4 - Simulation et évaluation des conséquences

L'objectif de la simulation consiste à dérouler un scénario de développement du feu à partir des données recensées dans les deux étapes précédentes, la description du système et la définition des scénarios de départ de feu.

Un scénario de départ de feu s'arrête lorsque l'ouvrage est détruit ou l'incendie maîtrisé. La simulation du déroulement de l'incendie permet de déduire les conséquences en terme de gravité sur les biens, les personnes, et d'une manière générale par rapport aux enjeux fixés.

Cependant, nombre de ces données sont en fait aléatoires : la nature, l'emplacement et le moment de démarrage du premier foyer (jour ou nuit), l'état des ouvertures (porte ouverte ou fermée lors du démarrage de l'incendie), le moment de percement d'une cloison, l'instant de déclenchement d'une alarme ... Les données aléatoires sont ainsi à associer à des densités temporelles de probabilité (moment de rupture d'une porte ), ou bien à des probabilités d'occurrence (par exemple, l'allumage d'un foyer considéré).

Ainsi le but de la simulation ne consiste pas à simuler un seul déroulement de départ de feu, de manière déterministe, mais à prendre en compte le caractère aléatoire des données, pour simuler des milliers, voire des millions d'histoires du même départ de feu. Par exemple, dans une première histoire la porte coupe-feu 2h cédera au bout de 2h15, dans une autre histoire au bout de 1h59, les services de secours arriveront sur les lieux 12 minutes après le départ de feu dans le premier cas, dans un autre 15 minutes après, etc.

Cette simulation, de type Monte Carlo, basée sur le déroulement d'un grand nombre d'histoires permettra de produire des probabilités d'occurrence de certains événements tels que décès dans l'escalier, blessé grave dans les bureaux, destruction du bâtiment, etc.

« La description du modèle sera décrite plus en détail dans le chapitre "modélisation". »

En termes d'outils, les réseaux de pétri temporisés sont utilisés pour décrire les différents systèmes, associés à un outil de simulation de Monte Carlo pour calculer un grand nombre d'histoires à partir de tirages aléatoires sur les différentes données.

Cette analyse se fait au regard de l'étude des risques encourus dans le bâtiment selon les objectifs initialement fixés. A l'aide de la simulation et de l'évaluation des conséquences des scénarios de développement du feu, il est possible de comparer les probabilités d'occurrence des événements indésirables aux objectifs en plaçant un bilan de l'évaluation obtenue dans les grilles « probabilité X gravité » définies.

• L'exemple suivant, limité aux conséquences sur les personnes, montre les probabilités d'occurrence par rapport à quatre niveaux de gravité fixé dans les objectifs.

Ce premier tableau retourne le résultat d'une simulation sur la base du calcul de 2000 histoires de déroulement du même scénario de départ de feu. Par exemple dans le local 3, il y a décès des personnes dans 89% des cas, incapacitation dans 7% et blessures légères dans 4%.

Dans un second temps, le calcul des fréquences résulte de la probabilité d'occurrence de l'événement non souhaité pour ce départ de feu, multipliée par la probabilité de ce scénario de départ de feu simulé qui a conduit à ce résultat ( ici 2 10 -4).

Par exemple dans le local 3, la probabilité de décès est de 1.78 10-4.

Ces résultats ont été placés sur la grille probabilité x Gravité des personnes élaborée lors de la définition des objectifs de risques. Il apparaît alors clairement, dans ce cas, que le local 3 ne satisfait pas les objectifs visés.

L'intérêt premier de la simulation réside dans la détection des points faibles dans le bâtiment qui entraînent des risques importants (cf. figure ci-dessus). Dans ce premier cas, les résultats obtenus sont toujours critiquables, et il faut les aborder avec beaucoup de sens critique.

Le second intérêt est de pouvoir tester la mise en place de mesures correctives qui permettront de diminuer le risque. Il s'agit alors d'intervenir sur la description du système, pour introduire des modifications, puis de relancer la simulation. La comparaison des résultats avant et après prend alors tout son sens : l'analyse des résultats ne se fait plus en valeur absolue,  mais sur une évolution des probabilités d'occurrences d'événement.

L'exemple suivant illustre cette problématique. Il s'agit de l'étude d'impact de sprinklers et d'un système d'alarme. La Figure suivante décrit l'évolution des conditions dans les locaux et les conséquences sur les occupants. On peut dans un premier temps comparer ces résultats à ceux de la configuration initiale, sans sprinklers, sans alarme.

Ce type de simulation permet d'analyser l'impact sur les objectif visés, par exemple, le système d'alarme permet d'intervenir essentiellement sur l'objectif préserver les vies, alors que le sprinkler intervient essentiellement dans la préservation des biens. (dans cet exemple).

L'installation d'un système d'alarme n'a pas d'impact sur les conditions dans les différents locaux. En effet, les courbes des températures et des hauteurs libres de fumée sont identiques à la configuration initiale ( non présentée) pour la hauteur libre de fumée et pour l'évolution des températures. Les conséquences sur les biens resteront donc inchangées. L'impact du système d'alarme est uniquement sur les personnes qui évacuent plus rapidement du bâtiment. Il n'y a plus personne au bout de 40s environ.

L'installation d'un système de sprinkler permet de rapidement éteindre le foyer. Les conséquences sur les biens sont fortement diminuées et concentrées dans le local source (local 1). Les personnes présentes dans le bâtiment soit ont évacué (personnes présentes dans le local 1), soit sont restées dans leur bureau (personnes présentes dans le local 3) sans être inquiétées par l'incendie qui a été confiné et maîtrisé dans le local 1.

Le troisième cas étudié, cumule l'installation des sprinklers et du système d'alarme. On peut remarquer que toutes les personnes ont pu évacuer rapidement le bâtiment grâce au système d'alarme. Les sprinklers comme dans le cas précédent permettent de maîtriser et de confiner le feu dans le local source et donc de préserver les autres locaux.

Des actions correctives peuvent être envisagées par rapport à tous les éléments modélisés. Par exemple, il est possible d'agir sur le système bâtiment, tel que présenté sur l'exemple ci-dessus, mais il est aussi envisageable d'agir sur le sous-système occupant, c'est à dire le comportement des personnes par des exercices de formations, ou le sous-système Service d'intervention en renforçant le rôle des services de sécurité internes, etc.