Manuel des tunnels routiers

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9.2. La résistance au feu des structures

La résistance au feu d'une structure peut être caractérisée par le temps écoulé entre le début d'un incendie et le moment où la structure n'assure plus sa fonction suite à une déformation inacceptable ou à un effondrement.

Le Chapitre 7 "Critères de conception pour la résistance au feu des structures " du rapport technique 2007 05.16.B "Systèmes et Equipements pour la maîtrise des incendies et fumées dans les tunnels routiers" synthétise les objectifs de la résistance au feu des structures en tunnel de la façon suivante :

  • les usagers se trouvant à l'intérieur du tunnel doivent pouvoir procéder à leur propre évacuation (auto-évacuation) ou pouvoir être aidés pour gagner un endroit sûr ;
  • les opérations de secours doivent être possibles dans des conditions sûres ;
  • des mesures de protection doivent être prises contre l'effondrement de la structure et la perte de biens tiers.

Un objectif supplémentaire est de limiter le temps pendant lequel la circulation sera perturbée par les réparations suite à un incendie.

Une vue générale du sujet a été traitée dans le Chapitre VII.4 "La résistance au feu des structures" du rapport technique 1999 05.05.B "La maîtrise des incendies et des fumées dans les tunnels routiers".

La résistance au feu des structures est décrite par rapport à différentes courbes température-temps. La figure 9.2-1 montre la courbe ISO 834, la courbe hollandaise RWS, la courbe allemande ZTV et une courbe française d'hydrocarbure "majorée", HCinc, dans laquelle lestempératures sont multipliées par un facteur de 1300/1100 par rapport à la courbe de base des hydrocarbures (HC) de l'Eurocode 1 Partie 2-2.

Fig. 9.2-1: Courbes température-temps pour les normes ISO HCinc, ZTV et RWS (Routes/Roads 324)

Les critères de conception pour la résistance au feu en tunnel ont fait l'objet d'un accord entre l'association mondiale de la route (AIPCR) et l'International Tunneling Association, tels que présentés dans l'Article "Critères de conception AIPCR pour la résistance au feu des structures de tunnels routiers" (R/R 324 - 2004), et publié en tant que recommandation AIPCR dans le Chapitre 7 "Critères de conception pour la résistance au feu des structures" du rapport technique 2007 05.16.B. Un résumé des propositions est présenté dans le Tableau 9.2-2.

Tableau 9.2-2 : Recommandations AIPCR et AITES
  Structure principale Structures secondaires (4)
Type de trafic Immergée ou sous/dans une superstructure Tunnel en terrain instable Tunnel en terrain stable Tranchée couverte Gaines de ventilation (5) Issues de secours vers l'air libre Issues de secours vers un autre tube Abris (6)
Voitures
Camionnettes
ISO
60 min
ISO
60 min
Voir note (2) Voir note (2) ISO
60 min
ISO
30 min
ISO
60 min
ISO
60 min
Camions
Citernes
RWS/HCinc
120 min (1)
RWS/HCinc
120 min (1)
Voir note (3) Voir note (3) ISO
120 min
ISO
30 min
RWS/HCinc
120 min
RWS/HCinc
120 min (7)

Notes

  1. Une durée de 180 min peut être nécessaire pour une densité de trafic très importante de camions transportant des matières combustibles.

  2. La sécurité n'est pas un critère et ne demande aucune résistance au feu (autre que éviter un effondrement progressif). Prendre en compte d'autres objectifs peut conduire aux exigences suivantes :

    • ISO 60 min dans la plupart des cas

    • pas de protection du tout si une protection de la structure serait trop onéreuse comparée aux coûts et inconvénients de travaux de réparation après un incendie (par exemple couverture légère pour une protection contre le bruit).

  3. La sécurité n'est pas un critère et ne demande aucune résistance au feu (autre que éviter un effondrement progressif). Prendre en compte d'autres objectifs peut conduire aux exigences suivantes :

    • RWS/HCinc 120 min si une forte protection est requise pour la conservation des biens (par ex. tunnel sous un bâtiment) ou à cause d'une grande influence sur le réseau routier

    • ISO 120 min dans la plupart des cas, lorsque cela permet de limiter les dommages sur les biens pour un coût raisonnable

    • aucune protection du tout si une protection de la structurel serait trop onéreuse comparée aux coûts et inconvénients de travaux de réparation après un incendie (par exemple couverture légère pour une protection contre le bruit).

  4. Autres structures secondaires : à définir au cas par cas.

  5. Dans le cas d'une ventilation transversale.

  6. Les abris doivent être reliés avec l'extérieur.

  7. Une durée plus longue peut être envisagé si le trafic de camions transportant des matières combustibles est très important et si l'évacuation des abris n'est pas possible dans les 120 minutes.

Les conséquences d'une défaillance auront une influence sur les exigences de résistance. Ceci dépend du type de tunnel. Dans un tunnel immergé, par exemple, un effondrement localisé peut provoquer l'inondation du tunnel entier, tandis qu'un effondrement localisé dans une tranchée couverte peut avoir un impact très limité. Une exigence de base est que l'effondrement en chaîne est à éviter et que les systèmes longitudinaux vitaux, tels que l'alimentation électrique ou les câbles de communication, ne soient pas coupés.

Les matériaux utilisés en tunnel impliquent plusieurs précautions de sécurité incendie. Le Paragraphe VII.3 "Réaction au feu des matériaux" du rapport 1999 05.05.B "La maîtrise des incendies et fumées dans les tunnels routiers" traite des propriétés des revêtements de tunnels creusés avec ou sans renforcement par béton armé. L'intensité de la chaleur générée pendant un incendie majeur peut provoquer la perte de la fonction de structure porteuse du béton armé. La fonction isolation d'une protection résistante au feu peut être utilisée pour prévenir les dommages précoces à la structure. La résistance au feu de l'ensemble de la construction (type et épaisseur des armatures/précontraintes, protection supplémentaire, etc.) doit être prise en considération.

L'écaillage du béton est provoqué par des différences de température et de dilatation. Cela provoque un danger pour les armatures qui sont plus facilement exposées aux températures élevées. En général, ça ne présente pas un danger pour l'évacuation des personnes, mais pourrait s'avérer dangereux pour les services de lutte contre l'incendie. Plusieurs types de protections résistantes au feu peuvent être utilisés pour diminuer le risque et les effets de l'écaillage bien que ce risque ne puisse jamais être totalement éliminé à cause des hautes températures qui peuvent apparaitre.

Il faut examiner la résistance au feu du système de ventilation afin que ses performances de conception ne soient pas affectées par une défaillance. Il faut donc examiner les conséquences d'un effondrement local d'une gaine de ventilation en cas d'incendie.

Les sorties de secours ne sont utilisées que pendant la première phase de l'incendie afin d'évacuer les personnes. Il doit être possible de les utiliser pendant au moins 30 minutes. Dans le cas où ces chemins sont aussi empruntés par les équipes de secours, ce délai peut être plus important.

Pour éviter la propagation de l'incendie vers un tube voisin ou vers une sortie de secours, les niches de sécurité ainsi que les équipements situés entre deux les tubes doivent rester intacts pendant un délai prédéfini. Toutes les portes de secours et la construction environnante, y compris l'encadrement des portes, doivent résister au feu pendant une exposition d'au moins 30 minutes. Pour une porte située entre deux tubes de circulation, une résistance beaucoup plus longue est exigée, par exemple 1 ou 2 heures.

Références

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