Comprendre la particularité des feux de façades

Assurance incendie

Construction. Les images tragiques de l’incendie de la tour de Grenfell à Londres ont porté la problématique des feux de façades auprès du grand public. Le troisième séminaire international sur les feux de façades se tenait à Paris du 25 au 27 septembre 2019. Il était l’occasion de revenir sur une problématique qui impacte de nombreux pays dans le monde, quelles que soient les réglementations.

Incendie d’IGH

Comment, alors que les avancées techniques et sécuritaires se succèdent à un rythme soutenu, un incendie dans un IGH, celui de la tour Grenfell à Londres, peut-il conduire à tel bilan humain ? Le 14 juin 2017, près de 80 personnes disparaissaient dans cet incendie, l’un des plus meurtriers d’Europe.

Le sujet n’est pourtant pas nouveau. Plusieurs autres sinistres ont déjà montré la dangerosité des feux de façades : en France, l’incendie de la tour Mermoz à Roubaix (Face au Risque n° 486, octobre 2012) est souvent cité et, à l’étranger, on pense notamment à plusieurs incendies à Dubaï, dont les immeubles The Address (Face au Risque n° 521, mars 2016) et The Torch.

Avec les développements de l’isolation par l’extérieur et la volonté de pousser la construction vers des bâtiments efficaces d’un point de vue énergétique, de nouveaux types de feux sont apparus : inflammation soudaine, effet cheminée, sinistre sautant d’un étage à l’autre par l’extérieur…

Cette vague s’est accompagnée de nouveaux matériaux ou composants, comme le bois qui permet d’envisager la construction d’immeubles de grande hauteur dans cette matière, particulièrement intéressante d’un point de vue écologique puisqu’elle est renouvelable et permet de stocker du carbone.

Une problématique internationale

Pour la NFPA, représentée lors du séminaire par Brigitte Messerschmidt, les incendies de façades sont bien un problème mondial comme le montre le retour d’expérience. Face à ces enjeux, une approche systémique doit être réalisée : l’immeuble doit être vu dans son environnement global et rien de ses fonctions vitales, ses accès, ses liens dans la ville… ne doit être négligé. Beaucoup de choses impactent la tenue au feu des bâtiments, y compris lorsque les lois sont différentes.

La NFPA propose ainsi un outil en ligne, l’outil Effect (Exterior Facade Fire Evaluation & Comparison Tool) qui permet de vérifier la conformité de la façade par rapport aux règles NFPA. Cependant, pour bien cerner la complexité du feu de façade, les données manquent. Il faudrait à la fois systématiser et harmoniser la recherche des causes d’incendie. Autre difficulté, d’un pays à l’autre, le terme immeuble ne renvoie pas toujours aux mêmes bâtiments.

Quelle est la taille d’un immeuble de grande hauteur, se demande ainsi Dionysis Kolaitis de l’université nationale technique d’Athènes. En général, en Europe, avance-t-il prudemment, les immeubles font 7 étages et/ou 23 mètres. Mais cela dépend fortement des réglementations nationales.

Comprendre le sinistre Grenfell par la modélisation

Si pour le néophyte, un feu de façade est toujours le même, dans l’expérimentation et la numérisation, les choses sont très complexes en fonction des rebords, du vide d’air à la construction ou, lors de l’incendie, de l’isolant utilisé, du revêtement recouvrant l’isolant, etc.

L’incendie de Grenfell a été l’occasion pour beaucoup de spécialistes et de lobby de décréter les causes de l’incendie : absence de sprinkleurs, déréglementation, mauvais isolant… des hypothèses dans le meilleur des cas qui ne résistent pas à l’examen méticuleux des faits, voire aux retours d’expérience.

Efectis, laboratoire spécialisé dans la science du feu, a travaillé pendant deux ans et travaille encore depuis sur la reconstruction du sinistre de la Grenfell Tower. Le projet, réalisé à la fois sur fonds propres et grâce à des mécènes issus de l’industrie, vise à établir de nombreuses données qui sont ensuite mises à disposition de manière libre et gratuite dans le domaine public, sous forme de publications scientifiques.

Pour Éric Guillaume, directeur général d’Efectis et intervenant lors de ces journées, l’avantage du laboratoire français est d’être totalement indépendant du processus juridique et médiatique qui se joue en Angleterre. « Loin de la polémique, nous cherchons à déterminer la contribution à l’incendie des matériaux, produits et systèmes. » D’ailleurs, les sponsors industriels n’ont pas leur mot à dire sur les résultats produits par l’équipe de chercheurs.

La reconstruction numérique du feu de la tour Grenfell est comparée à une base de données comprenant toutes les images et vidéos de l’incendie. Si le résultat est simple à comprendre, la manière dont les éléments, pris séparément puis ensemble, ont conduit au sinistre est très complexe à modéliser. Il ne s’agit pas d’additionner les éléments les uns après les autres mais bien de prendre en compte l’ensemble des éléments dans le bâtiment et d’étudier comment il a réagi, en incluant par exemple les interactions entre la façade et les appartements.

C’est ainsi que certaines simulations sur des ordinateurs dédiés ont nécessité plus d’un an de calcul. « Cela nous permet aussi de comprendre les limites de l’outil. » Les chercheurs mettent ainsi en évidence dans leurs travaux les zones d’ombre, là où par exemple de l’information est manquante et ce que des ordinateurs plus puissants et des données expérimentales nouvelles pourraient permettre à l’avenir de préciser.

Des réponses aux préjugés

Beaucoup de préjugés ont cependant pu être balayés grâce à ces travaux. Quelle qu’ait pu être l’origine du foyer, un réfrigérateur, une prise murale ou une cigarette, le feu dans l’appartement serait passé à travers la fenêtre et aurait pris sur la façade. En effet, la qualité et la disposition des vitrages ont joué un rôle majeur dans la progression du sinistre. Le faible degré de résistance au feu de la façade a également permis au feu de la façade de pénétrer dans les appartements et de les enflammer.

On a aussi beaucoup parlé de l’isolant. Assez étrangement, lors de modélisations, le changement de l’isolant par un isolant incombustible, comme la laine de roche, ne change absolument pas la progression du foyer sur la façade et l’inflammation de l’ensemble.

En effet, le vecteur de propagation ne venait pas de l’isolant mais des panneaux de composite aluminium- polyéthylène, extrêmement fine (de l’ordre de 4 mm). Le polyéthylène se comporte alors comme une bougie précise le directeur général d’Efectis. C’est la cause première de la propagation du feu.

La simulation numérique permet de faire varier à l’infini les scénarii et se révèle particulièrement utile pour la reconstitution et la mise en cause des responsabilités – au fur et à mesure que les hypothèses sont testées. Elle reste néanmoins très complexe pour atteindre ce niveau de détails.

La limite des essais de réaction au feu des produits

L’autre facette du problème vient des essais. La plupart des ceux réalisés aujourd’hui pour la réaction au feu des produits sont construits pour classer les produits les uns par rapport aux autres. C’est une démarche réglementaire et commerciale et ce n’est pas forcément pour donner des informations scientifiques suffisantes sur la tenue au feu d’une façade. D’ailleurs, ces essais sont couramment réalisés sur des échantillons. L’un des aspects les plus frappants entre le feu d’échantillon et le feu de façade est la montée en échelle. Si bien que les données issues de ces classements ne servent pas comme données d’entrée pour une modélisation.

D’autant que si la modélisation des feux de façade permet de vérifier des hypothèses après coup, elle s’avère compliquée à mettre en œuvre et peu probante lorsqu’il s’agit de se lancer dans des simulations prédictives d’une tenue de façade, d’un élément ou d’un composant.

La modélisation prédictive

Pour Nicolas Pinoteau du CSTB (Centre scientifique et technique du bâtiment) et organisateur des deux journées, c’est le principal problème aujourd’hui : « Nous ne sommes pas encore assez matures dans la modélisation prédictive, pour un emploi en ingénierie, or c’est là que se situe le marché. »

« L’un des grands messages qu’il faut retenir des workshops, c’est que la modélisation ne peut et ne doit pas vivre toute seule, poursuit l’expert du CSTB.

Photo2-The Address-Daniel Zimmermann-Flickr-Cc.jpg (500 750).

Avec le développement de l’isolation par l’extérieur, de nouveaux types de feux sont apparus. À Dubaï, le revêtement de la façade de oa tour The Adress a été détruit sur presque toute la hauteur lors de l’incendie de 2015.

Il faut favoriser le développement de liens entre les essais et la modélisation pouvant être employée pour effectuer et justifier des montées en échelles expérimentales. La modélisation d’un feu de façade, c’est l’assemblage de plusieurs verrous scientifiques (chimiques, thermiques et aérauliques) connectés les uns aux autres. Il y a ainsi de nombreux paramètres géométriques et physiques associés aux différentes zones étudiées : un feu intérieur se développe dans un local puis une sortie de flammes s’effectue à l’interface entre le local et la paroi extérieure et finalement, la propagation du feu extérieur s’effectue sur la façade. Tout cela est influencé par les systèmes constructifs (matériaux et géométries) employés avec, en particulier, la présence d’éléments “singuliers” comme des balcons, des fenêtres, qu’on ne maîtrise pas toujours à l’échelle souhaitée. »

L’un des problèmes de la modélisation vient des outils utilisés. Le logiciel FDS, largement utilisé en la matière, est un logiciel libre distribué par le Nist, le National Institute of Standards and Technology américain. Il a ses propres limites. Par exemple la représentation en dessous de 5 cm est très compliquée : soit il faut l’éviter, soit il faut considérer des temps de calcul très longs, incompatibles avec l’activité d’un bureau d’études où l’objectif est de pouvoir prendre une décision.

« Il y a plusieurs approches en termes de modélisation, complète Nicolas Pinoteau, avec d’un côté du spectre la nécessité de connaître la composition thermochimique précise des matériaux pour prédire la contribution au feu, et de l’autre côté des méthodes plus globales quantifiant la contribution énergétique apportée par un système de façade à l’incendie. Cet apport énergétique est souvent déterminé par reverse engineering ou par caractérisation. Bien que la première approche permette une compréhension fine des phénomènes à l’échelle du matériau, la deuxième approche semble aujourd’hui plus prometteuse en ingénierie pour hiérarchiser les choix architecturaux en façade vis-à-vis de la sécurité incendie. »

Un débat qui n’est pas encore tranché et qui verra sans doute dans les prochaines années les méthodes s’affiner.

 

 

 

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