Les bâtiments acier face à une explosion

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Les façades demandent des traitements différents selon leur orientation par rapport à la source d’explosion potentielle (de 1, la plus exposée, à 4, la moins exposée).

© doc. Ineris

Le guide pratique et gratuit Batirsûr, fruit de trois années de recherche et de modélisation, permet de faciliter la conception de bâtiments en acier capables de résister au souffle d’une explosion.

L’Ineris (Institut national de l’environnement Industriel et des risques) a initié, en 2012, un projet de recherche portant sur l’analyse de la résistance des structures acier en zone PPRT (Plan de prévention des risques technologiques) face à l’effet de surpression (il se manifeste par la propagation d’une onde à très grande vitesse dans l’atmosphère) généré par le souffle d’une explosion. Celle-ci pouvant provenir d’un explosif, d’une décompression brutale d’un gaz sous pression, d’une réaction chimique ou d’une combustion violente.

Objectifs : approfondir le comportement des bâtiments métalliques de plain-pied. « La catastrophe d’AZF avait, en effet, mis en évidence la vulnérabilité de ce type de structures dans la zone 20-50 mbar (1) qui s’étend classiquement dans un rayon de 500 m à 1 km autour du point d’explosion », souligne Mathieu Reimeringer, ingénieur à l’Ineris. Alors même que les constructions en acier occupent, très souvent, une place prépondérante autour de ce type de sites (Seveso seuil haut), eu égard à ses avantages constructifs (rapidité, propreté des chantiers, possibilité de dégager de grandes portées).

Intégrer l’aspect dynamique

Contrairement aux modèles classiques utilisés par les bureaux d’études et aux abaques qui en découlent, la méthodologie mise en œuvre améliore la précision des modèles théoriques de prédiction existants, en intégrant l’aspect dynamique du signal, tout en prenant en compte la capacité à se déformer des différents éléments constitutifs du bâtiment. Et ce en fonction de quatre paramètres fondamentaux analysés : zone d’intensité dans laquelle se trouve l’installation ; nature de l’explosion (déflagration ou détonation), celle-ci modifiant la forme du signal ; durée de l’effet de surpression et orientation des façades. Ces dernières sont, en effet, plus ou moins exposées selon leur implantation définie par rapport au centre de l’explosion via un coefficient de 1 (face la plus exposée) à 4. Les résultats de ce programme d’études, mené en collaboration avec le ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer, le CTICM, l’Insa Centre Val de Loire, ArcelorMittal, Amaris, la Communauté d’agglomération de Bourges Plus et le conseil départemental du Cher, ont été rassemblés dans le guide Batirsûr, disponible en accès libre sur les sites de l’Ineris et de ses partenaires.

Réduction des coûts de construction

« L’ouvrage, reconnu par l’administration, a valeur réglementaire », précise Stéphane Duplantier, le responsable du pôle phénomènes dangereux et résistance des structures de l’Ineris. Il propose une méthodologie modulaire, basée sur des outils de calculs simplifiés qui permettent aux ingénieurs d’évaluer rapidement et facilement le risque de défaillance des structures face à l’aléa de surpression dans ces zones réglementées. Avec, à la clé, des coûts de construction généralement limités en regard de ceux qu’induisent les méthodes classiques, employées par les bureaux d’études. Le guide comprend également une partie pratique qui fournit des principes simples de construction pour chaque élément constitutif du bâtiment. Des dispositions constructives de renforcement et des préconisations particulières sur l’enveloppe et les assemblages sont également proposées.

Tableau comparatif des méthodes de dimensionnement

Dimensionnement du bâtiment, hors exigences PPRT

Dimensionnement du bâtiment vis-à-vis des effets de surpression
Pratiques actuelles des bureaux d’études construction

Dimensionnement du bâtiment vis-à-vis des effets de surpression
Guide pratique Bâtirsur

Portique

Portiques, espacés de 6 m,
Traverse IPE330 - S275, Poteau IPE360 - S275

Portique 15 m de portée, Traverse HEA600 - S275, Poteau HEB650 - S275

Pas de modification par rapport au dimensionnement hors PPRT

Panne

Pannes IPE 140 - nuance d’acier S275 et espacées de 2 m environ

IPE 220 - nuance d’acier S275 et espacés de 2 m environ ou IPE180 - nuance d’acier S275 espacés tous les 1 m

Pas de modification par rapport au dimensionnement hors PPRT

Lisse

Lisses IPE 120 - nuance d’acier S275 espacées
de 2 m environ

Face 1 : IPE330 - S275 espacés de 2 m ou IPE270
- S275 espacés de 1 m
Faces 3 et 4 : IPE220
- S275 espacés de 2 m ou IPE180

Face 1 : IPE160 - S275 espacés de 2 m ou IPE140 - S275 espacés de 2 m + vérifications des dispositions constructives de continuité et d’assemblage
Faces 3 et 4 : pas de modification

Éléments non structuraux

Couverture bac acier avec étanchéité/Façade en bardage simple peau respectant les règles de dimensionnement des normes neige et vent

A minima, renforcement des fixations des éléments de bardage et de couverture de toiture

Pas de modification par rapport au dimensionnement hors PPRT

N°352

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