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acier étudie depuis très longtemps ce phénomène et sesconséquences. Elle possède aujourd’hui les outils qui permettentà la fois d'approcher au mieux sa réalité et de fournir lesréponses les plus adaptées aux besoins technico-économiques.Dans le monde entier, une approche pragmatique et efficacefacilite la diffusion de solutions rationnelles.

Ces solutions apportent aux concepteurs une plus grandeliberté de création, aux donneurs d'ordre une meilleure rationalitéde leurs investissements, aux exploitants une assurance desécurité. Si celles-ci étaient mieux prises en compte en France,l'ensemble des acteurs économiques y gagneraient.

Pour en comprendre l'intérêt, il est indispensable d'adopterune démarche cohérente fondée sur quelques fondamentaux.

� La réglementation incendie a pour objectif principal deprotéger la vie tant des occupants des locaux concernés quedes personnels intervenant pour les sauver et éteindre le feu.

� Sa légitimité qui réside dans son efficacité pour le résultat,repose, pour son élaboration, sur une parfaite connaissancedu phénomène de l'incendie tout au long de son déroulement.

� Cette connaissance doit être complétée par celle ducomportement des matériaux utilisés non seulement entant que tels mais surtout en ensemble d'élémentsformant structure du bâti.

� L'utilisation d'outils modernes de simulation, validés pardes essais sur maquettes et en vraie grandeur qui enattestent le réalisme, constitue le moyen le plus sûr pourapporter des réponses fiables.

Le feu se modélise, se calcule et se combatDepuis plus de 40 ans, la filière acier s'est mobilisée

pour connaître, analyser, comprendre les effets de

l'incendie sur le comportement des bâtiments.

L'avance technologique acquise lui permet de proposer

aujourd'hui des méthodes innovantes de modélisation

et de calcul. Permettant une meilleure adéquation

aux risques, elles bénéficient à tous les intervenants de

la construction : de l'investisseur à l'exploitant.

Pour leur diffusion et leur application, il faut maintenant

faire évoluer les exigences réglementaires vers une

approche plus concrète et plus réaliste des phénomènes

et des situations d'incendie.

Ce numéro spécial « Sécurité incendie » analyse à la foisles causes du développement et d’extinction d’un feu, lecomportement des produits et ouvrages en acier face aufeu pour détailler ensuite les systèmes de protectionappropriés. Une fois posés, ces pré-requis permettentd’évoquer la démarche de l’ingénierie de la sécurité incendie,ses fondements et ses débouchés. Le tout, afin d’ensouligner les avantages et mesurer l’intérêt d’utiliserl’exceptionnelle connaissance des experts au serviced’une construction acier conçue face au risque feu.

Incendie : pour une réglementationcohérente avec le risqueL'incendie est un risque réel mais ses conséquences sontprévisibles et sa prévention maîtrisée. La filière de la construction

SÉCURITÉ INCENDIE

Parkings : l'exemple d'Odysseum à MontpellierIl était impossible de construire des parkings à un coût raisonnable en faisant appel à l'acier quand laréglementation était strictementdescriptive. La publication de l'arrêtédu 9 mai 2006 sur les parcs destationnement aériens a offert commealternative à une démarche classique(qui impose un degré de stabilité de 60 ou 90 minutes pour les structuresporteuses) la possibilité de recourir àl'Ingénierie de Sécurité Incendie (ISI).L'une des illustrations les plusconvaincantes de la possibilité donnée

par cette nouvelle approche est le parking Circé du pôle Odysseum de Montpellier. Ce large ruban en formede Grand Huit s'enroule sur lui-mêmedans une symphonie de courbes toutesdifférentes. Une architecture impossibleà exprimer sans l'acier. Sa largeouverture vers l'extérieur le classe dansla catégorie dite Parcs de StationnementLargement Ventilés (PSLV).La démarche d'ISI, détaillée plus loin,a permis de valider le systèmeconstructif au regard de laréglementation, elle s'est basée surl'étude du comportement de l'ouvrageà partir de données sur les incendies

d'automobiles. Elle a permis dedéboucher sur une structure nue sans recourir ni à des flocages, ni à des peintures intumescentes tout en apportant le niveau de sécuriténécessaire. Au final une économie de projet largement gagnante !

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� Incendie normalisé / incendie réelLongtemps, le seul modèle de développement du feu

auquel se sont référés les textes réglementaires a été

celui de l'incendie conventionnel, ou « feu ISO ».

Il conduit pourtant à des mesures sans rapport avec

le besoin car il caricature la réalité, celle à laquelle

correspond l'incendie réel.

Pour qu'un feu naisse et se développe, il faut la réunion detrois éléments : l'oxygène, la chaleur et un combustible.Leur présence concomitante ne conduit pas nécessairementau feu mais l'absence de l'un d'entre eux bloque lephénomène. La chaleur est un catalyseur qui déclenche lacombustion entre l'oxygène et le combustible.

L'observation montre quatre phases dans le développementd'un feu réel :

• le démarrage (le feu couve),

• le déclenchement (les premières flammes apparaissent),

• l'embrasement généralisé (ou flash over),

• la décroissance jusqu'à extinction, au fur et à mesure quele combustible disparaît.

L'incendie est donc forcément inscrit dans une durée et ildécroît lorsqu'environ 70% du combustible a disparu.

Pour harmoniser les essais de classement, le feu a éténormalisé, c'est l'incendie dit « conventionnel », représenté icipar la courbe rouge. Selon celle-ci, après une courte durée, lefeu croît très rapidement dès l'embrasement, il progresseensuite sans fin selon une courbe de croissance régulière ettoujours ascendante. Ceci n'est pas la réalité : l'incendieconventionnel ne tient compte ni de la disparition ducombustible, ni de l'utilisation de moyens d'extinction.

Avec cette approche, la ruine d'une structure est inéluctable.Or, en réalité, cette ruine est maîtrisable, voire évitable, parla prise en compte du comportement de la structure et del'enveloppe, et de l'utilisation de mesures actives. C'est ceque permettent de démontrer un nombre croissant derecherches menées sur des situations réelles d'incendies etdes modèles de simulation, afin de confronter la théorie à lapratique.

EXEMPLE DE FEU RÉEL

FEU ISO 834

FLASH-OVER

SUCCÈS MESURES ACTIVES

0 30 60 90 120 Temps (min)

Température

1 200 °C

1 000 °C

500 °C

0 °C

Développement d’un feu réel par rapport à la courbe ISO 834 et influence des mesures de protection actives et passives

SÉCURITÉ INCENDIE

LES MESURES DE PROTECTION

� Les mesures actives regroupent l'ensemble desmesures concourant à avertir et si possiblecirconscrire un incendie naissant :

• détecteurs de fumée et alarmes

• sprinklers et extincteurs

• installations d'évacuation des fumées et de lachaleur (désenfumage)

• réduction du taux d'oxygène (dans certainsbâtiments industriels)

• moyens d'alertes des Centres d'Incendie et deSecours

� Les dispositions passives, propres à la structurepermettent de retarder échauffement et propagationdu feu :

• cantonnement

• compartimentage (mur, plancher, plafond, porte, etc.)

• tous les moyens de protection des structures :l'encoffrement, le flocage, la peinture intumescenteet la mixité des matériaux (voir exemples enphotos).

LE MATÉRIAU ACIER FACE AU FEU

Face au feu, l'acier est :

� INCOMBUSTIBLE. L'acier ne brûle pas. Iln'alimente pas le feu et ne dégage pas de vapeurstoxiques ou de fumée.

� RÉSISTANT. Cette performance qui autorise lesgrandes portées par rapport aux autres matériauxest reconnue. Sous l'effet de la chaleur, elle peutvarier, mais après refroidissement, l'acier est le seulmatériau qui retrouve ses niveaux de performancesantérieures à l'incendie. Ceci permettra notammentun diagnostic en toute sécurité apprécié par lescompagnies d'assurance, mais aussi unrenforcement, une réhabilitation plutôt qu'unedémolition complète.

� DUCTILE. Désigne la grande capacité de l'acier àse déformer plastiquement avant rupture ; cetteaptitude permet de prédire une éventuelle cinétiquede ruine. La mise en sécurité des personnes en estrenforcée.

� HOMOGÈNE ET ISOTROPE. Les pièces d'acieront des performances régulières. Leur fabricationen usine sous contrôle qualité, leur confère uncomportement prévisible par calcul et doncquantifiable.

Septembre 2010

� La pertinence des projets de rechercheOn connaît parfaitement le temps de résistance

au feu d'un élément métallique. On sait tout aussi

bien modéliser celui d'un assemblage. Depuis plus

de 40 ans, la filière acier teste ses structures en

laboratoire et valide ses modèles par des essais

en vraie grandeur.

Le Centre Technique Industriel de la Construction Métallique(CTICM) utilise selon les besoins un de ses sept fours detailles et de formes différentes permettant de tester deséléments jusqu'à 50 m2. Eléments isolés, assemblages plusou moins complexes jusqu'à des portiques entiers peuventainsi être testés dans des conditions proches de la réalité.

L'analyse des essais en vraie grandeur a montré la fiabilité etla prévisibilité du comportement au feu des structures acier.

Différents projets de recherche ont été menés récemmentpour améliorer les connaissances des experts sur lecomportement au feu des structures en acier, citonsnotamment :

FLUMILOG : Méthode de calcul des flux thermiques émispar un incendie dans un entrepôt. Elle a permis de démontrerque les charpentes métalliques non-protégées sont toutà fait aptes à répondre aux exigences de sécurité de laréglementation incendie française, à savoir une durée derésistance suffisante pour l'évacuation des personnes, uneffondrement vers l'intérieur et pas de ruine en chaîne. Cetteméthode de référence a été validée grâce à des essais (dontun à échelle réelle) et des simulations numériques.

FRACOF : Méthode de vérification de la résistance aufeu des planchers mixtes partiellement protégés : enprenant en compte le comportement global de la structure(poutres acier+dalle mixte) et non plus les éléments de façonisolée, il a été démontré la très bonne tenue au feu duplancher (grâce à l'effet de membrane développé dans ladalle) et ainsi la possibilité d'éviter toute protection incendiede certaines poutrelles métalliques. Un logiciel dedimensionnement simplifié a été élaboré.

FICEB : Méthode de vérification de la résistance au feu deplanchers mixtes constitués de poutres cellulaires. Ceprogramme de recherche, qui doit se terminer en 2010,s'apparente à Fracof, sauf qu'il s'applique aux poutres alvéolaireset non plus pleines. Outre un dimensionnement optimisé de ces planchers, il sera possible de prendre en compte également

l'effet de membrane développé dans FRACOF.

COSSFIRE : Programme de recherche en cours sur lecomportement des assemblages métalliques encondition de feu réel ; de nouvelles règles dedimensionnement permettront de prendre en compte lescontraintes subies par les assemblages de type boulonslors du refroidissement.

FIREBREAK : Programme d'innovation ayant permis laconception d'un mur séparatif coupe-feu 4 heures,classé REI 240, faisant jusqu'à 15m de hauteur. Il estconstitué d'une paroi de panneaux sandwiches en tôlesalu-zinc de 17cm d'épaisseur et se fixe aux structuresmétalliques attenantes. Ce mur est démontable et restedonc réutilisable. En outre il ne nécessite que peu ou pasde fondations et s'adapte sur des dalles existantes.

LES NOTIONS DE RÉFÉRENCES

La réaction au feu caractérise l'aptitude d'un matériauà s'enflammer et à alimenter un incendie.

Il existe 7 classes européennes notées de A(incombustible) à E (fortement combustible), la classeF concernant les matériaux non classés. Celles-ciremplacent le classement français M0 à M4.

La résistance au feu est la capacité d'un élément deconstruction à remplir, pendant une période de tempsdéterminée, l'un ou plusieurs des critères techniquessuivants :

• la Résistance mécanique ou stabilité (R) caractérisela résistance d'un élément porteur aux chargesmécaniques alors qu'il est soumis aux conditions del'incendie conventionnel ;

• l'Étanchéité aux flammes et aux gaz chauds (E),pour les éléments séparatifs ;

• l'Isolation thermique (I) afin de limiter l'élévation detempérature d'une paroi séparative sur sa face nonexposée au feu.

Il existe différents classements tels que : R, E, RE, EI etREI auxquels sont associés des durées en minutes : parexemple, une poutre stable au feu une heure est classéeR 60, une porte pare-flamme une demi-heure est E 30et un plancher coupe-feu une heure est REI 60.Des panneaux sandwiches à âme laine de roche et à 2 parements acier sont EI 120 sous certainesconditions d'épaisseur.

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Essai à échelle réelle du projet Fumilog.

Les réglementations actuelles, basées essentiellement

sur le modèle de l'incendie conventionnel, ne reflètent

pas la réalité des phénomènes résultant d'un incendie.

Fondées sur les comportements des matériaux pris de

façon isolés, elles ne prennent pas en compte la

réaction globale d'une structure, dans laquelle les

éléments interagissent entre eux. Les caractéristiques

du matériau acier et les nombreuses recherches

scientifiques permettent de prédire la déformation

d'une structure en acier en mettant en place des

modèles fiables et vérifiés. Les bureaux d'ingénierie

peuvent donc concevoir des structures acier en

fonction des objectifs de comportement souhaités

en cas d'incendie. Cette démarche constitue la base

de l'ingénierie de la sécurité incendie.

� L'Ingénierie de Sécurité Incendie (ISI)pour répondre à des objectifs de sécuritéL'ISI s'appuie sur des obligations de résultats.

Elle permet d'adapter les mesures de prévention à

appliquer en fonction des constructions, des

matériaux et des incendies plausibles.

Lorsqu'elle est appliquée à la structure dans son

ensemble comme dans ses détails, l'ingénierie

incendie balaye la totalité des scénarios probables

d'événements agresseurs lors d'un incendie. Une fois

les dangers réels identifiés, elle permet d'étudier les

zones exposées et définir les mesures nécessaires

pour éliminer le risque.

Cette nouvelle approche permet de passer d'une mise enconformité théorique à une mise en sécurité réaliste.

Elle convient tout particulièrement aux ouvrages complexesou en réhabilitation mais apporte aussi des réponsesprécises qui aideront à optimiser les protections à mettre enœuvre quel que soit le type de projet. Elle permet de faireévoluer les méthodes de conception des bâtiments courantspar la mise à disposition de guides de conception mieuxadaptés aux risques réels.

Cette approche moderne et réaliste offre ainsi au concepteurla possibilité de réaliser son projet en acier, en combinantéconomie, sécurité et respect du parti architectural.

L'ingénierie de Sécurité Incendie fait l'objet d'un ProjetNational de recherche appliquée de cinq ans, appelé le PNISI, en cohérence avec l'approche moderne de la maîtrisedes risques. Le PN ISI mobilise les principaux acteurspublics et privés du domaine de la sécurité incendie. Sonbut : développer en France la connaissance des méthodesnovatrices d'analyse de la sécurité des ouvrages en situationd'incendie, et en favoriser l'application.

L'aboutissement de ce projet national à la fin 2010 conduiraà une valorisation des résultats sous forme d'un guideméthodologique d'application, à l'usage des maîtresd'ouvrages, des concepteurs, des gestionnaires et desprescripteurs. Le projet a aussi pour but de pouvoir proposerà l'administration des évolutions réglementaires.

Septembre 2010

Palais de la glisse à MarseillePour assurer la stabilité aufeu des poteaux du Palais dela glisse à Marseille (R60 ouR90 en fonction des zones),la mixité a apporté uneréponse satisfaisante. Le remplissage en béton des poteaux tubulaires, hauts

de 15 à 17 m, après montagede la structure métalliqueprésente plusieurs avantages.La liberté de choixarchitecturale est respectée.La sécurité au feu estassurée. Les avantages de lafilière sèche (préfabrication,rapidité de montage, etc.)sont conservés.

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Réhabilitation de la Maisonde Radio France à Paris La technique du flocage a étéutilisée. Elle consiste à projeter des fibres ouenduits isolant la structurethermiquement. Ici,l'application d'un enduit

pâteux s'est faite surnergalto pour améliorer satenue et optimiser la surfaceà traiter. L'encoffrementvoulu pour des raisonsesthétiques contribue enmême temps à l'isolationthermique de la structure.

L'alternative ISI auxArchives nationales à Pierrefitte-sur-SeineDans le projet deMassimiliano Fuksas pour le bâtiment des Archivesnationales à Pierrefitte-sur-Seine, de grandes poutrestreillis n'avaient d'autrefonction, au départ, qued'être décoratives. L'étudetechnique a conduit à la

possibilité de les rendreporteuses. Mais, il fallaitrésoudre le problème de leur comportement face à l'incendie car l'architecte ne voulait pas de peintureintumescente. L'étude ISI a montré qu'il suffisaitsimplement d'augmenterl'épaisseur des tubes de 300 mmde coté de 2 à 3 mm pours'assurer du niveau requis.

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SÉCURITÉ INCENDIE

Septembre 2010

Festival de solutions pour le nouvel Hôtel de Ville de MontpellierUne tour en charpentemétallique, trois noyaux de béton et des bâtiments « ponts » qui ferment lequadrilatère en hauteur, tellepourrait être une descriptionsuccincte du nouvel Hôtel de Ville de Montpellier. Lastructure des bâtimentsponts fait appel à des poutresmixtes dont la résistance aufeu est assurée par leprincipe de mixité desmatériaux, tandis que lespoutres métalliques, enfonction de leuremplacement sontencoffrées ou floquées.Pour la « tour », structure

libre d'une trentaine demètres de hauteur, pourprofiter de la capacité deportance à froid de l'acier et ainsi réduire l'épaisseurdes porteurs, l'assurance de stabilité en cas d'incendie(R90) est aussi obtenue par la mixité. Les poteaux sontdes PRS en forme de H. Lebéton entre les semellesassure la protection de l'âmeet élimine le risque deflambement précoce.

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Acier

CONDITIONS DE TENABILITÉ DES PERSONNES EXPOSÉES AU FEU

Une personne prisonnière d'un incendie ne peut survivre bien longtemps à une températuresupérieure à 80°C ; un pompier équipé peut tenirquelques instants à 150°C environ. A titre decomparaison, une structure non protégée perd sescapacités résistantes au-delà de 600°C. Ainsi, sil'effondrement survient, les éventuels occupantsne seront déjà plus en vie.

Rappelons en outre que les gaz chauds et lesfumées toxiques sont les principaux dangers pourles personnes : survenant au début des sinistres,ils sont la cause de la quasi-totalité des décès.

Immeuble Praetorium, à La Défense Les fûts élégants des poteaux du Praetorium, immeuble debureaux à la Défense, s'élancentfinement vers les plafonds tout

en supportant une chargesignificative. Leur finesse participe àla transparence de l'ouvrage. S'il a étépossible de les concevoir aussi fins,c'est parce qu'on a utilisé de l'acier.Et pour s'assurer de leur stabilité au

feu, il a suffit d'un simple remplissage de béton. Undispositif de protection où lesperformances complémentaires desmatériaux permettent d'assurer uneexcellente sécurité face au risque feu.

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Unification desprescriptions derésistance au feu desinstallations classéessoumis au nouveau régimed'enregistrement pour lesentrepôts de produitscombustibles (rubrique1510), frigorifiques (1511),de papier et carton (1530),de polymères (2662), depneumatiques (2663).

Ces prescriptions sontdésormais de 15 minutes de stabilité (R) pour lesentrepôts jusqu'à 12,5 m de hauteur et 60 minutesau-delà, sauf si présenced'équipement de sprinklers ce qui est trèsmajoritairement le cas.Cette unification qui permetaux entreprises de logistiquede bénéficier pleinementsans surcoût des avantagesdes solutions métalliques*

met fin à une disparitéd'exigences résultantd'arrêtés différents,autorisation ou déclaration.Elle a été décidée par leministère du développementdurable (MEEDDM) aprèsanalyse minutieuse du bienfondé de l'exigence destabilité au feu en tant queparamètre de sécurité pourl'évacuation des personneset l'intervention despompiers. Cet examen a été

conduit en particulier grâceau CTICM qui a versé auxdébats du groupe de travailrédacteur une importanteétude d'ingénierie portantsur le comportement desstructures et sur les critèresréels de « tenabilité » despersonnes en cas d'incendie.Il devrait en être de mêmeultérieurement pour lesinstallations soumises àdéclaration ou autorisation.* Notre lettre n°29

info d’expert

Directeur de la publication : Christophe Ménage. Coordination : Michel Royer-Muller.Rédaction : Michel Royer-Muller, Bernard Aldebert. Conception graphique : Nathalie Richard. Impression : l’Atelier des couleurs.

CONSTRUIRACIER - 20 RUE JEAN JAURÈS 92800 PUTEAUX FRANCE - TÉL. : + 33 (0)1 55 23 02 30 - FAX : + 33 (0)1 55 23 02 49 - www.construiracier.fr

Vous pouvez télécharger cette lettre sur www.construiracier.fr

Pour une approche par objectifsAujourd'hui, dans un bâtiment construit en acier,

la connaissance de l'évolution de l'incendie

et de la conception structurelle qui en découle

permettent une maîtrise totale de la sécurité incendie.

Les méthodes d'ingénierie de la sécurité sont qualifiées de"performantielles" par comparaison aux méthodes actuelles,essentiellement "prescriptives".

La démarche d'ingénierie de la sécurité incendie prend encompte les risques de chaque projet et adapte les moyensde réponse à mettre en œuvre afin d'obtenir le niveau desécurité voulu. Elle s'inscrit dans une réflexion où les objectifsde sécurité sont définis. De plus, elle s'appuie généralementsur des outils d'évaluation tant expérimentaux quenumériques.

Actuellement, l'ingénierie de la sécurité incendie apparaîtcomme la meilleure méthode pour répondre à l'obligationde gestion de la sécurité dans les cas où la réglementationprescriptive est mal adaptée. Elle permettra également detraiter les ouvrages complexes, neufs ou anciens (en prenanten compte leur géométrie ou leur mode d'exploitation) oud'apprécier l'efficacité des mesures compensatoires misesen œuvre dans chaque cas particulier.

Elle est d'ores et déjà reconnue et appliquée d'un point devue réglementaire pour l'enveloppe dans les établissementsrecevant du public (ERP) et pour les structures dans lesentrepôts.

Elle permettra finalement à l'architecte d'exprimer toute sacréativité, afin d'explorer toutes les possibilités constructivesde l'acier : finesse, souplesse et esthétisme.

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Nouveau siège social de SNC Lavalin à Nantes Afin d'assurer la sécurité face au risque incendie,on a procédé au flocage pour les éléments deplancher intégrés dans le faux-plafond. Pour leséléments porteurs verticaux, visibles et accessibles,une couche de peinture intumescente a étéappliquée. C'est un revêtement de faible épaisseurqui gonfle sous l'effet de chaleur en créant unecouche isolante.

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Immeuble Basalte à La Défense Application d'un enduit pâteux seul pour leséléments horizontaux qui seront intégrés dans le plénum. Pour les éléments verticaux visibles,l'encoffrement réalisé avec des plaques de plâtrecrée une barrière thermique tout en masquantl'enduit pâteux.

• Abécédaire, Bâtiments & Sécurité Incendie, Editions ConstruirAcier, SNPPA, SCMF, FFA 2008

• Sécurité Incendie – collections « Mémentos Acier » – disponible chez ConstruirAcier

• Parkings aériens métalliques largement ventilés : Carnet de l'Acier N° 9 ArcelorMittal

• Centre Technique Industriel de la ConstructionMétallique (Assistance technique et Revue CMI) :www.cticm.com

• Le site internet du Projet National Ingénierie de la Sécurité Incendie: http:// pnisi.cstb.fr et sur le site de l'IREX : http://pagesperso-orange.fr/irex-web/isi.htm

pour en savoir plus

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