Phénoménologie d’incendie d’entrepôt
Dans un bâtiment logistique, l’incendie peut rapidement devenir un phénomène de grande ampleur. Les produits stockés, les emballages, les palettes, les racks et les hauteurs de stockage peuvent générer un feu très puissant, avec un fort dégagement de chaleur et de fumées. Le panache chaud se développe dans le volume, alimente la couche de fumées sous toiture et expose progressivement la charpente, les portiques, les poutres et les poteaux à des agressions thermiques élevées.
Ces feux sont souvent longs, difficiles à maîtriser et fortement dépendants de la configuration du bâtiment : surface des cellules, compartimentage, désenfumage, ventilation, nature du stockage, présence ou non de moyens d’extinction automatique… Cette phénoménologie spécifique, susceptible de durer plusieurs heures, a un impact fort sur le comportement au feu, avec un risque preponderant d’effondrement de la structure. 
La question principale devient donc : si la structure perd une partie de sa résistance, comment se produit la ruine ? L’effondrement reste-t-il localisé ? Se fait-il vers l’intérieur de la cellule en feu ? Peut-il entraîner une ruine en chaîne ou compromettre les parois séparatives ? Est-il compatible avec l’évacuation des personnes? C’est précisément le rôle d’une étude de mode de ruine.
Contexte réglementaire
En France, les entrepôts de stockage couverts relèvent notamment de la réglementation des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE), en particulier de la rubrique 1510. Les exigences applicables aux entrepôts logistiques sont notamment encadrées par l’arrêté du 11 avril 2017, modifié par l’arrêté du 24 septembre 2020.
Ce texte vise à assurer la mise en sécurité des personnes, la protection de l’environnement, la maîtrise des effets sur les tiers, la prévention de la propagation de l’incendie et les conditions d’intervention des services de secours. Il reconnaît également que, selon les dimensions, la configuration du bâtiment et les matières stockées, les secours peuvent être confrontés à une impossibilité opérationnelle de limiter la propagation d’un incendie.
Autrement dit, la réglementation n’impose pas une stabilité du bâtiment sur toute la durée du feu. Elle intègre qu’un incendie majeur puisse conduire à une ruine, dès lors que les objectifs essentiels sont respectés : évacuation, sécurité des intervenants, absence de ruine dangereuse vers l’extérieur, absence de ruine en chaîne et maintien du rôle des dispositifs de recoupement aussi longtemps que nécessaire.
Dans ce cadre, des études spécifiques sont réalisées permettant de vérifier si un bâtiment se comporte de manière acceptable en cas d’incendie réel. Parmi ces analyses, l’étude du mode de ruine d’une structure est centrale : elle permet de comprendre comment le bâtiment pourrait se déformer ou s’effondrer en cas d’incendie.
Les objectifs d’une étude spécifique de mode de ruine
Pour garantir le niveau de sécurité, l’objectif principal est de vérifier que, même en cas d’incendie important :
- les personnes ont le temps d’évacuer dans de bonnes conditions la zone concernée ;
- les secours peuvent intervenir dans des conditions compatibles avec leur sécurité ;
- le bâtiment ne s’effondre pas de manière brutale ou dangereuse (ruine en chaine intra-cellule) ;
- la ruine d’une cellule ou d’une zone ne provoque pas la ruine de tout le bâtiment (ruine en chaine inter-cellules) ;
- l’effondrement éventuel reste orienté de façon acceptable (absence de ruine vers l’extérieur) ;
- les parois séparatives, dispositifs de recoupement et bâtiments voisins ne sont pas directement compromis par le comportement de la structure.
Ces objectifs permettent de réduire les risques pour les occupants, les services d’intervention et les infrastructures voisines.
Le déroulement d’une étude de mode de ruine
Une étude de mode de ruine repose sur une démarche progressive : analyse du bâtiment, définition de scénarios d’incendie réalistes, simulation du développement du feu, analyse de l’évacuation et des conditions d’intervention, puis évaluation du comportement de la structure au feu. L’analyse tient compte du bâtiment réel : organisation des espaces, dimensions des cellules, type de stockage, principe structurel, matériaux, accès, évacuations, compartimentage et désenfumage.
Les scénarios d’incendie tiennent ensuite compte de la localisation du départ de feu, de la nature des produits stockés et de la disposition du stockage de marchandises. Les simulations numériques type CFD (Computational Fluid Dynamics) permettent d’estimer la montée en température, l’évolution du panache, du remplissage des fumées et l’influence des systèmes de désenfumage. L’étude vérifie entre autre que les occupants peuvent évacuer avant que la structure ne devienne critique, et fournit des éléments utiles à l’appréciation des conditions d’intervention.
Enfin, le comportement thermo-mécanique de la structure est analysé : échauffement, dilatation, déformations, perte de résistance, flambement ou instabilités. La simulation de l’effondrement en fonction du temps et des agressions thermiques permet alors d’apprécier si la ruine éventuelle reste compatible avec les objectifs de sécurité, ou si des adaptations sont nécessaires : renforcement, protection incendie, amélioration du compartimentage…
Exemple d’étude spécifique de mode de ruine
Selon l’endroit où le feu démarre (au centre de la cellule, en bordure ou dans un coin) les effets sur la structure peuvent être différents : déformations localisées, dilatations thermiques, affaissement de certaines zones, stabilité globale plus ou moins affectée. Il est donc d’usage d’envisager des départs de feu sur différentes localisation plausibles, et de representer le développement et la propagation du feu.
Les figures suivantes illustrent un exemple de mode de ruine d’un bâtiment de plain-pied en structure métallique de type poteaux-poutres. La modélisation est réalisée dans un environnement tridimensionnel et met en évidence les principaux éléments structurels ainsi que leurs dispositifs de stabilité.
L’analyse met en évidence la nécessité de considérer plusieurs scénarios de localisation de départ de feu afin d’évaluer de manière robuste le comportement au feu de la structure. Elle vérifie ainsi un comportement au feu de la structure maîtrisé : pas de ruine en chaîne, pas d’effondrement vers l’extérieur et une cohérence avec les objectifs réglementaires.
En résumé
- Les feux de bâtiments industriels logistiques sont des feux de grande ampleur, puissants et difficiles à maîtriser.
- Dans ces conditions, l’étude de comportement au feu ne peut pas garantir que la structure restera stable jusqu’à l’extinction totale.
- L’étude spécifique de mode de ruine vise à démontrer que le comportement global du bâtiment reste acceptable évacuation possible, conditions d’intervention appréciées, absence de ruine en chaîne et maîtrise des effets sur les zones voisines.
- Ces études spécifiques sont généralement calculatoires et font l’objet d’une démarche complète permettant de verifier la compatabilté du comportement au feu de la structure avec les objectifs de sécurité.
Les prestations d’Efectis visent à démontrer le niveau de sécurité de ce type d’ouvrage. Le recours à Efectis c’est par ailleurs faire appel à un laboratoire reconnu Tiers Expert dans le domaine des Installations Classées Pour l’Environnement (ICPE).
Références
- Arrêté du 11 avril 2017 relatif aux prescriptions générales applicables aux entrepôts couverts soumis à la rubrique 1510, modifié notamment par l’arrêté du 24 septembre 2020.
- Documentation Fire Dynamics Simulator (FDS), NIST – User’s Guide et Technical Reference Guide.
- CFAST – Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport – User’s Guide et Technical Reference Guide.
- NF EN 1993-1-2 et Annexe Nationale – Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-2 : règles générales – Calcul du comportement au feu.
- SAFIR – User’s manual for SAFIR 2019, J.-M. Franssen.
- LENAS – Logiciel de simulation du comportement mécanique des structures métalliques soumises à un incendie.
- LS-DYNA – Theory Manual et Keyword User’s Manuals, version R15.
