Het erfgoed van de toekomst – Podiumkunstengebouw in Leuven

Les défis

Les interactions avec le patrimoine existant, le désir d’ouverture et l’utilisation polyvalente des différentes salles ont nécessité de mettre au point un concept de sécurité incendie conservatif adapté aux diverses fonctionnalités. La conception doit, par ailleurs, permettre d’accueillir un grand nombre de personnes tout en garantissant leur sécurité en cas d’incendie.

Il a donc fallu adopter dans un premier temps une approche prescriptive pour vérifier si la conception proposée satisfaisait à la législation applicable en matière de sécurité incendie (AR Normes de base, Code du bien-être au travail, VLAREM…). Les demandes de dérogation à ces réglementations ont ensuite été étayées au moyen d’une approche orientée sur les performances et plus précisément de simulations d’incendie et d’évacuation. Celles-ci ont notamment permis de valider la conception théorique de l’installation d’évacuation des fumées et de la chaleur (EFC) et d’évaluer le concept d’évacuation proposé pour le bâtiment.

Le Concept ASET/RSET

L’analyse de performances a été réalisée sur la base de simulations couplées d’incendie et d’évacuation (analyse ASET/RSET) en vue d’étudier le niveau de sécurité des personnes offert par le concept en cas d’incendie. 

ASET signifie Available Safe Egress Time, c’est-à-dire le délai avant l’apparition de conditions intenables pour la sécurité des personnes présentes. Cette durée est déterminée par l’analyse des résultats d’un modèle de propagation de l’incendie sur la base de critères de performances préétablis. Pour cette étude, on a eu recours à la Computational Fluid Dynamics (CFD), et plus particulièrement à l’outil Fire Dynamics Simulator (FDS). 

RSET signifie Required Safe Egress Time, c’est-à-dire le délai nécessaire pour évacuer. Cette durée est déterminée par les simulations d’évacuation réalisées. Les choix conservatifs opérés pour la mise au point du concept, aussi bien pour les simulations d’incendie que d’évacuation, permettent de considérer le projet comme sûr si ASET > RSET + marge de sécurité. 

Dans le cadre d’une conception basée sur les performances, il est crucial de bien définir les scénarios d’incendie représentatifs. Ceux-ci ont principalement été déterminés à partir d’une étude poussée de la littérature sur la sécurité incendie dans les salles de théâtre. L’étude de la littérature a permis de répertorier les possibles sources d’embrasement et localisations d’incendie, de même que le type de foyer d’incendie devant être utilisé dans le modèle de simulation (ex. taille, vitesse de propagation, réaction au feu).

Lors de la définition de scénarios d’incendie représentatifs, il est en outre crucial de définir des critères de performance conservatifs mais applicables, afin d’évaluer la sécurité des personnes dans le bâtiment. Dans le cadre de ce projet, la hauteur sans fumée du compartiment incendie a tout d’abord été examinée. Si celle-ci était inférieure à 2 m, il fallait examiner la température (moins de 60 °C) et la visibilité (plus de 10 m) à une hauteur de 2 m. Ces deux critères ont été contrôlés le long des voies d’évacuation durant toute la durée de l’évacuation.

Outre les simulations d’incendie, des simulations d’évacuation ont été réalisées, afin de déterminer le RSET. Tout le bâtiment a dû être modélisé à l’aide du logiciel Pathfinder. Celui-ci permet entre autres de réduire automatiquement la vitesse de marche en fonction de la largeur d’épaules, de la taille des personnes, de la densité locale et de la géométrie générale (portes, escaliers, pentes, etc.). La modélisation du bâtiment complet permet de tenir compte des utilisateurs présents dans tous les espaces publics et donc de repérer les zones critiques où des goulots d’étranglement peuvent apparaître.

Pour déterminer le RSET, il faut examiner tout le déroulement temporel depuis le déclenchement de l’incendie jusqu’à l’évacuation de la dernière personne hors du compartiment. Cette ligne du temps est subdivisée en plusieurs intervalles : le délai jusqu’à la détection (déterminé au moyen d’une simulation d’incendie), le déclenchement de l’alarme (déterminé dans les procédures prédéfinies), le délai de réponse et de préévacuation (intervalle entre le moment où la personne entend l’alarme et celui où elle commence à évacuer) et la durée d’évacuation (déterminée dans le modèle d’évacuation). 

Figure 2 : Ligne du temps ASET/RSET

Sur cette ligne du temps, le délai de réponse constitue un paramètre important, car il s’agit de l’une des hypothèses cruciales posées dans l’étude ASET/RSET. Ce délai de réponse est déterminé de différentes manières dans les directives (internationales) et règles de bonne pratique les plus courantes. Pour ce bâtiment, les délais de réponse de la norme britannique PD7974-6 ont été utilisés.^[1] Dans cette norme, le délai de réponse dépend notamment de la complexité du bâtiment et de la présence de personnel formé. Elle applique également une répartition normale avec des percentiles déterminés, ce qui rend la mesure plus réaliste.  

L’occupation du modèle d’évacuation a été basée sur l’occupation maximale attendue dans le bâtiment en cas de représentations simultanées. Deux scénarios principaux ont été mis au point : d’une part, le public est présent dans les grandes salles (ce scénario a été subdivisé en scénarios secondaires dépendant de la configuration de la salle, c’est-à-dire selon que le public est debout ou assis) et, d’autre part, lorsque ce même public se trouve dans le foyer.

Enfin, la durée d’évacuation a été définie sur la base des valeurs les plus conservatives pour les différentes itérations. Pour chaque itération, l’emplacement et le délai de réponse (au sein de la répartition normale) des personnes présentes ont été modifiés. L’exécution de plusieurs itérations permet de limiter l’incertitude inhérente à ces paramètres et de mieux en estimer l’influence sur les résultats.

Pourquoi opter pour une conception axée sur les performances ?

La réalisation à la fois de simulations d’incendie et de simulations d’évacuation permet de tenir compte des mesures de mitigation mises en œuvre. Par exemple, dans le modèle, le foyer d’incendie cesse d’évoluer si les sprinklers présents dans le compartiment sont activés. Il est aussi possible de déterminer quand l’incendie est détecté, car l’outil FDS permet de placer des détecteurs (de fumée) dans le modèle. Dans les simulations d’incendie, le système EFC ne s’activera qu’après la détection effective, ce qui permet d’étudier des conditions plus réalistes. Tout ceci permet de valider le système EFC présent dans les plus grandes salles et l’atrium, et de l’optimiser si la conception initiale semble insuffisante conformément à la norme NBN S21-208-1.

Figure 4: Impression de l’atrium

Outre l’optimisation du concept EFC, d’autres mesures compensatoires ont été élaborées par le biais d’une analyse de performances. Des scénarios d’utilisation spécifiques ont notamment été mis au point (Quelle occupation est autorisée dans le cadre de quelle utilisation ?) en ajoutant la charge calorifique présente aux conditions préalables. Des tests ont, en outre, été réalisés quant à la valeur ajoutée que pourrait offrir l’établissement d’un lien causal entre la détection d’un incendie et l’adaptation des installations techniques des scènes (ex. arrêt de la représentation et augmentation de l’intensité lumineuse).

Une analyse de performances donne donc la possibilité d’optimiser un concept de sécurité incendie développé sur la base des normes, en décelant ses points critiques. Simuler des scénarios d’incendie importants et réaliser différentes itérations de simulations d’évacuation permet d’aboutir à un concept de sécurité incendie solide. Cela donne aussi la flexibilité d’étayer les dérogations au cadre légal en prouvant un niveau de sécurité incendie équivalent ou supérieur. 

Stijn Mertens

Jensen Hughes

https://www.jensenhughes.com/europe/belgie

Références

[1]        E. Standards, “PD 7974-6:2019 Application of fire safety engineering principles to the design of buildings Human factors. Life safety strategies. Occupant evacuation, behaviour and condition (Sub-system 6),” https://www.en-standard.eu. https://www.en-standard.eu/pd-7974-6-2019-application-of-fire-safety-engineering-principles-to-the-design-of-buildings-human-factors-life-safety-strategies-occupant-evacuation-behaviour-and-condition-sub-system-6/