Sécurité incendie
1. Notions de base sur le comportement d’un incendie
1.1. Développement d'un incendie
Un incendie est un feu indésirable. Trois éléments sont nécessaires au départ d’un incendie :
- du combustible;
- de l'oxygène,
- une source de chaleur pour provoquer la réaction de combustion.
Le développement d’un incendie se caractérise par trois phases :
- la phase de croissance : une fois déclaré, un foyer d’incendie local peut se développer rapidement ou lentement. Cela dépend de l’apport d’oxygène à la source, de la nature et de la distribution du combustible par rapport à la source et de la propagation de la chaleur autour de la source. Si le foyer continue à s’étendre, la température dans le compartiment d’incendie augmente progressivement et une couche de fumée se forme, monte et s’étend sous le toit ou le plafond de tout le compartiment. Cette couche devient plus épaisse et plus chaude et cette chaleur se propage par rayonnement à tout ce qui se trouve à l’intérieur du compartiment. Les matériaux contenant de la cellulose (papier, carton, mobilier) pris dans la fumée peuvent s’enflammer spontanément à partir de 300 °C. Les matériaux contenant de la cellulose qui se trouvent sous la couche de fumée peuvent prendre feu spontanément à cause du rayonnement de la couche de fumée lorsque celui-ci est de 15 kW/m², ce qui correspond à une température de 500 à 650 °C de la couche de fumée. À ce moment, l’incendie peut donc s’étendre partout en même temps dans le compartiment d’incendie : c’est l’embrasement. À l’inverse, si l’apport d’oxygène est insuffisant ou si la chaleur peut être correctement évacuée, la température et le rayonnement dans le compartiment d’incendie seront insuffisants et il n’y aura pas d’embrasement ;
- la phase d’incendie : après l’embrasement, l’incendie n’est plus local, mais est généralisé dans le compartiment d’incendie. On parle alors d’un incendie complètement développé. Désormais la température augmente rapidement. Si la ventilation est insuffisante, l’oxygène sera rapidement consumé et beaucoup de gaz inflammables partiellement brûlés seront présents dans l’espace. On parle alors d’un incendie contrôlé par l’oxygène ou contrôlé par la ventilation. Un incendie contrôlé par l’oxygène se caractérise par des flammes qui sortent des ouvertures du compartiment d’incendie. Celles-ci sont formées par les gaz partiellement brûlés qui, en sortant, se mélangent à nouveau à l’oxygène et se consument. Si la ventilation est suffisante, une plus grande partie du combustible brûlera que lors d’un incendie contrôlé par l’oxygène et la température augmentera davantage. Dans ce cas, le facteur limitatif de cet incendie est le dégagement de gaz inflammables par le combustible. Cela dépend de la nature du combustible et de l’ampleur de sa surface extérieure. On parle alors d’un incendie contrôlé par le combustible. Si la ventilation est très importante, la chaleur sera rapidement évacuée vers l’extérieur à travers les ouvertures de ventilation et la température sera moins élevée ;
- la phase d’extinction : dans chaque incendie, le combustible s’épuise à un moment donné. L’embrasement diminue et la température redescend. En gros, on estime que l’intensité d’un incendie diminue lorsque 70 % de tout le combustible est brûlé. La durée d’un incendie dépend donc de la quantité totale de combustible, mais également de la rapidité à laquelle celui-ci se consume.
1.2. Comportement de l’acier en cas d’incendie
L’acier est un matériau ininflammable. L’acier ne brûle pas et ne dégage ni chaleur, ni fumée. Cependant, à des températures comme celles que l’on peut rencontrer en cas d’incendie dans un bâtiment, l’acier perd une partie de sa résistance et de sa rigidité. Lorsque l’acier atteint une température de 400 °C, la résistance commence à diminuer et il ne subsiste que 10 % de cette résistance à 800 °C.
N’importe quelle résistance au feu peut être atteinte en prenant les bonnes mesures. En outre, l’acier offre une grande sécurité pour les raisons suivantes:
- l’acier est un matériau de construction prévisible. Contrairement à certains autres matériaux de construction comme la maçonnerie et le béton, les caractéristiques intrinsèques de l’acier à haute température sont déterminées précisément et il n’existe que de faibles variations ;
- l’acier est aussi un matériau de construction déformable. À haute température, tous les matériaux subissent des déformations thermiques importantes. Ces déformations engendrent des charges supplémentaires dans la construction. Pour reprendre ces déformations et ces charges, un matériau ne doit pas tant être résistant, mais surtout déformable. Contrairement à un matériau friable, comme le béton par exemple, l’acier en est parfaitement capable ;
- l’acier prévient par d’importantes déformations avant de céder éventuellement. Normalement, les pompiers et autres services de secours peuvent déduire de l’évolution des déformations si le bâtiment est sur le point de s’écrouler. La rupture friable et soudaine, qui peut se produire avec le béton et les constructions en maçonnerie par exemple, est très rare dans le cas de constructions en acier ;
- l’acier est un matériau facilement quantifiable. Les Eurocodes concernant le calcul de la résistance au feu de l’acier sont basés sur des décennies de recherches scientifiques poussées. Le comportement dans la construction est bien connu et tous les phénomènes possibles sont prévisibles avec précision. Le risque qu’une autre forme de rupture que celle prévue lors de la conception se produise est de ce fait très réduit dans le cas des constructions en acier.
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