Caractériser et optimiser la sécurité incendie des bâtiments : une obligation réglementaire, une exigence pour la protection des biens et des personnes. Pour caractériser le comportement au feu des matériaux et composants d'ouvrages, le CSTB réalise des essais au sein de sa plateforme Vulcain. Celle-ci réunit des laboratoires de résistance au feu et de réaction au feu agréés par le ministère de l'Intérieur (arrêté du 5 février 1959 modifié), et des équipements spécifiques. Grâce à la plateforme Vulcain, le CSTB accompagne les acteurs dans l'amélioration de la sécurité incendie des ouvrages au travers d'essais normalisés et accrédités COFRAC n°1-0301 (portée disponible sur www.cofrac.fr). Il réalise également des essais sur mesure dans le cadre de recherches, d'expertises ou d'études en ingénierie de sécurité incendie (ISI).
Sommaire
Pour garantir la sécurité incendie d'un ouvrage, les acteurs de la construction ont deux possibilités :
- respecter des exigences de performance définies par la réglementation, à l'échelle des composants du bâtiment ;
- mener une étude Ingénierie Sécurité Incendie (ISI) pour vérifier le niveau de sécurité incendie de l'ouvrage au regard de son usage.
Grâce à sa plateforme d'essais au feu Vulcain, située à Marne-la-Vallée et en s'appuyant sur son expertise en matière de sécurité incendie, le CSTB propose aux acteurs la démarche la plus adaptée à leurs besoins. Il réalise les essais normalisés pour attester des performances des matériaux et composants de l'ouvrage. Il peut aussi mener une étude ISI, en privilégiant une approche performancielle. Celle-ci permet notamment d'intégrer les innovations à l'échelle de l'ouvrage sans dégradation du niveau de sécurité.
Tester la résistance au feu
Le laboratoire de résistance au feu du CSTB détermine la durée pendant laquelle un élément de construction va satisfaire à sa fonction sous l'action d'un incendie. Le CSTB propose aux acteurs un large panel d'essais de résistance au feu au sein de son laboratoire de 2 500 m², comprenant 3 grands équipements et 4 installations secondaires.
Trois fours en particulier permettent de solliciter thermiquement les corps d'épreuve avec des courbes de température normalisées (ISO, HCM, etc.) ou non normalisées. Par ailleurs, des systèmes de chargements permettent d'appliquer des sollicitations mécaniques durant l'essai. À l'intérieur du four, des caméras endoscopiques enregistrent les observations visuelles durant l'essai. À l'extérieur du four, un système d'analyse d'image stéréo permet de déterminer les champs de déplacements/déformations des éléments selon 3 directions.
- Four Horizontal (four H) pour tester des corps d'épreuve jusqu'à 4 m de long et 3 m de large, ou sur des planchers d'une portée mécanique jusqu'à 5 m ;
- Four Vertical (four ISO) pour tester des corps d'épreuve jusqu'à 3 m de long et 3 m de haut ;
- Four Modulaire pour tester des corps d'épreuve de géométrie plane ou tridimensionnelle : éléments de hauteur jusqu'à 9 m, planchers d'une portée jusqu'à 7 m, assemblages complets.
Avec Vulcain, réaliser des essais R&D sur des ouvrages innovants
Étudier la résistance au feu d'ouvrages de taille importante ou de structure complexe (bâtiments, sites industriels, infrastructures de transport) suppose de prendre en compte des paramètres spécifiques. Le CSTB dispose pour cela d'un four unique en Europe. Grâce à sa modularité, il permet de réaliser des essais à forte valeur ajoutée sur des corps d'épreuve de grande taille ou de géometrie complexe. Dans sa configuration la plus grande, sa puissance totale est de 13,5 MW (soit 2 à 4 fois plus que la puissance de fours classiques). Il est aussi possible de coupler l'approche expérimentale et la simulation numérique, avec une métrologie adaptée pour une compréhension fine des phénomènes observés.
Par ailleurs, le CSTB dispose d'un four mobile pour tester la résistance au feu d'éléments ne pouvant pas être déplacés. Il effectue des essais in situ, par exemple sur les poteaux ou murs d'un site industriel, sur des éléments de tunnel, ou sur des joints de pénétration pour une centrale électrique.
Évaluer la réaction au feu
Dans son laboratoire de réaction au feu, le CSTB mesure la contribution (ou non) d'un élément de construction au développement d'un feu, notamment lors des 15 à 20 premières minutes (soit environ le temps d'évacuation des personnes et de l'intervention des sapeurs-pompiers).
Les prestations d'essais du laboratoire de réaction au feu peuvent être adaptées sur mesure aux besoins de recherche ou d'évaluation des acteurs, ou menées selon les réglementations européenne (Euroclasse) et française (classement M). Le laboratoire dispose pour cela de :
- deux bancs d'essai SBI (Single Burning Item) pour soumettre un produit à la chaleur et étudier son comportement ;
- un calorimètre pour mesurer le pouvoir calorifique d'un produit ;
- des panneaux radiants pour tester les revêtements de sol, et les toitures et couvertures ;
- un banc d'essai allumabilité pour tester l'inflammabilité d'un produit ;
- un four de non combustibilité.
Réaliser des essais spécifiques
Tester la propagation du feu par l'extérieur des façades
Le CSTB dispose d'un équipement spécifique pour qualifier la propagation du feu par l'extérieur des façades d'un immeuble réglementé (bâtiments d'habitation, établissements recevant du public (ERP), immeubles de grande hauteur).
Cet essai, dit essai LEPIR, consiste à solliciter une façade montée sur un local à 2 niveaux. Le foyer, constitué d'un bûcher, est situé dans la pièce du rez-de-chaussée. Le régime de l'incendie est piloté par l'intermédiaire d'ouvrants, situés dans le mur arrière du local, au rez-de-chaussée. La métrologie mise en œuvre consiste en des mesures de température et de flux radiatif.
Mesurer le débit calorifique d'objets de grandes dimensions
Le CSTB dispose à Saint-Yan, en Saône-et-Loire, d'une plateforme d'essais comportant une hotte calorimétrique. Cette installation permet d'évaluer le débit calorifique instantané d'objets de grande taille, soumis à une sollicitation thermique.
De par sa conception, elle offre la possibilité de réaliser des essais selon différents référentiels :
- essais de toiture selon la norme ISO 13784-1 ;
- essais de bardage et de revêtement intérieur (chambre ISO) selon la norme ISO 9705.
Cette plateforme permet aussi de mesurer le débit calorifique de différents objets combustibles (pneumatiques, armoires électriques, câbles, etc.).
Vérifier l'efficacité des systèmes de désenfumage
Organisme reconnu compétent en désenfumage par le ministère de l'Intérieur, le CSTB dispose d'un équipement mobile pour tester in situ l'efficacité de systèmes de désenfumage pour un ouvrage donné.
Développer des solutions de protection active
Évaluer un système d'aspersion par sprinkler ou brouillard d'eau
Les systèmes d'extinction automatique par sprinkler ou brouillard d'eau sont des systèmes de protection active qui visent à limiter la puissance du foyer, voire à l'éteindre. Ils s'intègrent dans une stratégie globale au service de la sécurité des personnes et/ou de la limitation des dommages aux biens à l'intérieur d'un bâtiment.
Le CTSB accompagne les maîtres d'ouvrage et les industriels dans l'évaluation de l'aptitude d'un système d'aspersion par sprinkler ou brouillard d'eau, à garantir un niveau de sécurité incendie global dans un établissement. Il s'agit d'étudier ces systèmes en interaction avec d'autres (détection, asservissement, désenfumage).
Pour cela, le CSTB dispose, à Marne-la-Vallée, d'une installation expérimentale représentative d'une pièce connectée à un couloir, telle qu'on peut les retrouver dans un bâtiment d'habitation ou un établissement recevant du public (ERP). Cette installation peut être adaptée selon les besoins (ventilation mécanique ou naturelle, dimensions variables des bouches d'incendie, etc.)
Une métrologie innovante, fruit de la recherche du CSTB, permet de :
- mesurer la température, l'opacité (visibilité) ainsi que la puissance du feu ;
- évaluer l'impact du système d'extinction, d'une part, sur l'activité du foyer et son extension, et d'autre part, sur les conditions d'évacuation des personnes et sur les conditions d'intervention pour les pompiers.
