rappelées et appliquées au cas du feu en bâtiment, permettant une première compréhension du phénomène. Deux configurations canoniques, l’une en extraction mécanisée et l’autre en désenfumage naturel, sont ensuite présentées en détail, avant d’introduire les logiciels de simulation et la démarche d’ingénierie du désenfumage. Enfin, les conséquences de l’évolution du parc bâti sur la dynamique des incendies sont esquissées.
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MOTS-CLÉS
Sécurité Incendie Feu isolation thermique Mécanique des fluides Écoulements convectifs Désenfumage naturel
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Évolution du parc bâti et des usages
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4. Simulation numérique et ingénierie du désenfumage
4.1 Outils de simulation numérique
La section précédente a détaillé les équilibres qui pilotent la dynamique d’un incendie, le mouvement des fumées et la survenue d’un embrasement généralisé dans deux situations précises, dites canoniques car elles permettent de bien comprendre les phénomènes physiques en jeu. Les résultats ne peuvent cependant pas être employés directement pour les applications réelles. En effet, la dynamique temporelle et la géométrie sont prises en compte de façon incomplète. Pour aller plus loin, on emploie donc des modèles numériques.
Comme indiqué dans [SE 2 064], ces modèles sont essentiellement de deux types : les modèles de zone et les modèles de champ. Les modèles de zone reprennent très directement l’hypothèse simplificatrice majeure envisagée dans les situations canoniques, à savoir l’établissement de deux couches chacune à température uniforme, mais en conservant la dynamique temporelle et en utilisant des lois explicites pour les conditions aux parois et d’inflammation. Les modèles de champ sont dérivés des modèles tridimensionnels de mécanique des fluides, et résolvent les équations de Navier-Stokes à forte variation de masse volumique sur un maillage tridimensionnel fin.
HAUT DE PAGE4.2 Vérification, validation et choix de l’utilisateur
Ces modèles doivent faire l’objet, comme précisé dans [SE 2 064], d’une double démarche de vérification (vérifier que ce qui est codé dans le modèle correspond bien...
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Simulation numérique et ingénierie du désenfumage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CARLOTTI (P.), PARISSE (D.), RISLER (N.) - Statistical analysis of intervention reports for fires resulting in casualties deceased on the spot in Paris area. - Fire Safety Journal 92 : p. 77-79 (2017).
-
(2) - DAI (X.), WELCH (S.), USMANI (A.) - A critical review of « travelling fire » scenarios for performance-based structural engineering. - Fire Safety Journal, volume 91 : p. 568-578 (2017).
-
(3) - PARKER (W.J.) - Calculations of the heat release rate by oxygen consumption for various applications. - Journal of Fire Sciences, 2 : p. 380-395 (1984).
-
(4) - THIRY (A.), SUZANNE (M.), BAZIN (H.), BELLIVIER (A.), FAURE (E.) - Feedback on pushchair’s fires in arson investigation. - 9th International Association of Fire Safety Science IAFSS, poster (2008).
-
(5) - PAUL (K.T.) - CBUF Conference – Reports and comments. - Fire Safety Journal, 25 : p. 165-170 (1995).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Fire threat to people and environment. - ISO/TC 92/SC 3 - 1980
-
Fire safety engineering. - ISO/TC 92/SC 4 - 1991
-
Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les équations algébriques – Partie 1 : Exigences générales. - ISO 24678-1 :2019 - Mars 2019
-
Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les formules algébriques – Partie 6 : Phénomènes liés à l'embrasement généralisé. - ISO 24678-6 :2016 - Août 2016
ANNEXES
International Association for the Study of Insurance Economics
http://www.genevaassociation.org
Étanchéité à l’air des bâtiments
http://www.rt-batiment.fr/l-etancheite-a-l-air-des-batiments-a31.html
Sciences appliquées au sapeur-pompier, colloque du 3 avril 2018
https://allo18-lemag.fr/colloque-scientifique-conference-par-conference/
Les innovations BSPP : faire face aux feux de demain
https://allo18-lemag.fr/grand-format-les-innovations-bspp-face-aux-feux-de-demain/
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