APPLICATION DE L’INGÉNIERIE DE LA SÉCURITÉ INCENDIE À UN PARC À VOITURES EN...

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Construction Métallique, n° 1-2001 APPLICATION DE L’INGÉNIERIE DE LA SÉCURITÉ INCENDIE À UN PARC À VOITURES EN SUPERSTRUCTURE par D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao RÉSUMÉ Le présent article vise à présenter les différentes étapes d’application de l’ingénierie en sécurité incendie dans le cadre de la réglementation actuelle par l’application à un parc de stationnement ouvert de moins de 250 places. Ce parc de stationnement est classé en type PS dans le règlement de sécurité incendie dans les ERP. En référence au règlement des parcs de stationnement dépendant des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement, la stabilité au feu requise en terme de durée incendie conventionnel est de 1 h 30. La référence à un incendie réel défini par des scénarios de feu de voitures a permis de conduire à une stabilité au feu de la structure mixte composée de profilés métalliques non protégés, en apportant des modifications structurelles au dimensionnement initialement proposé. SUMMARY This paper presents, through the particular study of an open car park with less than 250 parking stands, the successive application steps of the actual French regulations for fire safety engineering. This car park is classified as «PS type» according to the French regulations for public areas enacted by the Interior ministry. If reference is made to regulations from the Environment ministry, the fire requirements for such an open car park subject to a standard fire curve amount to 90 minutes (R90). The use an actual fire curve characterised by car fire scenarios and the application of engineering tools have allowed to demonstratre the fire stability of the composite structure with unprotected steel beam and column elements through modifications of the initial structural design. D. Joyeux – Chef de service Département Incendie et Essais J. Kruppa – Directeur Département Incendie et Essais – CTICM B. Zhao – Ingénieur au CTICM – Département Incendie et Essais

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Construction Métallique, n° 1-2001

APPLICATION DE L’INGÉNIERIEDE LA SÉCURITÉ INCENDIE

À UN PARC À VOITURES EN SUPERSTRUCTURE

par D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao

RÉSUMÉ

Le présent article vise à présenter les différentes étapes d’application de l’ingénierie en sécurité incendie dans le cadre de laréglementation actuelle par l’application à un parc de stationnement ouvert de moins de 250 places. Ce parc de stationnement estclassé en type PS dans le règlement de sécurité incendie dans les ERP. En référence au règlement des parcs de stationnementdépendant des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement, la stabilité au feu requise en terme de durée incendieconventionnel est de 1 h 30. La référence à un incendie réel défini par des scénarios de feu de voitures a permis de conduire à unestabilité au feu de la structure mixte composée de profilés métalliques non protégés, en apportant des modifications structurellesau dimensionnement initialement proposé.

SUMMARY

This paper presents, through the particular study of an open car park with less than 250 parking stands, the successiveapplication steps of the actual French regulations for fire safety engineering. This car park is classified as «PS type» according tothe French regulations for public areas enacted by the Interior ministry. If reference is made to regulations from the Environmentministry, the fire requirements for such an open car park subject to a standard fire curve amount to 90 minutes (R90). The use anactual fire curve characterised by car fire scenarios and the application of engineering tools have allowed to demonstratre the firestability of the composite structure with unprotected steel beam and column elements through modifications of the initialstructural design.

D. Joyeux – Chef de service Département Incendie et Essais

J. Kruppa – Directeur Département Incendie et Essais – CTICM

B. Zhao – Ingénieur au CTICM – Département Incendie et Essais

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1. – DESCRIPTION DU PROJET

DE PARC À VOITURES

La société SCETA-PARC envisageait de construire à Lilleun parking R+3 pour accueillir environ 120 véhicules. Ce par-king est régi par le règlement de sécurité incendie des établisse-ments spéciaux type PS de l’arrêté du 25 juin 1980 du minis-tère de l’Intérieur. Ce règlement n’étant pas encore rédigé, ilest généralement fait référence à l’arrêté-type 2935 ou la circu-laire du 3 mars 1975 de la loi du 19 juillet 1976 sur les installa-tions classées, relatif aux parkings ayant plus de 250 places.Ces règlements ne font pas de distinction entre les parcs à voi-tures enterrés et les parcs en superstructure largement ouvertsvers l’extérieur.

Le parking de Lille étant largement ouvert en façade, il adonc été proposé de vérifier le comportement au feu de sastructure en faisant référence à des scénarios d’incendies réels,comme l’arrêté du 3 août 1999 du ministère de l’Intérieur enoffre la possibilité.

La figure 1 présente les caractéristiques générales du parc. Lesdimensions au sol sont de 16 m de largeur et 37 m de longueur.En dehors de l’entrée du parking au niveau du rez-de-chausséeoù la structure a été adaptée pour permettre une optimisation desplaces de parking, la structure est simplement représentée par desportiques de 3 niveaux répétés tous les 2 m 40, composés depoteaux métalliques et de poutres mixtes (fig. 2). Seule l’étudedu comportement au feu de la structure générique du parking estprésentée ci-après. La conception finale de cette structure faitsuite à des modifications rendues nécessaires pour conduire àune stabilité satisfaisante pour les actions thermiques relativesaux différents scénarios d’incendie retenus.

L’étude a consisté en la vérification de l’ensemble de lastructure. En particulier, des scénarios d’incendie ont été pré-vus pour la vérification des éléments de structure situés àl’entrée du parking.

Fig. 1 – Vue en plan du rez-de-chaussée

Fig. 2 – Structure principale du parking

2. – RAPPEL DU CONTEXTE RÉGLEMENTAIRE

En matière de réglementation en sécurité incendie, il fautdistinguer :

– les parcs de stationnement publics dont le nombre de placesest inférieur à 250 qui doivent être traités par les dispositionsdu type PS dans le cadre de l’arrêté du 25 juin 1980 relatifaux ERP, du ministère de l’Intérieur,

– les parcs de stationnement couverts à rangement automatisésselon l’instruction technique provisoire du 23 octobre 1989du ministère de l’Intérieur,

– les parcs de stationnement liés à une habitation qui sont cou-verts par l’arrêté du 31 janvier 1986 du ministère de laConstruction,

– les parcs de stationnement publics ou privés de capacitésupérieure à 250 places qui sont soumis à déclaration (ou àautorisation lorsque leur capacité dépasse 1000 places) dansle cadre de la loi du 19 juillet 1976 relative aux installationsclassées pour la protection de l’environnement du ministèrede l’environnement (circulaire de 3 mars 1975 et rubrique2935 - ex rubrique 331 bis).

Les exigences en matière de résistance au feu imposées parl’arrêté du 31-1-86 et par la loi sur les installations classées(circulaire du 3 mars 1975) sont similaires :

– parcs à simple rez-de-chaussée ou à un seul niveau sur rez-de-chaussée : SF une demi-heure ;

– parcs ayant au plus 2 niveaux en dessous ou au dessus duniveau de référence : SF 1 heure ;

– parcs ne dépassant pas 28 m en dessous ou au-dessus duniveau de référence : SF 1 heure et demie ;

– parcs de plus de 28 m en dessous ou au-dessus du niveau deréférence : SF 2 heures.

Ces exigences ne font pas de différence entre les parcs ensuperstructure largement ventilés et ceux enterrés (avec venti-lation réduite), même s’il est dit en commentaire de l’article 6de la circulaire 3 mars 1975 que « le cas des parcs […]construits en superstructure […] devront, en attendant l’inter-vention de prescriptions spécifiques, faire l’objet d’une étudeparticulière».

A - A B - B

100

2400

IPE400HEB240

f = 355 MPay

f = 355 MPay

fck = 45 MPa

10,7 kN/m

3200

3200

3200

16000

A A

10,7 kN/m

10,7 kN/m

B

B

4 Application de l’ingénierie de la sécurité incendie à un parc à voitures en superstructure

Construction Métallique, n° 1-2001

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A contrario, tous les autres pays européens (sauf laPologne), les États-Unis, l’Australie, prennent en compte lesconditions spécifiques pour l’évacuation des fumées et gazchauds entre un parc de stationnement «ouvert» et un parc destationnement « fermé».

L’estimation du risque incendie dans la circulaire du 3 mars1975 ne semble pas vraiment en accord avec les exigencesexprimées pour d’autres types de bâtiments puisqu’en ce quiconcerne la résistance au feu l’exigence est supérieure à cequ’elle est pour un hypermarché à simple rez-de-chaussée,pour lequel il peut n’y avoir aucune exigence de stabilité aufeu, pouvant contenir plusieurs milliers de personnes. Alorsqu’en matière de désenfumage dans ces parcs, il a été reconnuune violence moyenne de l’incendie car il n’est demandé quedes ventilateurs devant fonctionner à 200 °C pendant uneheure.

En revanche, l’instruction technique provisoire élaborée parle ministère de l’Intérieur pour les parcs de stationnement auto-matisés a pris en compte le fait que les parcs en superstructure,largement ventilés sur deux façades opposées (surface totaled’ouvertures en façade au moins égale à un quart de celle desfaçades), présentent des risques réduits d’incendie développé etpar conséquent les parcs de 6 niveaux au plus sont dispensésd’exigence de stabilité au feu et les parcs de plus de 6 niveauxdoivent satisfaire une durée de résistance au feu d’une demi-heure. En cas de non-respect de la condition de ventilation, lesexigences sont alors respectivement d’une demi-heure et1 heure de stabilité au feu.

3. – POSSIBILITÉS OFFERTES

PAR LA RÉGLEMENTATION ACTUELLE

En ce qui concerne la possibilité d’avoir recours à des solli-citations thermiques différentes de l’incendie conventionnel(incendie « ISO») généralement utilisé pour exprimer les exi-gences de résistance au feu auxquelles doivent satisfaire leséléments de construction, c’est-à-dire de recourir à l’ingénieriede la sécurité incendie, le nouvel arrêté pris par le ministère del’Intérieur le 3 août 1999 relatif à « la résistance au feu des pro-duits, éléments de construction et d’ouvrages», indique :

– article 2, « […] Les actions thermiques sont, soit prédétermi-nées, soit établies en fonction des situations spécifiquesrencontrées»,

– article 15, «Les essais particuliers, auxquels un laboratoireagréé peut avoir recours afin de fonder son jugement, sontprincipalement : […] des essais semi-naturels reproduisantune action thermique adaptée à une situation particulière»,

– article 17, «Lorsque l’évaluation des performances de résis-tance au feu […] fait appel à une action thermique autreque les actions thermiques prédéterminées mentionnées[…], les critères de performance retenus doivent être respec-tés pendant toute la durée de l’action thermique, sauf autori-sation des autorités publiques compétentes»,

– article 24, « […] Dans le cas où cette appréciation prend encompte une ou des actions thermiques autres que cellesutilisées dans les essais conventionnels, l’autorisation desautorités publiques compétentes est requise».[…].

En outre cet arrêté a repris les termes de l’arrêté du 22 juillet1997 qui reconnaît les parties « feu» des Eurocodes structurauxcomme preuves légales pour vérifier la résistance au feu desconstructions. Parmi les différentes méthodes de calcul pouvantêtre utilisées l’ENV 1993-1.2 (relatif aux structures en acier) etl’ENV 1994-1.2 (relatif aux structures mixtes acier + béton)mentionnent les méthodes de calcul avancées faisant appel auxmodèles numériques fondés sur les éléments finis.

4. – LES ÉTAPES DE L’INGÉNIERIE

DE LA SÉCURITÉ INCENDIE

Lors de la vérification de la sécurité incendie d’uneconstruction ou d’un ouvrage, faisant appel à l’ingénierie de lasécurité incendie, les différentes étapes indiquées sur la figure 3doivent être suivies [..].

Fig. 3 – Différentes étapes en ingénierie de la sécurité incendie

Dans le cas particulier du parc à voitures de Lille, conformé-ment à l’avis exprimé par la sous-direction de la prévention etde la protection des populations de la Direction de la Défenseet de la Sécurité Civiles du Ministère de l’Intérieur, la procé-dure de vérification de la stabilité de l’ouvrage en cas d’incen-die a été réalisée comme suit.

Les scénarios d’incendie, incluant la localisation du foyerpar rapport aux éléments de structure concernés, ont été retenusen accord avec les autorités. Ensuite, les trois modèles de simu-lation suivants ont utilisé :

– développement du feu en fonction du temps, exprimé enterme de température de gaz ou de flux thermique incident,

– échauffement des éléments de structures soumis aux gazchauds,

– comportement mécanique de l’ensemble de la structure.

La justification d’un comportement acceptable de la struc-ture en cas d’incendie est, selon l’arrêté du 3 août 1999, unestabilité au feu dite « infinie». C’est-à-dire que la structure doitrester stable pendant toute la durée des scénarios d’incendieretenus, y compris leur phase de refroidissement.

objet de l’ouvrage

Objectifs de sécuritéincendie (A)

Stratégie de protectionincendie (B)

Accord sur les critèresde performance (C)

Accord sur les scénariosd’incendie de calcul (D)

Projet de conception (E)

Évaluation du projet (F)

Le projetsatisfait aux critères de performance (G)

OUI

NON

projet retenu Établissement du rapportd’analyse de sécurité

Modification du projetou de la stratégie

D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao 5

Construction Métallique, n° 1-2001

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5. – CHOIX DES SCÉNARIOS D’INCENDIE

La sélection des scénarios d’incendie a fait appel aux troisniveaux d’actions suivants :

– Études de statistiques disponibles sur les incendies de parcsà voitures,

– Études expérimentales et théoriques des énergies et débits depyrolyse pouvant être libérés par des voitures en casd’incendie,

– Avis de la Direction de la défense et de la sécurité civiles duministère de l’Intérieur et de la Commission Centrale deSécurité (CCS)

5,1. – Statistiques

Les statistiques disponibles sur les incendies dans les par-kings sont relativement réduites. La note technique n° 75 de laConvention Européenne de la Construction Métallique(CECM) présente des statistiques datant des années 80, princi-palement issues des États-Unis. Il a donc semblé nécessaire dedisposer de statistiques plus récentes sur les incendies surve-nant dans les parkings. Les informations sur ces incendies exis-tent dans les services de secours, en particulier à la Brigade deSapeurs Pompiers de Paris (BSPP).

Une étude statistique a donc été réalisée, en considérant :

– 327 rapports d’intervention de la BSPP sur l’année 1997,concernant des feux dans des parkings en infrastructure ;

– 78 rapports, également de la BSPP, concernant des feuxdans des parkings en superstructure, pour trois années : 1995(18 rapports), 1996 (26 rapports) et 1997 (34 rapports).

Les détails de cette analyse sont donnés par le rapport INC-99/1d-DJ/NB-IM[14] du CTICM.

Les parkings en infrastructure sont généralement des par-kings fermés et les parkings en superstructure, des parkingsouverts. Il a donc été considéré par la suite que les statistiquesobtenues pour les parkings en superstructure sont représenta-tives de celles des parkings ouverts.

Quel que soit le type de parking, un feu impliquant plusieursvéhicules survient majoritairement la nuit, bien que la probabi-lité d’occurrence d’un incendie soit identique entre le jour (7 h- 19 h) et la nuit (19 h - 7 h). Dans le cas des incendies diurnes,il n’y a généralement pas de propagation au-delà du véhiculeinitial.

La sévérité d’un incendie dans un parking en superstruc-ture est bien plus faible que dans un parking en infrastruc-ture. En effet, la durée moyenne nécessaire à l’extinction estde 11 minutes dans un parking en superstructure et de20 minutes dans un parking en infrastructure. L’un des atoutsmajeurs d’un parking en superstructure est lié au désenfu-mage, à l’évacuation de l’énergie thermique et à la décou-verte rapide du feu. Ceci est effectivement mis en avant dansles rapports d’intervention mentionnant pour de nombreuxcas d’incendies dans les parcs de stationnement en infra-structure, une déficience ou une mauvaise efficacité dudésenfumage.

Le nombre maximal de véhicules impliqués simultanémentdans un incendie est plus faible dans un parking en superstruc-ture que dans un parking en infrastructure. Il se limite à 3 dansles parkings en superstructure, alors qu’il peut atteindre 7 pourles parkings en infrastructure (bien que 97% des feux n’impli-quent pas plus de 3 véhicules) (fig. 4).

Fig. 4 – Fréquence d’incendies en fonctiondu nombre total de véhicules impliqués

Une étude concernant le parc automobile actuel (selon lenombre de véhicules immatriculés entre 1995 et 1998) a éga-lement été réalisée. Une répartition des véhicules en 5 classesest utilisée (tableau 1, selon le marché automobile en 1997).La figure 5 donne la répartition selon ces classes des véhi-cules du parc actuel et celle des véhicules impliqués dans lesincendies analysés. Cette figure indique une similitude entreces deux populations. En outre, il y a lieu de constater que90 % des véhicules sont de classe inférieure ou égale à laclasse 3.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 2 3 4 5 6 7

nombre de véhicules

pourcentage de cas (%)

superstruc ture

infrastructure

6 Application de l’ingénierie de la sécurité incendie à un parc à voitures en superstructure

Construction Métallique, n° 1-2001

Marque Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classe 5

Peugeot 106 306 406 605 806

Renault Twingo-Clio Mégane Laguna Safrane Espace

Citroën Saxo ZX Xantia XM Évasion

Ford Fiesta Escort Mondeo Scorpio Galaxy

Opel Corsa Astra Vectra Omega Frontera

Fiat Punto Bravo Tempra Croma Ulysse

Wolks-wagen Polo Golf Passat // Sharan

Énergiecombustible 6 000 MJ 7 500 MJ 9 500 MJ 12 000 MJthéorique*

TABLEAU 1Classification des véhicules

Le rapport [14] concernant les interventions de la BSPP pourdes feux de parkings présente également des données concer-nant les interventions des Marins Pompiers de Marseille(33 feux en 1998), des services de secours de Haute-Garonnesur la ville de Toulouse (2 feux en deux ans), de la ville deBruxelles (28 feux de 1995 à 1997), et de la ville de Berlin(88 feux de 1994 à 1998). Les résultats concernant les incen-dies dans ces villes corroborent les statistiques des interven-tions de la BSPP.

* obtenue en considérant chaque élément combustible élémentaireconstituant les véhicules.

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Fig. 5 – Répartition par classe des véhicules incendiés selon le type deparkings et des véhicules immatriculés entre 1995 et 1998

5,2 – Étude des feux de voitures

Une campagne d’essais de feux de voitures a été réalisée parle CTICM, au sein de sa Station d’Essais en 1995 et 1996 dansle cadre d’une recherche financée par la Commission del’Union Européenne [1]. Dix essais (comprenant 1 ou 2 véhi-cules) ont été effectués. Ces essais avaient pour but de quanti-fier l’énergie dégagée lors d’un incendie de véhicules et devérifier les conditions de propagation d’un véhicule à l’autre.Le réservoir de ces véhicules était généralement rempli auxdeux tiers (environ 40 litres d’essence). Le feu a été initié soitdans l’habitacle, sous le siège du conducteur, soit sous lemoteur. Le dispositif expérimental comprenait en particulierdes mesures de température, de masse, de taux de dégagementde chaleur et de flux thermique.

Le tableau 2 résume les dix essais réalisés. Les six premiersessais (cf. photo 1 : essai 5) ont été effectués en utilisant des

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

classe 1 classe 2 classe 3 classe 4 classe 5

classe

pourcentage (%)

parking infrastructure

parking superstructure

immatriculation (moyenne de 1995 à 1998)

véhicules des années 70 et 80. Les quatre derniers essais ontconcerné des véhicules du marché actuel, repérés par leurappartenance à une classe du tableau 1 (cf. photo 2 : essai 9)

Photo 1 : Essai 5 – Propagation du feu d’un véhicule ancien de classe 4à un véhicule ancien de classe 1

Photo 2 : Essai 9 – Propagation du feu d’un véhicule récentde classe 1 à un véhicule récent de classe 3

D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao 7

Construction Métallique, n° 1-2001

Nombre ConfigurationEssai de véhicules Véhicule n° 1 Véhicule n° 2 Poids Poids Hauteur du volume

impliqués du véhicule n° 1 du véhicule n° 2 sous plafond (m) d’essai

n° 1 2 Classe 2 Classe 3 820 Non mesuré 2.30Angle (ouvert

2 faces)

n° 2 1 Classe 3 951 2.30 Angle

n° 3 1 Classe 1 757 2.60 Angle

n° 4 1 Classe 3 955 2.60 Angle

n° 5 2 Classe 4 Classe 1 1150 736 2.60 Angle

n° 6 2 Classe 3 Classe 2 870 1073 2.60Fermé

(avec baie)

n° 7 1 Classe 3 1303 2.60 Ouvert 3 faces

n° 8 1 Classe 1 830 2.60 Ouvert 3 faces

n° 9 2 Classe 1 Classe 3 789 1306 2.60 Ouvert 3 faces

n° 10 2 Classe 3 Classe 1 1306 790 2.60 Ouvert 3 faces

TABLEAU 2Résumé des essais réalisés

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Ces essais ont permis de quantifier les énergies (E) et lespuissances maximales dégagées (Q) en fonction de la classe duvéhicule et de son âge :

essai 3 (classe 1 véhicule ancien) : E = 2.1 GJ Q = 3,5 MWessai 4 (classe 3 véhicule ancien) : E = 3.08 GJ Q = 2,1 MWessai 7 (classe 3 véhicule récent) : E = 6.7 GJ Q = 8,5 MWessai 8 (classe 1 véhicule récent) : E = 4.1 GJ Q = 4,1 MW

L’évolution du taux de dégagement de chaleur en fonctiondu temps déduite de ces 4 essais est donnée sur la figure 6.

Fig. 6 – Taux de dégagement de chaleur pour différentes classeset différents âges de véhicules

Cinq essais ont permis d’évaluer les conditions de propa-gation du feu d’un véhicule à l’autre, les véhicules étant pla-cés parallèlement. Environ 12 minutes après allumage dupremier véhicule, la transmission du feu est obtenue par igni-tion des joints en caoutchouc au niveau des portes du secondvéhicule.

À partir de ces résultats, des courbes caractéristiques de tauxde dégagement ont été déterminées. La figure 7 donne lescourbes relatives à un véhicule de classe 1 ou de classe 3 entant que premier véhicule et de classe 3 en tant que secondvéhicule après propagation. Le tableau 3 donne les valeurs deces courbes caractéristiques.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50 60

temps (min)

puis

sanc

es d

égag

ées

(MW

)

test n°3 : classe 1 véhicule ancien

test n°4 : classe 3 véhciule ancien

test n°7 : classe 3 véhicule récent

test n°8 : classe 1 véhicule récent

Fig. 7 – Taux de dégagement de chaleur de feu de voiture

5,3. – Avis du Ministère de l’Intérieur

Lors de la définition des scénarios d’incendie à prendre encompte, la commission départementale de sécurité du départe-ment du Nord a consulté la Direction de la Défense et de laSécurité Civiles (DDSC) du ministère de l’Intérieur. Dans saréponse, la DDSC demande, courrier référencé DDSC/SDPPP/DDSC6/CC/HT/N° 5540, qu’une étude particulière soit réali-sée de manière à pouvoir :

– déterminer le nombre minimal de véhicules qui conduirait àla ruine dans le cas où la structure serait dimensionnée poursatisfaire une stabilité au feu d’une heure et demie sousincendie conventionnel,

– déterminer le nombre minimal de véhicules qui conduiraientà la ruine dans le cas où la structure serait celle actuellementproposée.

5,4. – Scénarios d’incendie retenus

Suite aux études statistiques sur les incendies survenus dansles parcs de stationnement et aux études expérimentales sur lesfeux de voitures, trois scénarios d’incendie pouvant survenirdans des parcs de stationnement ouverts ont été proposés.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50 60 70 80

temps (min)

taux

de

déga

gem

ent

de c

hale

ur (

MW

)

classe 1

classe 3

classe 3 sujet à propagation

8 Application de l’ingénierie de la sécurité incendie à un parc à voitures en superstructure

Construction Métallique, n° 1-2001

Classe 1 Classe 3 Classe 3 (après propagation)

Temps (min) Puissance Puissance Puissancedégagée (MW) Temps (min) dégagée (MW) Temps (min) dégagée (MW)

0 0 0 0 12 0

4 2 4 1.4 13 2.4

10 2 16 1.4 22 2.4

13 4 24 5.5 28 5.5

16 4 25 8.3 29 8.3

24 1.4 27 4.5 31 4.5

50 0 50 1 62 1

70 0 82 0

TABLEAU 3Valeurs repères pour des taux de dégagement de chaleur

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Un scénario est défini par le potentiel (le nombre et la naturedes véhicules participant au développement de l’incendie) et lalocalisation du foyer par rapport aux structures (fig. 8).

Fig. 8 – Schématisation du parc de stationnement et des 3 premiersscénarios d’incendie

Pour ces trois scénarios, l’hypothèse que les véhicules sontde classe 3 a été retenue – cette hypothèse place en sécurité carles véhicules de classe 1 et 2 (fig. 5) représentent plus de 70%des véhicules. Il a aussi été considéré que ces véhicules brûlenttotalement, ne prenant pas en compte l’action des services desecours sur le potentiel calorifique dégagé par ces véhicules.

Scénario 1 : feu d’un véhicule

Pour le scénario 1 un seul véhicule est concerné (ce quireprésente 80% des incendies analysés). Il est situé à mi-portéed’une poutre principale, par exemple en étant arrêté sur unevoie de circulation. Ce scénario concerne une section où lessollicitations mécaniques de la poutre sont maximales.

Scénario 2 : feu de deux véhicules

Dans le scénario 2, deux véhicules participent au développe-ment de l’incendie suite à la propagation d’un véhicule à un autre.

Pour qu’il y ait propagation, il est nécessaire que les deuxvéhicules soient voisins. Afin de solliciter fortement les élé-ments de structure, on suppose que les deux véhicules sont sta-tionnés de part et d’autre d’une poutre. Le feu se propage dupremier véhicule vers le second en 12 minutes.

Cette situation couvre plus de 90% des incendies survenusdans les parkings tant par la classe de véhicules que par lenombre de véhicules participant au développement de l’incendie.

Scénario 3 : feu de 3 véhicules

Le scénario 3 prend en compte la propagation successive dufeu d’un premier véhicule vers un second véhicule puis vers untroisième véhicule. Ces voitures sont stationnées sur des placesconsécutives.

15.5 m

30 cm

2.8

m2.

8 m

2.8

m

S c é n a r io 1

S c é n a r io 2

S c é n a r io 3

Dans cette hypothèse, ces trois premiers scénarios couvrent100% des incendies survenus dans les parkings en superstruc-ture mentionnés au §. 5.1. En effet, les incendies n’ont jamaismis en cause plus de 3 véhicules, et ces trois véhicules n’ontjamais été tous, simultanément, de classe 3 ou supérieure. Deplus, les scénarios sont définis sans prendre en compte l’inter-vention des services de secours qui, par leur action réduisentl’énergie dégagée et éteignent le feu avant l’épuisement ducombustible.

Scénario complémentaire : feu de 11 véhicules

Par ailleurs, suite à la demande, de la DDSC un quatrièmescénario a été étudié afin de déterminer le nombre minimal devéhicules, impliqués dans un même incendie, nécessaires pourconduire à l’effondrement de la structure du parking. Toutefois,étant considéré que dans la configuration du parc ne permet pasla propagation du feu entre les étages et que le nombre maxi-mal de places de stationnement consécutives est de 11, il n’aété retenu que cette situation de 11 véhicules, avec propagationtoutes les 12 minutes d’un véhicule à l’autre. Ce scénarioconduit à un incendie d’une durée de plus de 2 heures considé-rant que les services de secours n’ont pu intervenir pendant celaps de temps.

6. – MODÉLISATION DE L’ACTION

THERMIQUE SUR LES STRUCTURES

Dans le cas où le feu n’est pas généralisé à un compartiment,l’action thermique sur un élément de structure est différenteselon la position relative de cet élément par rapport au foyerd’incendie.

Un élément éloigné du foyer va effectivement être sollicitépar les gaz chauds émis par le feu mais dilués et refroidis dû àl’entraînement d’air frais environnant. Dans ce cas, l’actionthermique est liée à la température des gaz qui peut être éva-luée par des modèles de zones, en particulier un modèle à2 zones considérant la division d’un local en 2 couches : unecouche de gaz chauds en partie haute et une de gaz plus froidsen partie basse. Cette situation se rencontre, par exemple, dansles locaux de grand volume, renfermant une quantité de com-bustible relativement faible, et dans les parkings en superstruc-ture suffisamment ventilés pour lesquels l’embrasement géné-ralisé n’est pas envisageable.

Lorsque l’élément de structure est proche du feu voire « dansle feu», la sollicitation thermique est principalement due auxflammes et au panache de gaz chauds au-dessus de celui-ci. Ladétermination du champ de flux thermique est alors plus déli-cate à modéliser. Dans ce cas, une méthode spécifique estnécessaire pour évaluer l’action thermique vers l’élément destructure.

Lorsque le feu localisé est susceptible de se propager et des’éteindre localement par manque de combustible, comme dansle cas des parcs à voitures, une combinaison des actions ther-miques dues à une nappe de gaz chauds stratifiée et à un feulocalisé est nécessaire. Cette combinaison est temporelle, pourune section de structure donnée, l’action la plus prépondéranteest retenue. Dans l’exemple où un élément de structure se situeassez loin d’un feu pour ne pas subir un rayonnement direct, ilne subira, comme action thermique significative que celle issuede la couche de gaz chauds ; mais si le feu se rapproche de cetélément, une action thermique supplémentaire doit alors êtreprise en compte à partir d’un certain temps. La démarcheinverse est également possible lorsque le feu s’éloigne de l’élé-ment de structure.

D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao 9

Construction Métallique, n° 1-2001

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6,1. – Méthode de calcul

6,11 – Présentation de la méthode

D’une façon générale, l’action thermique sur un élément destructure à partir d’un feu localisé peut donc être modélisée parla combinaison de deux modèles :

– l’impact direct des flammes et panaches sur les éléments,

– l’impact de la couche chaude résultant d’une accumulationdes gaz chauds en sous-face de plafond.

Flux reçu des flammes par les plafonds et poutres

Concernant l’impact direct des flammes et panaches, les tra-vaux du professeur Hasémi [3,4] ont consisté en la réalisationd’essais, de feux de tailles moyennes en dessous d’un plafondpossédant ou non en sous-face des éléments de structure. Lesmesures réalisées étaient constituées d’enregistrement des fluxconvectifs et radiatifs émis vers le plafond ou vers les élémentsde structure par des fluxmètres. Un grand nombre d’expé-riences a été réalisé en faisant varier la hauteur entre la sourceet le plafond et les puissances de feu (d’environ 100 kW à1 MW).

À partir de ces résultats d’essais, les corrélations observéesont permis de proposer les relations empiriques suivantes :

Le flux q″ (exprimé en kW/m2), en sous-face d’un plafondsitué à une hauteur H de la base du foyer et pour différentesdistances de l’axe du feu, est donné par :

q″ = 100 si y � 0,30

q″ = 136,30 – 121,00 y si 0,30 � y � 0,30 (1)

q″ = 15y– 3,7 si 1,00 � y

où y est calculé par :

y = (2)

avec

r la distance horizontale entre l’axe du feu et le point où l’ondésire connaître le flux,

LH déterminée selon l’équation suivante :

= 2,90 QH* 0,33 (3)

Les différents termes sont définis comme suit :

H = Ha – Hs (4)

QH* = (5)

z′ = 2,4 D (Q* 2/5 – Q* 2/3) lorsque Q* � 1,00

z′ = 2,4 D (1,0 – Q* 2/5) lorsque Q* � 1,00(6)

Q* = (7)

avec

Q est le taux de dégagement de chaleur (W)

Ha la hauteur en l’élément considéré et le sol (m)

Q–––––––––––––––––––––1,11 × 106 D2,5

Q–––––––––––––––––––––1,11 × 106 H2,5

HH + H–––––––––––

H

r + H + z′––––––––––––––––LH + H + z′

Hs la hauteur de la source du feu par rapport au sol (m)

H étant la hauteur entre l’élément considéré et la source dufeu (m)

D le diamètre de la source du feu (m)

Pour déterminer le flux reçu par un élément de structuresitué en sous-face d’un plafond, le même système d’équationspeut être utilisé en considérant la hauteur H définie par distancede la base de l’élément à la source. Pour des éléments de typesH ou I pour lesquelles certaines faces sont soumises à un fluxréduit du fait de leur position cachée, un coefficient correcteurde 0.85 est utilisé pour définir le flux global sur l’élément destructure.

Flux reçu de la couche de gaz chaud

Concernant l’action thermique de la couche supérieure degaz chauds, le flux thermique résultant de la courbe tempéra-ture-temps de cette couche peut être déterminé selon l’Euro-code 1 partie 2.2 «Action sur les structures en cas d’incendie »+ DAN [7].

Ces deux actions thermiques ne sont pas cumulées. Ellessont généralement appliquées d’une manière indépendante auvoisinage du foyer (impact des flammes) et au loin de celui-ci(impact de la couche de fumées). Pour un élément donné,lorsque le feu est susceptible de se propager ou de s’éteindrelocalement, ces deux actions peuvent éventuellement être utili-sées de manière consécutive en fonction de la prépondérancede l’une sur l’autre.

Cas particulier des poteaux

Pour déterminer l’action thermique vers des poteaux, laméthode de calcul relative aux poutres s’applique dans lesconditions suivantes :

– lorsque le poteau est situé dans les flammes, le flux ther-mique reçu par une section du poteau située à une hauteur Hest déterminé en considérant la hauteur de référence de l’élé-ment égale à la hauteur H.

– Lorsque l’élément est proche du feu localisé, le flux ther-mique en tête du poteau (au niveau l’assemblage poteau -poutre) est déterminé en considérant la hauteur de référenceégale à la hauteur de l’assemblage.

– Lorsque l’élément est éloigné du feu, en partie haute (situéedans de la couche de gaz chauds) l’action thermique prépon-dérante est celle de la couche de gaz chauds, en partie bassel’élément reste à température ambiante.

6,12. – Validation de la méthode de calcul dans la situation

de grands volumes

La méthode présentée ci-dessus a été exploitée pour la pre-mière fois dans le cadre d’une recherche européenne concer-nant les grands volumes [2] où elle a été vérifiée par simulationde plusieurs essais grandeurs natures. En effet, la méthodeayant été développée sur la base d’essais à échelle réduite ilétait indispensable de vérifier son application à plus grandeéchelle de manière à définir son domaine d’application.

Les résultats de cette vérification sont donnés dans le rapportfinal de cette recherche [2].

En particulier, cette vérification a été effectuée sur quatreessais à grande échelle réalisés par le CTICM en 1983 dans lacentrale d’énergie des abattoirs de la Villette [5] et sur lesessais réalisés dans la halle d’exposition de la porte de Ver-sailles à Paris [6]. Les essais de la Villette ont consisté en laréalisation de feux de bûchers de bois de différentes surfaces et

10 Application de l’ingénierie de la sécurité incendie à un parc à voitures en superstructure

Construction Métallique, n° 1-2001

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quantité de bois ainsi que d’un feu avec 23 m3 de polystyrèneexpansé. La puissance maximale estimée de ces feux a été de10 à 30 MW. Des profilés métalliques avaient été suspendus àdifférentes hauteurs au-dessus du foyer

Les résultats du calcul, avec la méthode présentée ci-avant,de l’échauffement de quelques profilés situés au droit du foyersont donnés sur la figure 9 en comparaison avec les tempéra-tures mesurées. Les températures calculées sont, dans tous lescas, supérieures aux températures mesurées, ce qui place ensécurité.

Fig. 9 – Comparaison entre température calculéeet mesurée par la méthode de calculpour les essais effectués à la Villette

6,13. – Validation de la méthode de calcul dans une

configuration de parking

La méthode de calcul présentée au § 6.1.1 a également étévérifiée par rapport à certains essais de feux de voitures dans lecadre d’une recherche européenne concernant les parkings [1].

Les essais réalisés en 1995 et 1996 par le CTICM (voir éga-lement § 5.2) concernant plusieurs feux de véhicules sous hottecalorimétrique ont été effectués de manière à reproduire le plusexactement possible la situation de feux de véhicules dans unparc de stationnement ouvert. Un plafond était construit à unehauteur de 2,60 m au-dessus des véhicules pour la plupart desessais et à une hauteur de 2,30 m pour deux d’entre eux. Et deséléments de structure métallique étaient placés au-dessus ouentre les voitures.

La comparaison entre méthode proposée et résultats expéri-mentaux est résumée sur la figure 9 en faisant référence auxtempératures maximales (supérieures à 400 °C) mesurées oucalculées pour chaque élément.

Concernant les poutres, lorsque deux véhicules sont impli-qués dans le développement de l’incendie, il existe une nettesurévaluation de la température calculée des éléments de struc-ture. La méthode considérant un ajout des flux thermiques issusde deux feux localisés, la somme est généralement plus élevéeque le flux réel résultant de deux feux.

Temps [min]

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60

Test 3Test 4Test 2Test 1

Calculée

Test 3Test 4Test 2Test 1

MesuréeTem

péra

ture

(°C

)

Pour les poteaux situés hors des flammes et suffisamment dis-tants d’une paroi, les températures calculées en partie basse despoteaux sont parfois légèrement inférieures aux températuresmesurées et, dans la grande majorité des cas, elles sont supé-rieures en partie haute. La légère sous-estimation en partie bassen’est pas préjudiciable à la sécurité car les températures sont tropfaibles pour affaiblir notablement la résistance des éléments.

La méthode présentée ci-dessus a été adaptée pour le calculdes poteaux proches d’une paroi [15]. L’adaptation est parfaite-ment représentative, les températures mesurées sont quasimenthomogènes sur la hauteur

Pour les poteaux dans les flammes, la température maximalesur la hauteur du poteau est bien corrélée aux températuresmesurées.

Concernant les températures supérieures à 400 °C, pour lesquelques cas où la méthode de calcul les sous-estime, lesvaleurs ne dépassent pas une erreur maximale d’environ 10%.Ainsi que le montre la figure 10, la méthode de calcul des tem-pératures permet d’obtenir une précision satisfaisante.

Fig. 10 – Comparaison entre températures calculées et mesurées dansdes poutres et poteaux soumis à des feux de véhicules

Suite à une étude critique de la méthode résumée ci-dessus[15], menée par le CSTB (Centre Scientifique et Technique duBâtiment) (rapport «Analyse de l’approche de modélisation del’action thermique utilisée dans le calcul de la réponse structurelled’un parc de stationnement aérien à structure mixte (acier+ béton)», cette méthode de calcul a reçu un avis favorable duCECMI (Comité d’Études et de Classification de Matériaux parrapport au danger d’Incendie) lors de sa réunion du 29 mars 2000.

6,2. – Détermination de la température des éléments de

structure du parc à voitures de Lille

Seuls seront présentés ici les résultats relatifs au scénario leplus pénalisant (scénario 4), c’est-à-dire un feu de 11 véhiculeset structure mixte avec acier non protégé. Ce scénario est sché-matisé sur la figure 11 :

Fig. 11 – Présentation du scénario étudié

Poutre entrevéhicules 1 et 2

Véhicule 1

Poutre entrevéhicules 10 et 11

Véhicule 11

400

500

600

700

800

900

1000

400 500 600 700 800 900 1000

Températures calculées (°C)

Tem

péra

ture

s m

esur

ées

(°C

)

Température mesurée poutres

Température mesurée poteaux libres

Température mesurée poteauxproches de la paroi

côté sécuritaire

+ 10%

D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao 11

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Un modèle «2-zones» a été utilisé pour déterminer la tem-pérature moyenne des gaz chauds en fonction du temps dans leparking. En considérant que 11 véhicules sont susceptibles debrûler successivement, le taux de dégagement de chaleur globalest donné par la figure 12. Sur cette figure est également indi-quée la courbe simplifiée utilisée pour les calculs (courbe enpointillée).

À partir de l’action thermique définie soit par une courbeflux-temps (méthode de feu localisé) soit par une courbetempérature-temps (modèle de zone), le champ de tempéra-ture dans les éléments de structure a été déterminé à l’aidedu logiciel de transfert thermique aux éléments finis TASEF[17].

La température moyenne de la couche chaude est donnéeen fonction du temps sur la figure 13. La valeur maximalede 400 °C pour la couche chaude confirme l’hypothèse quela propagation du feu ne pourra s’effectuer qu’entre véhi-cules voisins puisque cette température n’est pas suffisantepour conduire à un embrasement généralisé des véhiculesprésents.

Fig. 12 – Taux de dégagement de chaleur de 11 véhicules

Fig. 13 – Température moyenne de la couche de gaz chauds,dans le parking en fonction du temps

L’incendie se propageant à un total de 11 véhicules, deuxsituations extrêmes sont étudiées :

– lorsque les premiers véhicules participent au développementdu feu : étude du portique entre les deux premiers véhicules ;

– lorsque les derniers véhicules participent au développementdu feu : étude du portique entre les deux derniers véhicules.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

temps (min)

tem

péra

ture

(°C

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

temps (min)

tauxded�gagementdechaleur(M

W)

Portique situé entre les deux premiers véhicules

Dans le cas de la poutre de ce portique, la figure 14 donnela valeur du flux global maximal définissant l’action thermiquesur la poutre lorsque les véhicules localisés au voisinage de lapoutre participent à l’incendie. Avant cet instant, l’action ther-mique est définie par la courbe température-temps présentéeci-dessus. La figure 15 donne le flux maximal de chaque véhi-cule, dont la somme représente le flux global. On remarqueque les 8 derniers véhicules ne représentent qu’une très faiblecontribution.

Fig. 14 – Flux Global maximum

Fig. 15 – Flux issu de chaque véhicule

On remarque que seules les trois premières voitures ontune influence significative sur le flux thermique global. Enoutre, la température moyenne des gaz de la couche chaude,au loin du feu, est relativement faible comparée aux tempéra-tures obtenues dans la poutre lorsque trois véhicules sontconsidérés.

La figure 16 donne la température moyenne en fonction dela distance à l’extrémité de la poutre. Dans cette application, latempérature moyenne de la couche chaude n’a pas été prise encompte par souci de simplification. En effet, à un temps donné,l’action thermique est représentée par la valeur maximale entreles actions localisée et généralisée. L’action thermique locali-sée étant prépondérante, la prise en compte de la températurede la couche chaude n’aura d’effet qu’en phase de refroidisse-ment pour faire tendre la température de l’acier vers 350 °C à2 h 30. Cette dernière n’a donc aucun effet sur les déforméesmaximales.

La partie supérieure du poteau, proche des voitures en feu,atteint une température de 600 °C à 31 minutes.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

temps(min)

flux

(kW

/m2)

véhicule 1

véhicule 2

véhicule 3

véhicule 4

véhicule 5

véhicule 6

0

20

40

60

80

100

120

0 10080604020 120

temps (min)

Flu

x th

erm

ique

(kW

/m2 )

12 Application de l’ingénierie de la sécurité incendie à un parc à voitures en superstructure

Construction Métallique, n° 1-2001

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Fig. 16 – Température moyenne dans la poutre en fonction du temps

Portique situé entre les deux derniers véhicules

Concernant le portique situé entre les deux derniers véhi-cules, la figure 17 donne le flux thermique relatif à chaquevéhicule, la somme ayant conduit au flux global appliqué àl’élément étudié. On remarque que pour une poutre située entreles véhicules 10 et 11, les 7 premiers véhicules ne présententqu’une action thermique quasi négligeable et que le véhicule 8n’a qu’une très faible contribution. L’effet thermique dû à lalocalisation du feu se réduit donc principalement à la contribu-tion des trois derniers véhicules.

Fig. 17 – Flux thermique issu de chaque véhicule

Fig. 18 – Température moyenne de la poutre à différentes distances

016m

d

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 40 80 120 160 200

temps (min)

tem

péra

ture

(°C

)

d=0 ou d=5d=2.5d>6

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

véhicule 4véhicule 5véhicule 6véhicule 7véhicule 8véhicule 9véhicule 10véhicule 11

temps (min)

Flu

x th

erm

ique

(kW

/m2 )

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Temps(min)

Tem

péra

ture

(°C

)

d=0

d=1.25

d=2.5

d=5

d=7

d=9

d=11

La figure 18 donne la température moyenne en fonction dela distance à l’extrémité de la poutre. La répartition de latempérature dans la section la plus échauffée de la poutre estdonnée sur la figure 19. La température de la couchemoyenne des gaz chauds a été prise en compte jusqu’à ce quel’action thermique due au feu localisé devienne prépondé-rante (lorsque le 8e véhicule a pris feu). Pour la section laplus chaude de la poutre (fig. 19), la semelle inférieureatteint 895 °C et la semelle supérieure 675 °C. Ainsi il existeun gradient de température, à l’instant des valeurs maxi-males, de 220 °C entre la semelle inférieure et la semellesupérieure.

Fig. 19 – Champ de température dans la sectionla plus chaude de la poutre

7. – VÉRIFICATION DU COMPORTEMENT

AU FEU DE L’OUVRAGE

Le comportement mécanique du portique présenté par lafigure 2 a été analysé. Le logiciel SISMEF [16] d’études desstructures mixtes en éléments finis développés au CTICM a étéutilisé.

Portique situé entre les deux premiers véhicules

En ce qui concerne le portique entre les véhicules 1 et 2(voir fig. 11) son dimensionnement et son chargement sontidentiques au portique entre les véhicules 10 et 11. En fonctiondes températures déterminées, les déformées obtenues sont pré-sentées sur les figures 20 et 21.

Lors de l’échauffement localisé le déplacement vertical duportique augmente de manière progressive jusqu’à, environ,32 minutes d’incendie. Ensuite, le portique se rétracte progres-sivement avec la réduction de la température du portique. Laflèche maximale atteinte est de 435 mm. Toutefois cette flèchemaximale ne représente que 1/37e de la portée de la poutre et lastabilité globale du portique est assurée pendant toute la duréede l’incendie.

X

Y

0 0.1 0.2 0.30

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

temperature843.625793.25742.875692.5642.125591.75541.375491440.625390.25339.875289.5239.125188.75138.375

D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao 13

Construction Métallique, n° 1-2001

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Fig. 20 – Évolution du déplacement vertical en fonctiondu temps de la poutre au-dessus des voitures en feu du portique

entre les véhicules 10 et 11

Fig. 21 – Déformée du portique entre les véhicules 1 et 2 soumisà un feu de 11 voitures auprès du poteau

Portique situé entre les deux derniers véhicules

Les résultats obtenus, qui concernent la situation la plusdéfavorable d’un incendie à l’avant-dernier niveau, sont illus-trés dans les figures 22 et 23.

Dans un premier temps la déformée est due à la températurede la couche chaude supérieure. Puis lorsque les voitures depart et d’autre de la poutre sont atteintes par l’incendie (entre120 et 150 minutes), l’échauffement de la poutre s’accroîtconduisant ainsi à une augmentation de sa flèche mais la stabi-lité du portique n’est pas mise en cause. Finalement, avecl’extinction du feu des dernières voitures, l’échauffement duportique diminue ainsi que le déplacement du portique.

Fig. 22 – Évolution du déplacement vertical en fonction du tempsde la poutre au-dessus des voitures en feu du portique

entre les véhicules 10 et 11

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temps (min)

Dép

lace

men

t ve

rtic

al ∆

V (

mm

)

YX

∆V

YX

Déformée du portique courant à 30 minutes

Exagération de la déformée : 5

-500

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Temps (min)

Dép

lace

men

t ve

rtic

al ∆

V (

mm

)

YX ∆V

Fig. 23 – Déformée du portique soumis à un feu de 11 voitures auprèsdu poteau entre les véhicules 10 et 11

En comparaison avec le scénario précédent, la déformationplus faible de la poutre est due à la conjonction de 3 facteursprincipaux :

– le gradient thermique est plus faible (donc effet bilamemoins prononcé),

– la température de la semelle inférieure est légèrement plusfaible (donc perte de résistance moins importante),

– la température en tête de poteau est également légèrementplus faible (donc plus grande rigidité).

Concernant les deux derniers facteurs, il est considéré que ledébit calorifique des véhicules 10 et 11 sont identiques, alorsque celui des véhicules 1 et 2 sont quelque peu différents. Eneffet, seul le premier véhicule ne subit pas de préchauffage(voir tableau 3).

8. – CONCLUSION

L’étude réalisée et présentée dans le présent document a faitl’objet d’un avis de chantier rédigé par le CTICM en tant quelaboratoire agréé par le ministère de l’Intérieur, dans le cadrede l’arrêté du 3 août 1999.

Le parking SCETA PARC permet l’accueil de 124 véhi-cules. La répartition des places de stationnement montre queseuls 11 véhicules peuvent participer successivement au déve-loppement du feu.

Des scénarios impliquant 1, 2 et 3 voitures, ainsi qu’un scé-nario maximaliste défini par un feu de 11 véhicules participantsuccessivement au développement du feu ont donc été considé-rés. L’hypothèse que tous ces véhicules étaient de classe 3(type 406, Laguna, Mondeo) a été de plus retenue. À partir deces scénarios, le comportement au feu de la structure principaledu parking SCETA PARC a été vérifié.

Il apparaît que ce parking est stable au feu pour chacun desscénarios d’incendie concernés.

Ce comportement est dû :

– d’une part, à la nature du parc de stationnement qui est ensuperstructure et très largement ventilé sur ses quatre faces,

– d’autre part, à la conception de la structure du parc, qui anécessité :• le surdimensionnement les poutres mixtes (accroissement

d’une poutre mixte de section IPE 360 en une poutre mixtede section IPE 400),

• le surdimensionnement des poteaux (accroissement d’unpoteau HEA 160 en acier de qualité S235 en un poteau desection HEB 240 en acier S355),

YX

Déformée du portique courant à 138 minutes

Exagération de la déformée : 5

14 Application de l’ingénierie de la sécurité incendie à un parc à voitures en superstructure

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• la modification des assemblages poteau-poutre (passaged’un assemblage articulé à un assemblage rigide),

• la surélévation des hauteurs entre niveaux (accroissementde la hauteur des niveaux du parking de 3,00 m à 3.20 deniveau à niveau).

En comparaison à une approche conventionnelle, fondée surl’incendie conventionnel, une telle démarche d’ingénierie de lasécurité incendie a donc permis d’optimiser les dispositionsstructurelles afin d’atteindre un niveau de sécurité satisfaisant,sans qu’il soit nécessaire d’appliquer une protection sur les élé-ments de structure.

À la suite d’une modification du plan d’urbanisation autourde la gare SNCF de Lille, ce parking n’a pas été construit.Néanmoins, une démarche identique d’ingénierie de sécuritéincendie a été appliquée à un parc de stationnement de moinsde 250 places, actuellement en cours de construction à Auber-villiers, en région parisienne.

9. – REMERCIEMENTS

Nous remercions les sociétés Goba et Sceta-park pour les-quelles cette étude a été réalisée.

Nous remercions également la Direction de la Défense et dela Sécurité Civiles, en particuliers MM Téphany et Descombeset le Lt Cl Auffredou, d’avoir fait part de leurs remarques etpermis à ce projet d’être étudié au sein de la Commission Cen-trale de Sécurité (CCS) et du Comité d’Étude et de Classifica-tion des Matériaux contre le danger d’Incendie (CECMI) duministère de l’intérieur.

Le recours à l’avis de la CCS, dans le cadre du projet, ayantété possible grâce à la démarche du Service Départemental deSécurité et de Secours de Lille.

10. – RÉFÉRENCES

[1] «Development of design rules for steel structures subjec-ted to natural fires in closed car parks ». CECA Agree-ment 7210. Final report, March 1997.

[2] «Development of design rules for steel structures subjec-ted to natural fires in large compartments ». CECAAgreement 7210. Final report, March 1997.

[3] Ptchelinstchev A., Hasemi Y. et al – «Flame geometryeffects on the buoyant plumes from turbulent diffusionflames » Fire science and Technology, Vol 4 n°1, 1984.

[4] Wamatsu T., Hasemi Y. et al – «Experimental study onthe heating mechanism of steel beam under a ceilingexposed to a localized fire » Asiaflam’s 95, Hong Kong,1995.

[5] OTUA-CTICM – «Essais d’incendie dans un grandvolume» Parc de la Villette – Paris – numéro spécialL’acier pour construire.

[6] H. Leborgne – «Simulation expérimentale d’incendieslocalisés dans un grand volume ». Halle 1B, Parc desExpositions de la porte de Versailles, CTICM, rapportd’essai 94-R-242, mai 1994.

[7] Norme XP ENV 1991-2-2 (Eurocode 1 - D.A.N. part2.2 : Actions en cas d’incendie). Février 1995.

[8] Norme XP ENV 1993-1-2 (Eurocode 3 - D.A.N., partie 1-2 :Calcul du comportement au feu des structures en acier) –mai 1997.

[9] Norme XP ENV 1994-1-2 (Eurocode 4 - D.A.N. partie 1-2 :Calcul du comportement au feu des structures mixtes(acier + béton) - octobre 1994.

[10] CEN TC250 - Horizontal Group Fire. Document 99/130,Eurocodes – Fire Parts - «Proposal for a methodology tocheck the accuracy of the assessment methods » - Novem-ber 1999.

[11] D. Joyeux – «Study of theoretical calorific potential ofcars». CTICM, rapport INC - 95/131 - DJ, May 1995.

[12] Convention Européenne de la Construction Métallique.Sécurité incendie dans les parcs de stationnementouverts. Note Technique N° 75 - 1993.

[13] Parking Market Research Company. «Parking garageFires - A Statistical Analysis of Parking Garage Fires inthe United States ». 1986-1988, April 1992.

[14] D. Joyeux – «Statistiques sur les feux de parkings enFrance». CTICM - rapport INC – 99/1e – DJ/NB-IM.

[15] D. Joyeux – Méthode de calcul d’échauffement de struc-tures soumises à un feu localisé. CTICM, rapport INC –00/62 – DJ/IM - février 2000.

[16] G. Fouquet et B. Zhao – «SISMEF – Logiciel de simula-tion du comportement mécanique des structures métal-liques et mixtes (acier-béton) soumises à un échauffement– Présentation et justifications », CTICM, rapport INC-98/170-GF/IM - mai 1998.

[17] U. Wickström et E. Sterner – Tasef, Temperature Ana-lysis of Structures Exposed to Fire. Fire Technology SPreport (1990).

D. Joyeux, J. Kruppa et B. Zhao 15

Construction Métallique, n° 1-2001