2 - Description du système "risque incendie / bâtiment"
L'approche systémique est à la base de la description du bâtiment vis à vis d'une finalité qui est le risque d'incendie.
Les différents sous-systèmes retenus pour cette approche sont représentés sur la Figure suivantes. Ce sont :
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Le sous-système Bâtiment ;
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Le sous-système « occupants » ;
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Le sous-système « service d'intervention » ;
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Le sous-système « environnement ».
Le sous-système Principal Bâtiment
Ce sous-système Bâtiment se décompose en deux sous-systèmes en interaction qui permettent de définir la propagation des fumées (sous-système « propagation ») tout en suivant les effets des différents organes de sécurité (sous-système « alerte/détection/protection »).
Le sous-système Propagation
Le sous-système propagation est utilisé pour analyser l'évolution de l'incendie depuis son déclenchement jusqu'à la fin du scénario de développement du feu, qui pourra être soit un temps défini (on étudie le scénario de feu pendant 20 min par exemple), soit l'atteinte d'un événement (feu généralisé, décès multiples).
Pour faire cette étude, nous avons besoin des informations suivantes :
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lieu où s'est déclenché l'incendie ;
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caractéristiques du foyer (intensité, loi d'évolution) ;
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conditions de propagation d'un local à un autre.
Les conditions de propagation dépendent de l'état des éléments définissant les limites du local vers l'extérieur (murs et fenêtres) et vers les autres locaux (cloisons et portes). Les états initiaux des portes et fenêtres (ouvertes ou fermées) et l'évolution au cours du scénario doivent être connus. On définit donc des conditions de rupture ou de destruction des ouvrants liées aux conditions dans le local. Il faut aussi tenir compte de l'ouverture des ouvrants par les occupants, notamment en cas d'évacuation d'une pièce. Dans une première approche, les cloisons et les murs ayant des caractéristiques telles que leur tenue au feu est bien supérieure à celle des ouvrants, il faut s'intéresser avant tout aux seuils de rupture des ouvertures, fenêtres et portes pour ce qui concerne la survie des occupants.
Par exemple, ils peuvent être définis ainsi :
« TZH correspond à la température de la zone haute. Dans notre modèle, nous définissons deux zones une zone basse, à température ambiante, et une zone haute à la température des gaz chauds. La limite entre les deux zones est ZD, hauteur de discontinuité. »
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Fenêtres :
TZH > 200°C1 et ZD < Zlinteau lorsqu'il s'agit de simple vitrage, il y a rupture dans un délai de 1à 5 minutes après que ce seuil soit atteint.
Nous supposons qu'avec du double vitrage, le seuil est de 600°C.
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Portes :
Seuil de début de pyrolyse à TZH>250°C (et ZD<Zporte) ; la porte sera détruite entre 5 et 15 min (tir aléatoire sur la vitesse de destruction). Si l'ouverture (porte) a été détruite, elle ne pourra plus être fermée.
Pour l'étude de la ruine de l'ouvrage, il est alors nécessaire de prendre en compte les seuils de comportement des murs, cloisons et planchers.
Le sous-système Alerte/détection/protection
Le sous-système « alerte/détection/protection » permet de tenir compte des différents éléments de sécurité du bâtiment. Il peut s'agir :
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de la détection qui a pour objectif de déceler et signaler, le plus tôt possible, la naissance d'un incendie, afin de réduire le délai de mise en oeuvre de mesures adéquates de lutte contre l'incendie. Cette installation permet la mise en sécurité d'une zone, au niveau des fonctions suivantes :
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Le compartimentage,
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L'évacuation des occupants,
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Le désenfumage,
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L'extinction automatique,
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La mise en arrêt de certaines installations techniques.
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de l'alarme qui est un avertissement donné au personnel (et au public dans certains cas), par un signal sonore et / ou visuel à l'intérieur de l'établissement. C'est en fait l'ordre d'évacuer rapidement le bâtiment. L'alarme peut être restreinte, dans ce cas, un signal sonore et visuel prévient le poste de sécurité (soit la direction ou le gardien, soit le personnel désigné à cet effet) lors de la naissance d'un sinistre. Elle peut aussi être générale et, dans ce cas, la diffusion du signal sonore est faite à tous les occupants du bâtiment ;
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de l'alerte qui est la retransmission vers les services de secours publics. Elle est transmise en général par le téléphone ;
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des moyens d'extinctions comme les Robinets d'Incendie Armés (RIA), les extincteurs, les sprinklers. Le déclenchement des sprinklers a lieu: -
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quand la température de la zone haute dépasse les 68°C ;
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avec une constante de temps comprise entre 80 et 120 secondes pour le type de sprinklers standard.
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Les conséquences sur le système sont les suivantes: -
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lorsque les sprinklers se déclenchent dans le local du foyer, l'intensité de celui-ci est diminuée par l'énergie absorbée par l'eau. Une tête de sprinkler a un débit de 80 l/min. En tenant compte uniquement de la chaleur latente de l'eau (2200 KJ/kg), on aura une diminution de l'énergie produite dans le local source de 2 900 KJ/s par tête de sprinkler ;
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Si les sprinklers se déclenchent dans une autre zone, leur effet est à définir (travail ultérieur).
Le sous-système occupants
Le sous-système « occupants » permet de représenter le flux des personnes présentes dans le bâtiment et leurs conditions de survie. Il représente principalement l'évacuation des personnes, c'est à dire la mise à l'abri d'un danger imminent du personnel et du public, en les dirigeant vers une zone de sécurité qui sera souvent l'extérieur. L'évacuation est l'objectif essentiel de la sécurité des personnes.
Dans le cas d'un incendie, le temps qui s'écoule entre le début de l'incendie et la fin de l'évacuation, délai appelé "délai d'évacuation", doit être inférieur au "délai de survie" des personnes se trouvant dans le bâtiment. Ces délais sont influencés par la conception architecturale des cheminements, les mesures et moyens de protection en place et l'organisation de la sécurité.
L'analyse du délai d'évacuation est complexe et dépend non seulement des conditions matérielles, mais aussi du comportement des occupants. Dans cette approche, la vision simplifiée de cet aspect des choses est la suivante :
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Pour que les occupants évacuent, il est nécessaire qu'ils soient alertés, soit par le système d'alerte lié à la détection, soit par la présence de fumée dans le local où ils sont. Il faudra donc prendre en compte plusieurs délais :
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Le temps d'information : Délai nécessaire à la découverte du sinistre (détection automatique, rondes...) ;
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Le temps d'alerte et de mise en mouvement : Délai dû à la transmission de l'alerte vers les équipes de sécurité, à la reconnaissance des lieux et aux premières mesures de sécurité prises.
A partir de la prise de conscience de la nécessité d'évacuer, un temps plus ou moins long va exister avant le début effectif de l'évacuation.
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Les personnes sont considérées comme sauvées quand elles atteignent l'extérieur du système modélisé.
Des paramètres influent sur l'évaluation effectuée, tels que l'instant de déclenchement du sinistre (jour de la semaine, heure), le nombre de personnes présentes dans chaque local en fonction du temps ou le temps de réaction des personnes. Il serait aussi plus réaliste de prendre en compte des seuils de dommages corporels différents en fonction de la température et des conséquences sur les personnes. On pourrait utiliser différentes zones comme sur la Figure suivante (b) qui correspondraient à différents niveaux de gravité des conséquences sur les personnes. De la zone verte, indemnes, à la zone rouge décès, en passant par la jaune, légèrement blessés, et l'orange, incapacitation. Ces différentes zones ont été élaborées à l'aide de la Figure suivante (a).
Comme ces chiffres sont élaborés pour une température uniforme de la zone, ils ne prennent pas en compte les paramètres de notre étude qui considèrent comme zone chaude uniquement la zone haute, enfumée.
On définira donc des conditions de tenabilité pour les personnes avec deux seuils : -
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Un seuil d'évacuation (TZH<185°C et ZD<1.80m) qui signifie qu'en deçà de ce seuil les personnes sont encore capables d'évacuer. On prendra un délai de 1 à 5 secondes pour l'évacuation proprement dite entre l'instant où la personne est alertée et sa sortie du local type bureau et de 2 à 10 secondes pour la sortie du local type couloir.
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Un seuil de dommages corporels, qui une fois dépassé, peut entraîner le décès des personnes (TZH>195°C et ZD<1.60m). La gravité des conséquences sera définie en fonction du temps d'exposition :
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De 0 à 30 s : légèrement blessé ;
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De 30 à 300 s : incapacitation ;
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De 300 à 600 s : décès.
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Le sous-système Service d'intervention
Le sous-système « service d'intervention » contient tous les éléments de la procédure d'intervention des services de secours, depuis l'appel jusqu'à l'intervention.
Dans cette approche, nous supposons que le service d'intervention est prévenu au moment de l'alerte et qu'il peut intervenir dans un délai à fixer, généralement compris entre 10 et 20 minutes.
Le sous-système Environnement
Le sous-système « environnement » permet de représenter tout ce qui est à l'extérieur du système analysé, qu'il s'agisse aussi bien de routes, de parkings, de lotissements, de voie ferrée, de rivière , ... et de toutes les contraintes qui sont liées à ces éléments.
