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Gestion de la fumée dans les atriums: principes généraux
Lougheed, G. D.
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Les atriums sont devenus très prisés tant dans les bâtim en ts com m erciau x qu e résid en tiels ou d e bu reau x car ils offren t d es esp aces agréables à l’atm osp h ère con trôlée et éclairés d e façon n atu relle. Ces esp aces en revan ch e con stitu en t u n d éfi p ou r les in gén ieu rs d e la sécu rité in cen d ie car leu r h au teu r (gén érale-m en t su p érieu re à 20 érale-m ) d iérale-m in u e l’efficacité d es systèm es d e gicleu rs au tom atiqu es et l’absen ce d e com p artim en tation d ’u n étage à l’au tre favorise la p rop agation d es flam m es et de la fumée de l’endroit d’origine aux autres p arties d u bâtim en t. Les voies d ’évacu ation d an s les atriu m s son t u n e p réoccu p ation m ajeu re car ces d ern ières son t exp osées au danger de propagation de la fumée sauf si des m esu res son t p rises p ou r con trôler la fu m ée.
Les dangers de la fumée
La p lu p art d es d écès liés au x in cen d ies son t d avan tage d u s à l’in h alation d e fu m ée qu ’au x brû lu res. Dan s le con texte d es tech n iqu es d e p rotection con tre l’in cen d ie, la fu m ée est d éfin ie com m e étan t la com bin aison d es solid es en su sp en sion , d es p articu les liqu id es et d es gaz p rod u its lorsqu ’u n m atériau brû le, com bin és à l’air en traîn é (in corp oré au m élan ge) [1]. Les d an gers d e la fu m ée d an s les bâtim en ts son t les su ivan ts : • Gaz toxiques. Le m on oxyd e d e carbon e est
le p lu s com m u n . En ou tre, su ivan t les m atériau x com bu stibles p résen ts, d es gaz n arcotiqu es (p rovocan t u n état d ’in con -scien ce) tels qu e le cyan id e d ’h yd rogèn e p eu ven t être p rod u its ain si qu e d es irritan ts tels qu e d es h alogén u res acid es et d u p rop -2-én al.
• Niveaux d’oxygène réduits. La réd u ction d ’oxygèn e p eu t en traîn er la su ffocation . • Températures élevées. La ch aleu r
extrêm e est p oten tiellem en t d an gereu se p ou r les gen s qu i se trou ven t d an s la fu m ée ou exp osés à ses rad iation s. • Visibilité réduite. Le m an qu e d e visibilité
p eu t en traver l’évacu ation et les op ération s d e sau vetage.
La réd u ction d e la visibilité est l’u n d es p rin cip au x d an gers d es in cen d ies d an s les atriu m s, d an ger qu i d oit être p ris en com p te lors d e la con cep tion d ’u n systèm e d e gestion d e fu m ée, n otam m en t p arce qu ’il tou ch e au ssi les occu p an ts qu i n e se trou ven t p as d irectem en t su r le site d e l’in cen d ie. Si les occu p an ts d oiven t évacu er d an s la fu m ée, cela p eu t les d ésorien ter. En gén éral, si la visibilité est su ffisan te p ou r voir les issu es d e secou rs, les gaz toxiqu es n ’em -p êch eron t -p as les gen s d ’évacu er les lieu x. Pou r cela, il existe d eu x solu tion s : isoler p h ysiqu em en t les occu p an ts d e la fu m ée ou lim iter la con cen tration d e fu m ée.
Les d ocu m en ts relatifs à la p rotection in cen d ie d on n en t u n e large gam m e d e n iveau x d e visibilité accep tables [2]. Pou r d es occu p an ts qu i con n aissen t bien u n bâtim en t et son t p h ysiqu em en t cap ables d ’évacu er rap id em en t, il p eu t être su ffisan t d e voir ju squ ’à u n e d istan ce d e 3 à 5 m ètres. Pou r ceu x qu i con n aissen t u n p eu m oin s bien le bâtim en t, on recom m an d e u n e visibilité d e 25 m . Ce d ern ier critère, u tilisé d an s les exigen ces en viabilité p ou r les voies d ’issu e d e secou rs d an s les bâtim en ts
p a r G.D. Loughe e d
Dans un bâtiment pourvu d’un atrium, la migration de la fumée provoquée par
un incendie peut mettre les occupants en danger de façon très sérieuse. Cet article,
à l’usage des architectes et des gestionnaires de bâtiments, souligne quelques
principes fondamentaux en matière de gestion de la fumée dans les atriums,
principes qui doivent être bien compris pour améliorer la sécurité des occupants.
Gestion de la fumée dans les
atriums – Principes généraux
2
d e gran d e h au teu r, fu t ajou té p ou r la p rem ière fois d an s l’éd ition 1970 d u Cod e n ation al d u bâtim en t d u Can ad a [3]. Dan s les au tres p ays d u globe, u n e d istan ce d e 10 m est accep tée et largem en t u tilisée [4].
Les au tres d an gers d u s à la fu m ée (gaz toxiqu es, tem p ératu res élevées et n iveau x d ’oxygèn e réd u its) p eu ven t s’avérer sérieu x p ou r les occu p an ts qu i se trou ven t à p roxim ité d e l’origin e d e l’in cen d ie ou n oyés d an s la fu m ée. On trou vera d an s la d ocu m en tation d es an alyses com p lètes su r les effets d e l’exp osition à la fu m ée et au x gaz toxiqu es ain si qu e su r les lim ites su p p ortables u tilisées p ou r calcu ler les p robabilités d ’in cap acité ou d e d écès [5].
Objectifs d’un système de gestion de la fumée
Dès lors qu e la fu m ée ém an an t d ’u n in cen d ie d an s u n atriu m ou d ’u n e p ièce ad jacen te à u n atriu m p eu t se rép an d re à d ’au tres p arties occu p ées d u bâtim en t, l’évacu ation d es occu p an ts est m en acée, elle n ’est p lu s sû re. Cette m en ace est la p rem ière p réoccu p ation lors d e la création d ’u n systèm e d e gestion d e la fu m ée. Ce p roblèm e p eu t gén éralem en t se résou d re en lim itan t la p rod u ction d e la fu m ée et sa m igration , m ain ten an t ain si u n en viron -n em e-n t viable d a-n s les voies d ’évacu atio-n (corrid ors ou escaliers).
Les systèm es d e gestion d e la fu m ée p eu ven t égalem en t être con çu s p ou r aid er le p erson n el d ’in terven tion d ’u rgen ce à
con d u ire les op ération s d e rech erch e et d e sau vetage, ain si qu ’à localiser et m aîtriser l’in cen d ie. Gén éralem en t, les m esu res p rises p ou r p rotéger les voies d ’issu e d e secou rs faciliten t l’en trée d es p om p iers d an s le bâtim en t et p eu ven t réd u ire les d égâts m atériels. De telles m esu res p eu ven t au ssi aid er au d ésen fu m age p ost-in cen d ie.
Gestion de la fumée – Approches globales
Différen tes tech n iqu es, isolées ou com bin ées, p erm etten t d e réd u ire les ém an ation s d e fu m ée ou d e m od ifier son m ou vem en t et, d on c, d ’attén u er ses effets su r les occu p an ts. Citon s n otam m en t l’in stallation d e gicleu rs au tom atiqu es et la réd u ction d e l’u tilisation d e m atériau x d e con stru ction et d ’am eu ble-m en t in flable-m ble-m ables [1,6].
Les systèm es d e gicleu rs au tom atiqu es son t les p lu s efficaces p ou r m aîtriser les in cen d ies d an s les esp aces au p lafon d rela-tivem en t bas, com m e d an s les aires jou xtan t u n atriu m . Pou r les in cen d ies qu i se
d éclen ch en t d an s u n atriu m m êm e, la situ a-tion est d ifféren te. Le p an ach e d e fu m ée (voir figu re 1) refroid it én orm ém en t au fu r et à m esu re qu ’il m on te vers le p lafon d , ce qu i sign ifie qu e, d an s le cas d es atriu m s h au ts (d e p lu s d e 20 m d e h au teu r), les gicleu rs n e se d éclen ch eron t p as avan t qu e l’in cen d ie n e p ren n e d e l’am p leu r. Il p eu t d on c se p rod u ire u n d égagem en t d e fu m ée im p ortan t, à la fois d an s l’atriu m et d an s les esp aces ou verts su r ce d ern ier2, avan t qu e
les gicleu rs n e fon ction n en t.
Actu ellem en t il n ’existe qu e très p eu d e d on n ées su r l’am p leu r d es in cen d ies d an s les atriu m s p rotégés p ar gicleu rs. Ain si, on ad op te d iverses ap p roch es p ou r con cevoir d es systèm es d e gestion d e fu m ée ad équ ats d an s les bâtim en ts équ ip és d e gicleu rs [1,6]. Il n ’existe en revan ch e au cu n con sen su s p ou r d ire qu elle est la m eilleu re d e ces ap p roch es.
Ou tre les gicleu rs, il existe d es ap p roch es d ites « actives » (n écessitan t u n e rép on se m an u elle ou au tom atiqu e) en m atière d e gestion d e la fu m ée, p ar exem p le, l’évacu a-tion d e la fu m ée p résen te d an s l’atriu m soit p ar d es ou vertu res au p lafon d , soit p ar d es systèm es d e ven tilation m écan iqu es (ven tilateu rs), ce qu i p erm et d e lim iter l’accu m u -lation d e fu m ée et d e réd u ire son p assage vers d ’au tres aires (reliées) d u bâtim en t. Les systèm es d e ven tilation p eu ven t être m is en rou te m an u ellem en t ou au tom a-tiqu em en t en rép on se au x d étecteu rs d e fu m ée ou d e ch aleu r.
Figure 1.Panache et couche de fumée lors d’un incendie dans un atrium1
On p arle au ssi d ’ap p roch es d ites « p as-sives », ou in tégrées, visan t à lim iter la p rop agation d e la fu m ée, en sép aran t p ar exem p le les voies d ’issu e d e secou rs d e l’atriu m au m oyen d ’élém en ts cou p e-feu ou cou p e-fu m ée, ce qu i réd u it les risqu es vis-à-vis d es occu p an ts.
Exigences du Code national du bâtiment
Pou r p allier le d an ger qu e con stitu e la fu m ée d an s les atriu m s, le Cod e n ation al d u bâtim en t – Can ad a 1995 (CNB) ren ferm e d es exigen ces relatives au x aires
com m u n ican tes3 (articles 3.2.8.3. à
3.2.8.9.)[3,7]. Ces exigen ces en m atière d e p rotection con tre l’in cen d ie se résu m en t com m e su it4 :
1. Exigences de construction. Les bâtim en ts d oiven t être d e con stru ction in com -bu stible. (Tou tefois u n e con stru ction en gros bois d ’oeu vre est p erm ise si u n e con stru ction com bu stible est au torisée en vertu d e la sou s-section 3.2.2.) 2. Gicleurs (extinction des incendies).
Le bâtim en t d oit être en tièrem en t p rotégé p ar d es gicleu rs.
3. Vestibules. Les issu es d esservan t d es aires com m u n ican tes d oiven t, à ch aqu e n iveau d es aires com m u n ican tes, être p rotégées p ar d es vestibu les. Si d es ascen seu rs d esserven t d es aires com m u -n ica-n tes et d es étages au -d essu s d e ces aires, les p ortes d ’ascen seu rs ou vran t su r les aires com m u n ican tes, ou celles qu i d on n en t su r les étages situ és au -d essu s d e ces aires, d oiven t être p rotégées p ar d es vestibu les (voir figu re 2).
4. Surfaces de plancher protégées. Un e su r-face d e p lan ch er p rotégée p eu t p erm ettre d e faciliter la circu lation d e m asse lors d ’u n e évacu ation . Elle d oit être con çu e d e façon à ce qu ’il n e soit p as n écessaire d e p asser p ar d es aires com m u n ican tes p ou r gagn er u n e issu e et d oit être sép arée d es aires com m u n ican tes p ar u n
vestibu le (voir figu re 2).
Figure 2.Vestibules et surfaces de plancher protégées
tels qu e le m étal, la briqu e, la p ierre et les p laqu es d e p lâtre p ou r les p rin cip au x élé-m en ts d e con stru ction , les revêteélé-m en ts in térieu rs d e fin ition et l’am eu blem en t. Le CNPI fixe d es lim ites qu an t au con ten u com bu stible selon l’u sage fait d u bâtim en t. De p lu s, il est n écessaire d e p rotéger les issu es p ar d es vestibu les.
Évolution des atriums et questions relatives à la gestion de la fumée
Qu an d les atriu m s n e jou aien t qu ’u n rôle d ’aire d e circu lation (voir figu re 4), le sou ci p rin cip al en m atière d e p rotection con tre l’in cen d ie était d e s’assu rer qu e l’en cein te d e l’atriu m – m u rs ou vitrage – était résistan te au feu. Ce fut pour ainsi dire la préoccupation m ajeu re la p lu s cou ran te lorsqu e l’atriu m n ’était qu ’u n esp ace cou vert relian t d es bâtim en ts sép arés, u n e sorte d e « vase clos »[9].
Dep u is qu e l’exp érien ce en m atière d ’in cen d ie d an s les atriu m s a m on tré, p articu lièrem en t d an s les bâtim en ts en tière-m en t p rotégés p ar d es gicleu rs, qu e la p rop agation d es flam m es n ’avait qu ’u n e faible in cid en ce su r la sécu rité d es p erson n es com p arée à l’accu m u lation et la p rop agation d e la fu m ée au x au tres aires d u bâtim en t, les exigen ces on t baissé relativem en t à l’u tilisation d e m atériau x résistan ts au feu p ou r sép arer l’atriu m d es esp aces atten an ts d an s u n atriu m com p lètem en t ferm é [10,11]. Des en sem bles vitrés n on résistan ts au feu (voir figu re 5) p eu ven t offrir u n e p rotection su ffisan te con tre la p rop agation d e la fu m ée à con d ition qu e le vitrage soit assez solid e p ou r n e p as se briser.
4 Solution constructive no
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5. Retombées. Tou s les n iveau x d e p lan ch er d oiven t com p orter, au p ou rtou r d e ch aqu e ou vertu re, d es retom bées con stitu an t u n réservoir de fumée au plafond et permettant de détecter la fumée. Ces retombées doivent être d ’au m oin s 500 m m d e h au teu r m esu rées à p artir d e la su rface d u p lafon d (voir figu re 3 à la p age p récéd en te). 6. Installations de ventilation d’extraction.
Les aires com m u n ican tes d oiven t com -p orter u n e in stallation d e ven tilation d ’extraction cap able d e ren ou veler l’air au m oin s 4 fois p ar h eu re. Cette in stalla-tion vise à aid er les p om p iers à évacu er la fu m ée et elle est con çu e p ou r être m ise en m arch e m an u ellem en t p ar le service in cen d ie d ’in terven tion .
7. Contenu combustible maximal. Dan s les aires com m u n ican tes, la con cen tration en m atières com bu stibles, à l’exclu sion d es revêtem en ts in térieu rs d e fin ition , p ou r tou te p artie d ’aire d e p lan ch er où il y a p lu s d e 8 m en tre le p lafon d et le p lan ch er, d oit être d ’au p lu s 16 g/ m3d e volu m e total
corresp on d an t au x aires com m u n ican tes. Cette exigen ce est égalem en t m en tion n ée d an s le Cod e n ation al d e p réven tion d es in cen d ies d u Can ad a (CNPI), p aragrap h e 2.3.1.4. 1)[8].
Ces exigen ces en m atière d e gestion d e la fu m ée offren t au x arch itectes d es p rin cip es d e base p ou r satisfaire à l’u n d es objectifs d u CNB, qu i est d e p rotéger la vie h u m ain e. Il s’agit p rin cip alem en t d e réd u ire les ém an ation s d e fu m ée en exigean t l’in stallation d e systèm es d e gicleu rs au tom atiqu es (p ou r m aîtriser l’in cen d ie) et l’u tilisation d e m atériau x n on com bu stibles
Au jou rd ’h u i, tan t les vases clos qu e les atriu m s au x p arois vitrées son t con sid érés trop restrictifs d u p oin t d e vu e d e leu r con cep tion et d e leu r u tilisation . Dan s d es con cep tion s p lu s récen tes, les esp aces con tigu s son t sou ven t p artiellem en t ou com p lètem en t ou verts su r l’atriu m (voir figu res 6 et 7) d e façon à m axim iser l’u tili-sation d e l’esp ace. Cette évolu tion d an s la con cep tion et l’u tilisation d es atriu m s a créé d eu x p réoccu p ation s m ajeu res : 1) p lu s gran d e est la com m u n ication en tre
l’atriu m lu i-m êm e et les esp aces atten an ts, p lu s gran d e est la p ossibilité d e p rop aga-tion d e la fu m ée créée p ar u n in cen d ie su r le p lan ch er d ’u n atriu m ou d ’u n e p ièce atten an te à ce d ern ier, vers d ’au tres p arties d u bâtim en t. La com p lexité d e la con cep tion d ’u n systèm e d e gestion d e la fu m ée est d irectem en t liée au d egré d e com m u n ication en tre les esp aces; 2) tou t ch an gem en t d ’u tilisation ou tou t
u sage accru sign ifie p resqu e tou jou rs u n ch an gem en t d an s le typ e et la qu an tité d es m atériau x com bu stibles (ch arge com bu stible), ce qu i à son tou r in flu e su r l’am p leu r d ’u n in cen d ie p oten tiel et le tau x (relié) d e fu m ée, et d on c su r les exigen ces relatives au systèm e d e gestion d e fu m ée.
Utilisation d’approches conceptuelles techniques
Le CNB con tien t d es exigen ces p rescrip tives p ou r la création et la con stru ction d es atriu m s, m ais, d an s certain es circon stan ces, u n e ap p roch e basée su r la p erform an ce est n écessaire afin d e d éterm in er si l’esp rit d u cod e est resp ecté p ou r u n u sage et u n e con cep tion p articu lière. De telles circon s-tan ces p ou rraien t êtres les su ivan tes :
• on en visage u n e u tilisation n ou velle p ou r u n atriu m existan t;
• il est d ifficile d e resp ecter les exigen ces con cern an t les su rfaces d e p lan ch er p rotégées;
• u n n ou vel atriu m est con çu p ou r u n e u tilisation qu i n ’est p as visée p ar le CNB;
• la con cep tion d e l’atriu m est telle qu ’il existe u n n iveau élevé d e com m u n ica-tion en tre l’atriu m ou les atriu m s et les esp aces atten an ts.
Les ap p roch es tech n iqu es en m atière d e con cep tion d e systèm es d e gestion d e fu m ée d u typ e d e celles con ten u es d an s d es gu id es con cep tu els tels qu e NFPA 92B (p u blié p ar la Nation al Fire Protection Association ) fou rn issen t d es ou tils basés su r la p erform an ce, sou s la form e d ’équ ation s em p iriqu es et d e m od èles n u m ériqu es. Les p rin cip es fon d am en tau x d e ce typ e d ’ap p roch e son t traités d an s le n ° 48 d es Solu tion s con stru ctives.
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Notes
1. Mêm e si les figu res rep résen ten t u n e toitu re su rélevée, ce n ’est p as u n e exigen ce d u Cod e n ation al d u bâtim en t 1995.
2. Les esp aces ou verts fon t référen ce à ces p arties d u bâtim en t qu i on t u n e voie d ’accès ou verte su r l’atriu m d e sorte qu e le m ou vem en t d e la fu m ée en tre ces esp aces et l’atriu m lu i-m êm e est libre. Ces esp aces p eu ven t com m u n iqu er d irectem en t avec l’atriu m ou in d irectem en t, p ar d es cou loirs.
3. Les aires com m u n ican tes (telles qu e d éfin ies d an s le CNB, article 1.1.3.2.) son t d es aires d e p lan ch er ou p arties d ’aires d e p lan ch er su p erp osées form an t d es sép aration s cou p e-feu exigées et com p ortan t d es ou vertu res san s d isp ositif d ’obtu ration .
4. Les exigen ces m en tion n ées d an s ce n u m éro son t celles d u CNB u n iqu em en t. Les exigen ces sp éci-fiqu es d es cod es d u bâtim en t et d e p réven tion d es in cen d ies qu i s’ap p liqu en t localem en t d oiven t être satisfaites p ou r tou s les bâtim en ts.
M. G.D. Loughe e d, Ph .D., est agen t d e rech erch e su p érieu r au sein d u p rogram m e Gestion d es risqu es d ’in cen d ie, à l’In stitu t d e rech erch e en con stru ction d u Con seil n ation al d e rech erch es.
© 2000
Con seil n ation al d e rech erch es d u Can ad a Décem bre 2000
ISSN 1206-1239
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