Etude de cas : Ingénierie incendie d'un stade de football couvert, Finlande Un stade de football couvert de 70 m de portée, construit au moyen d'un arc en acier, a été soumis à une analyse selon les principes d'ingénierie incendie. D'importantes économies ont ainsi été réalisées sur les coûts de protection incendie, sans compromettre la sécurité et tout en permettant une évacuation sûre. Vue extérieure du stade de football couvert Contenu 1. Le projet 2 2. Introduction 2 3. La structure 2 4. Le concept de sécurité incendie 3 5. Informations générales 5 6. Références 5 Page 1
1. Le projet L'ingénierie incendie de cette structure a procuré les avantages suivants : Economies au niveau de la protection incendie sur 75 % de la structure. Nouvelle structure construite rapidement, en 6 mois seulement. Examen des scénarios de sécurité incendie et introduction de mesures d'évacuation sécurisées. Agrément des autorités de protection contre les incendies sur les bases de la conception. Structure en arc tubulaire en remplacement de la structure en bois existante. 2. Introduction La structure en bois du stade de football couvert de Rauma ayant été détruite par un incendie, un nouveau stade à structure métallique a dû être construit dans des délais très serrés. La construction du stade devait se faire en six mois environ. L'ancien stade était un arc à trois articulations, ancré au substratum rocheux par des embases en béton armé. La conception du nouveau stade a soulevé diverses questions : les structures existantes devaient-elles être utilisées? Comment la capacité porteuse des fondations devait-elle être vérifiée après l'incendie? L'espacement des supports dans l'ancien stade était-il correct? Quelle était la meilleure solution pour la structure, permettant de concevoir et de construire le stade dans la période disponible pour les travaux, à l automne? La hauteur est l'un des facteurs les plus importants dans ce type de stade, et plus particulièrement la hauteur de la ligne de jonction du mur et du toit, en ce qui concerne l'usage du stade. 3. La structure Les anciennes ailes de soutien en béton ont été démolies et remplacées par de nouveaux supports métalliques sous forme de sections triangulaires. L'espacement des portiques est de 13,5 m dans le nouveau stade, par rapport à 9,6 m dans l'ancien. La portée principale d'environ 70 m de l'ancien hall est remplacée par une portée de 71,2 m. Les arcs principaux et les poutres treillis secondaires sont composés de membrures tubulaires. La hauteur de l'arc principal et des poutres treillis secondaires est d'environ 2,3 m. La distance entre le bord inférieur de l'arc et la surface du terrain est d'environ 18,7 m. L'espacement de centre à centre des poutres treillis secondaires est d'environ 5 m. La structure du nouveau bâtiment est illustrée par la Figure 3.1. La face inférieure du bardage est en tôle profilée avec 50 % de perforation acoustique, posée sur les poutres treillis secondaires. La surface perforée dépasse l'extrémité inférieure de l'arc, permettant ainsi de parler normalement dans le stade. Le raidissage longitudinal du stade est assuré par des treillis composés de membrures tubulaires. Le stade achevé est illustré par la Figure 3.2. Page 2
Figure 3.1 Maquette de la structure du bâtiment Figure 3.2 Vue intérieure du stade de football couvert 4. Le concept de sécurité incendie La classification incendie du stade a été déterminée au cours des entretiens et des négociations avec les autorités locales de protection civile. La sécurité incendie a été définie par la durée de stabilité du bâtiment pendant le temps requis pour l'évacuation, les opérations de sauvetage et la maîtrise du feu. Cette durée a été convenue de 60 minutes. La conception des structures porteuses peut être basée soit sur la classe définie par les courbes température-temps standard, soit sur les contraintes exercées sur la structure lors d'un incendie. Page 3
Figure 4.1 Résultats de la simulation d'incendie : Températures de la structure Au moyen d'une simulation d'incendie exécutée conformément aux règles convenues avec les autorités, ainsi que de calculs de températures pour les nuances d'acier choisies, il a été prouvé que la structure porteuse du stade respectait les conditions de la norme R60, quand toutes les parties métalliques des structures porteuses sont protégées, du sol jusqu'à une hauteur de 10 m, par un matériau ignifugeant étudié pour une résistance au feu de 30 minutes. Environ un quart de la structure métallique a été ignifugé conformément à cette mesure, le reste restant non ignifugé (structure au-dessus de 10 m de hauteur). Ceci a permis d importantes économies sans compromettre la sécurité incendie. Figure 4.2 Simulation avec FDS, visibilité en cas d'incendie Pendant l'incendie simulé, les températures de la partie supérieure du stade ont atteint 80 C, tandis qu à une hauteur de 2 m par rapport au niveau du sol, les températures maximales variaient entre 20 et 40 C. Ces températures n'empêchent pas le stade d'être évacué en toute sécurité. Page 4
Le système d'extraction de fumée sélectionné s est avéré suffisant pour assurer de bonnes conditions d évacuation à l'intérieur du stade et a rendu possible la localisation du foyer de l'incendie au moment de son déclenchement initial. Lorsque les sapeurs-pompiers ouvriront les trappes d'extraction de fumée et les portes de remplacement d'air, environ 10 minutes après le déclenchement de l'incendie, les personnes sortant du stade auront toujours une zone sans fumée d'au moins 4 m au-dessus du niveau du sol pour sortir du stade en toute sécurité. Les sapeurs-pompiers pourront aussi identifier facilement le foyer de l'incendie dans de bonnes conditions de visibilité. Néanmoins, afin d'éviter des cheminements vers les issues de secours excessivement longs, une autre porte de sortie a été ajoutée sur le côté du stade. 5. Informations générales Client : Ville de Rauma, Finlande Architecte : Optiplan Ltd, Finlande Planification de la structure : SS Teracon Ltd, Finlande Société d'opérations : NCC Construction Ltd ; PPTH-Norden Ltd Expertise en protection incendie : Markku Kauriala Ltd, Finlande Durée du projet : 2002-2004 Hauteur totale : 21 m Portée principale des fermes : 71,20 m Superficie de plancher totale : 7600 m² 6. Références The National Building Code of Finland: Structural Fire Safety (Part E1, 2002) Paloposki, Tuomas Steel structures in sports halls, VTT, Report RTE3425/00, 2000. Reima, M., Vester, J.,Korpela, K, Witting, K., Fire simulation of the new football arena. Steel Construction Magazine No 2/2004. (www.terasrakenneyhdistys.fi) Page 5
Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Etude de cas : Ingénierie incendie d'un stade de football couvert, Finlande Référence(s) DOCUMENT ORIGINAL Nom Société Date Créé par Kesti J. RUUKKI 2003 Contenu technique vérifié par Haller M PARE 08/11/05 Contenu rédactionnel vérifié par Brasseur M. PARE 08/11/05 Contenu technique approuvé par les partenaires STEEL : 1. Royaume-Uni G W Owens SCI 20/1/06 2. France A Bureau CTICM 20/1/06 3. Suède A Olsson SBI 20/1/06 4. Allemagne C Müller RWTH 20/1/06 5. Espagne J Chica Labein 20/1/06 6. Luxembourg M Haller PARE 20/1/06 Ressource approuvée par le Coordonnateur technique G W Owens SCI 13/5/06 DOCUMENT TRADUIT Traduction réalisée et vérifiée par : eteams International Ltd. 12/03/06 Ressource traduite approuvée par : CTICM 04/04/06 Page 6