Confinement des feux par compartimentage

Planification du bâtiment et du site

Les travaux d'ingénierie de sécurité incendie doivent commencer tôt dans la phase de conception car les exigences de sécurité incendie influencent considérablement l'aménagement et la conception du bâtiment. De cette façon, le concepteur peut incorporer des dispositifs de sécurité incendie dans le bâtiment de manière beaucoup plus efficace et plus économique. L'approche globale tient compte à la fois des fonctions et de l'aménagement intérieurs du bâtiment, ainsi que de l'aménagement extérieur du site. Les exigences normatives des codes sont de plus en plus remplacées par des exigences fonctionnelles, ce qui signifie qu'il existe une demande accrue d'experts dans ce domaine. Dès le début du projet de construction, le concepteur du bâtiment doit donc contacter des experts en incendie pour élucider les actions suivantes :

• décrire la problématique incendie propre au bâtiment

• décrire différentes alternatives pour obtenir le niveau de sécurité incendie requis

• analyser le choix du système en termes de solutions techniques et d'économie

• créer des présomptions pour des choix de systèmes optimisés sur le plan technique.

L'architecte doit utiliser un site donné dans la conception du bâtiment et adapter les considérations fonctionnelles et techniques aux conditions particulières du site qui sont présentes. De la même manière, l'architecte doit tenir compte des caractéristiques du site pour prendre des décisions sur la protection contre les incendies. Un ensemble particulier de caractéristiques du site peut influencer de manière significative le type de protection active et passive suggéré par le consultant en incendie. Les caractéristiques de conception doivent tenir compte des ressources locales de lutte contre l'incendie disponibles et du temps nécessaire pour atteindre le bâtiment. Le service d'incendie ne peut pas et ne devrait pas être tenu de fournir une protection complète aux occupants et aux biens du bâtiment ; il doit être assisté par des défenses anti-incendie actives et passives du bâtiment, afin de fournir une protection raisonnable contre les effets du feu. En bref, les opérations peuvent être regroupées en gros comme le sauvetage, la lutte contre les incendies et la conservation des biens. La première priorité de toute opération de lutte contre l'incendie est de s'assurer que tous les occupants sont sortis du bâtiment avant que des conditions critiques ne se produisent.

Conception structurelle basée sur la classification ou le calcul

Un moyen bien établi de codifier les exigences de protection contre l'incendie et de sécurité incendie pour les bâtiments consiste à les classer par types de construction, en fonction des matériaux utilisés pour les éléments structuraux et du degré de résistance au feu offert par chaque élément. La classification peut être basée sur des essais au four conformément à la norme ISO 834 (l'exposition au feu est caractérisée par la courbe température-temps standard), une combinaison d'essais et de calculs ou par calcul. Ces procédures identifieront la résistance au feu standard (capacité à remplir les fonctions requises pendant 30, 60, 90 minutes, etc.) d'un élément structurel porteur et/ou de séparation. La classification (en particulier lorsqu'elle est basée sur des essais) est une méthode simplifiée et conservatrice et est de plus en plus remplacée par des méthodes de calcul à base fonctionnelle prenant en compte l'effet des incendies naturels pleinement développés. Cependant, des essais au feu seront toujours nécessaires, mais ils peuvent être conçus de manière plus optimale et être combinés avec des simulations informatiques. Dans cette procédure, le nombre de tests peut être considérablement réduit. Habituellement, dans les procédures d'essai au feu, les éléments structurels porteurs sont chargés à 100 % de la charge de conception, mais dans la réalité, le facteur d'utilisation de la charge est le plus souvent inférieur à cela. Les critères d'acceptation sont spécifiques à la construction ou à l'élément testé. La résistance au feu standard est le temps mesuré pendant lequel l'élément peut résister au feu sans défaillance.

Une conception optimale de l'ingénierie incendie, équilibrée par rapport à la gravité prévue de l'incendie, est l'objectif des exigences structurelles et de protection contre l'incendie dans les codes modernes basés sur les performances. Celles-ci ont ouvert la voie à la conception d'ingénierie incendie par calcul avec prédiction de la température et de l'effet structurel dus à un processus d'incendie complet (le chauffage et le refroidissement ultérieur sont pris en compte) dans un compartiment. Les calculs basés sur les incendies naturels signifient que les éléments structurels (importants pour la stabilité du bâtiment) et l'ensemble de la structure ne peuvent pas s'effondrer pendant tout le processus d'incendie, y compris le refroidissement.

Des recherches approfondies ont été effectuées au cours des 30 dernières années. Différents modèles informatiques ont été développés. Ces modèles utilisent la recherche fondamentale sur les propriétés mécaniques et thermiques des matériaux à des températures élevées. Certains modèles informatiques sont validés par rapport à un grand nombre de données expérimentales, et une bonne prédiction du comportement structurel au feu est obtenue.

Compartimentation

Un compartiment coupe-feu est un espace à l'intérieur d'un bâtiment s'étendant sur un ou plusieurs étages qui est fermé par des éléments de séparation de telle sorte que la propagation du feu au-delà du compartiment est empêchée pendant l'exposition au feu correspondante. Le compartimentage est important pour empêcher le feu de se propager dans des espaces trop grands ou dans tout le bâtiment. Les personnes et les biens à l'extérieur du compartiment coupe-feu peuvent être protégés par le fait que le feu s'éteint ou brûle de lui-même ou par l'effet retardateur des éléments de séparation sur la propagation du feu et de la fumée jusqu'à ce que les occupants soient secourus vers un lieu sûr.

La résistance au feu requise par un compartiment dépend de sa destination et de l'incendie attendu. Soit les éléments de séparation entourant le compartiment doivent résister à l'incendie maximal prévu, soit contenir l'incendie jusqu'à ce que les occupants soient évacués. Les éléments porteurs du compartiment doivent toujours résister au processus d'incendie complet ou être classés à une certaine résistance mesurée en termes de durées, égale ou supérieure à l'exigence des éléments de séparation.

Intégrité structurale lors d'un incendie

L'exigence pour maintenir l'intégrité structurelle pendant un incendie est d'éviter l'effondrement structurel et la capacité des éléments de séparation à empêcher l'inflammation et la propagation des flammes dans les espaces adjacents. Il existe différentes approches pour fournir la conception de la résistance au feu. Il s'agit de classifications basées sur un essai standard de résistance au feu comme dans la norme ISO 834, une combinaison d'essais et de calculs ou uniquement un calcul et la prédiction informatique de la procédure basée sur les performances basée sur une exposition réelle au feu.

Finition intérieure

La finition intérieure est le matériau qui forme la surface intérieure exposée des murs, des plafonds et du sol. Il existe de nombreux types de matériaux de finition intérieure tels que le plâtre, le gypse, le bois et les plastiques. Ils remplissent plusieurs fonctions. Certaines fonctions du matériau intérieur sont acoustiques et isolantes, ainsi que protectrices contre l'usure et l'abrasion.

La finition intérieure est liée au feu de quatre manières différentes. Il peut affecter la vitesse d'accumulation du feu jusqu'aux conditions de contournement, contribuer à l'extension du feu par la propagation des flammes, augmenter le dégagement de chaleur en ajoutant du combustible et produire de la fumée et des gaz toxiques. Les matériaux qui présentent des taux élevés de propagation des flammes, contribuent à alimenter un incendie ou produisent des quantités dangereuses de fumée et de gaz toxiques ne seraient pas souhaitables.

Mouvement de fumée

Dans les incendies de bâtiments, la fumée se déplace souvent vers des endroits éloignés de l'espace d'incendie. Les cages d'escalier et les cages d'ascenseur peuvent devenir enfumées, bloquant ainsi l'évacuation et inhibant la lutte contre l'incendie. Aujourd'hui, la fumée est reconnue comme le principal tueur en cas d'incendie (voir figure 1).

Figure 1. La production de fumée d'un incendie.

Les forces motrices du mouvement de la fumée comprennent l'effet de cheminée naturel, la flottabilité des gaz de combustion, l'effet du vent, les systèmes de ventilation alimentés par ventilateur et l'effet de piston d'ascenseur.

Lorsqu'il fait froid à l'extérieur, il y a un mouvement ascendant de l'air dans les gaines des bâtiments. L'air dans le bâtiment a une force flottante car il est plus chaud et donc moins dense que l'air extérieur. La force de flottabilité fait monter l'air dans les puits des bâtiments. Ce phénomène est connu sous le nom de l'effet de tirage. La différence de pression entre le puits et l'extérieur, qui provoque le mouvement de la fumée, est illustrée ci-dessous :

De

_{= la différence de pression de l'arbre vers l'extérieur}

g = accélération de la pesanteur

= pression atmosphérique absolue

R = constante des gaz de l'air

_{= température absolue de l'air extérieur}

= température absolue de l'air à l'intérieur de la gaine

z = élévation

La fumée à haute température d'un incendie a une force de flottabilité en raison de sa densité réduite. L'équation de la flottabilité des gaz de combustion est similaire à l'équation de l'effet de cheminée.

En plus de la flottabilité, l'énergie libérée par un incendie peut provoquer un mouvement de fumée dû à l'expansion. L'air circulera dans le compartiment coupe-feu et de la fumée chaude sera distribuée dans le compartiment. En négligeant la masse ajoutée du combustible, le rapport des débits volumétriques peut simplement être exprimé comme un rapport de température absolue.

Le vent a un effet prononcé sur le mouvement de la fumée. L'effet de piston de profondeur ne doit pas être négligé. Lorsqu'une cabine d'ascenseur se déplace dans une gaine, des pressions transitoires sont produites.

Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) transportent la fumée pendant les incendies de bâtiments. Lorsqu'un incendie se déclare dans une partie inoccupée d'un bâtiment, le système CVC peut transporter la fumée vers un autre espace occupé. Le système CVC doit être conçu de manière à ce que les ventilateurs soient arrêtés ou que le système passe en mode de fonctionnement spécial de contrôle des fumées.

Le mouvement de la fumée peut être géré par l'utilisation d'un ou plusieurs des mécanismes suivants : compartimentation, dilution, circulation d'air, pressurisation ou flottabilité.

Évacuation des occupants

Conception de sortie

La conception de l'évacuation doit être basée sur une évaluation de l'ensemble du système de protection contre l'incendie d'un bâtiment (voir figure 2).

Figure 2. Principes de sécurité de sortie.

Les personnes qui évacuent un bâtiment en feu sont influencées par un certain nombre d'impressions lors de leur fuite. Les occupants doivent prendre plusieurs décisions lors de l'évasion afin de faire les bons choix dans chaque situation. Ces réactions peuvent varier considérablement, selon les capacités physiques et mentales et les conditions des occupants du bâtiment.

Le bâtiment influencera également les décisions prises par les occupants par ses voies d'évacuation, ses panneaux de signalisation et les autres systèmes de sécurité installés. La propagation du feu et de la fumée aura le plus fort impact sur la façon dont les occupants prennent leurs décisions. La fumée limitera la visibilité dans le bâtiment et créera un environnement intenable pour les personnes évacuées. Le rayonnement du feu et des flammes crée de grands espaces qui ne peuvent pas être utilisés pour l'évacuation, ce qui augmente le risque.

Lors de la conception des moyens d'évacuation, il faut d'abord se familiariser avec la réaction des personnes en cas d'incendie. Les schémas de déplacement des personnes doivent être compris.

Les trois étapes du temps d'évacuation sont le temps de notification, le temps de réaction et le temps d'évacuation. Le délai de notification dépend de la présence ou non d'un système d'alarme incendie dans le bâtiment ou de la capacité de l'occupant à comprendre la situation ou la manière dont le bâtiment est divisé en compartiments. Le temps de réaction dépend de la capacité de l'occupant à prendre des décisions, des propriétés de l'incendie (comme la quantité de chaleur et de fumée) et de la façon dont le système d'évacuation du bâtiment est prévu. Enfin, le temps d'évacuation dépend de l'endroit où se forment les foules dans le bâtiment et de la façon dont les gens se déplacent dans diverses situations.

Dans des bâtiments spécifiques avec des occupants mobiles, par exemple, des études ont montré certaines caractéristiques reproductibles des flux de personnes sortant des bâtiments. Ces caractéristiques d'écoulement prévisibles ont favorisé les simulations et la modélisation informatiques pour faciliter le processus de conception de l'évacuation.

Les distances de parcours d'évacuation sont liées au risque d'incendie du contenu. Plus le danger est élevé, plus la distance à parcourir jusqu'à une sortie est courte.

Une sortie sûre d'un bâtiment nécessite un chemin d'évacuation sûr de l'environnement de l'incendie. Par conséquent, il doit y avoir un certain nombre de moyens d'évacuation bien conçus et d'une capacité adéquate. Il devrait y avoir au moins un autre moyen d'évacuation étant donné que le feu, la fumée et les caractéristiques des occupants, etc., peuvent empêcher l'utilisation d'un moyen d'évacuation. Les moyens d'évacuation doivent être protégés contre le feu, la chaleur et la fumée pendant le temps d'évacuation. Ainsi, il est nécessaire d'avoir des codes de construction qui tiennent compte de la protection passive, en fonction de l'évacuation et bien sûr de la protection incendie. Un bâtiment doit gérer les situations critiques, qui sont données dans les codes concernant l'évacuation. Par exemple, dans les codes du bâtiment suédois, la couche de fumée ne doit pas descendre en dessous

1.6 + 0.1H (H est la hauteur totale du compartiment), rayonnement maximum 10 kW/m² de courte durée et la température de l'air respirable ne doit pas dépasser 80 °C.

Une évacuation efficace peut avoir lieu si un incendie est découvert tôt et que les occupants sont alertés rapidement avec un système de détection et d'alarme. Une marque appropriée des moyens de sortie facilite sûrement l'évacuation. Il y a aussi un besoin d'organisation et d'exercice des procédures d'évacuation.

Comportement humain pendant les incendies

La façon dont on réagit lors d'un incendie est liée au rôle assumé, à l'expérience antérieure, à l'éducation et à la personnalité; la menace perçue de la situation d'incendie ; les caractéristiques physiques et les moyens d'évacuation disponibles à l'intérieur de la structure ; et les actions des autres qui partagent l'expérience. Des entretiens détaillés et des études sur 30 ans ont établi que les cas de comportement non adaptatif ou de panique sont des événements rares qui se produisent dans des conditions spécifiques. La plupart des comportements lors d'incendies sont déterminés par l'analyse de l'information, ce qui entraîne des actions coopératives et altruistes.

On constate que le comportement humain passe par un certain nombre d'étapes identifiées, avec la possibilité de divers itinéraires d'une étape à la suivante. En résumé, le feu est considéré comme ayant trois étapes générales :

1. L'individu reçoit des signaux initiaux et enquête ou interprète mal ces signaux initiaux.
2. Une fois l'incendie apparent, l'individu tentera d'obtenir de plus amples informations, contactera d'autres personnes ou partira.
3. L'individu devra ensuite faire face au feu, interagir avec les autres ou s'échapper.

L'activité avant le feu est un facteur important. Si une personne est engagée dans une activité bien connue, par exemple prendre un repas au restaurant, les implications sur le comportement ultérieur sont considérables.

La réception du signal peut être fonction de l'activité avant l'incendie. Il y a une tendance aux différences entre les sexes, les femmes étant plus susceptibles d'être les destinataires des bruits et des odeurs, bien que l'effet ne soit que léger. Il existe des différences de rôle dans les réponses initiales au signal. Dans les incendies domestiques, si la femelle reçoit le signal et enquête, le mâle, lorsqu'on le lui dit, est susceptible de "jeter un coup d'œil" et de retarder d'autres actions. Dans les grands établissements, le signal peut être un avertissement d'alarme. Les informations peuvent provenir d'autres personnes et se sont révélées inadéquates pour un comportement efficace.

Les individus peuvent ou non se rendre compte qu'il y a un incendie. La compréhension de leur comportement doit tenir compte du fait qu'ils ont correctement défini leur situation.

Lorsque le feu a été défini, l'étape de « préparation » a lieu. Le type particulier d'occupation est susceptible d'avoir une grande influence sur la manière exacte dont cette étape se développe. L'étape « préparer » comprend dans l'ordre chronologique « instruire », « explorer » et « retirer ».

L'étape « acte », qui est l'étape finale, dépend du rôle, de l'occupation, du comportement et de l'expérience antérieurs. Il peut être possible d'effectuer une évacuation précoce ou une lutte efficace contre l'incendie.

Construire des systèmes de transport

Les systèmes de transport du bâtiment doivent être pris en compte lors de la phase de conception et doivent être intégrés à l'ensemble du système de protection contre les incendies du bâtiment. Les dangers associés à ces systèmes doivent être inclus dans toute étude de planification et de protection contre les incendies avant un incendie.

Les systèmes de transport des bâtiments, tels que les ascenseurs et les escaliers mécaniques, rendent les immeubles de grande hauteur réalisables. Les cages d'ascenseur peuvent contribuer à la propagation de la fumée et du feu. D'autre part, un ascenseur est un outil nécessaire pour les opérations de lutte contre l'incendie dans les immeubles de grande hauteur.

Les systèmes de transport peuvent contribuer à des problèmes de sécurité incendie dangereux et compliqués car une cage d'ascenseur fermée agit comme une cheminée ou un conduit de fumée en raison de l'effet de cheminée de la fumée chaude et des gaz du feu. Cela entraîne généralement le mouvement de la fumée et des produits de combustion des niveaux inférieurs vers les niveaux supérieurs du bâtiment.

Les immeubles de grande hauteur présentent des problèmes nouveaux et différents pour les forces de lutte contre les incendies, notamment l'utilisation des ascenseurs en cas d'urgence. Les ascenseurs ne sont pas sécuritaires en cas d'incendie pour plusieurs raisons :

1. Les personnes peuvent appuyer sur un bouton de couloir et devoir attendre un ascenseur qui peut ne jamais répondre, perdant ainsi un temps d'évacuation précieux.
2. Les ascenseurs ne donnent pas la priorité aux appels de cabine et de couloir, et l'un des appels peut être au niveau de l'incendie.
3. Les ascenseurs ne peuvent pas démarrer tant que les portes de l'ascenseur et de la gaine ne sont pas fermées, et la panique pourrait entraîner l'encombrement d'un ascenseur et le blocage des portes, ce qui empêcherait ainsi la fermeture.
4. La puissance peut échouer pendant un incendie à tout moment, entraînant ainsi un piégeage. (Voir figure 3)

Figure 3. Exemple de message d'avertissement pictographique pour l'utilisation d'un ascenseur.

Exercices d'incendie et formation des occupants

Un marquage approprié des moyens d'évacuation facilite l'évacuation, mais n'assure pas la sécurité des personnes en cas d'incendie. Des exercices de sortie sont nécessaires pour effectuer une évasion ordonnée. Ils sont particulièrement nécessaires dans les écoles, les établissements de conseil et de soins et les industries à haut risque. Des exercices pour les employés sont nécessaires, par exemple, dans les hôtels et les grandes entreprises. Des exercices de sortie doivent être effectués pour éviter toute confusion et assurer l'évacuation de tous les occupants.

Tous les employés doivent être chargés de vérifier la disponibilité, de compter les occupants lorsqu'ils sont à l'extérieur de la zone d'incendie, de rechercher les traînards et de contrôler la rentrée. Ils doivent également reconnaître le signal d'évacuation et connaître l'itinéraire de sortie qu'ils doivent suivre. Des itinéraires principaux et alternatifs doivent être établis et tous les employés doivent être formés pour utiliser l'un ou l'autre itinéraire. Après chaque exercice de sortie, une réunion des gestionnaires responsables doit être organisée pour évaluer le succès de l'exercice et résoudre tout type de problème qui aurait pu survenir.

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