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Essais & Simulations n°114

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Les satellites, une terre d’essais

Actualités Produits et

Actualités Produits et Technologies Inauguration Un grand équipement d’essais de résistance au feu Dans le cadre de sa mission d’accompagnement de la filière construction face aux nouveaux défis de la construction durable, le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) a inauguré fin mars Vulcain, un grand équipement de recherche pour la résistance au feu des structures innovantes. Cette nouvelle plateforme de recherche dédiée à la sécurité incendie s’est installée sur le site du CSTB Marne-la-Vallée et devrait ouvrir de nouvelles perspectives à la fois scientifiques et techniques à l’échelle internationale. Vulcain n’a cas bien se tenir ! Le dieu du feu ou des forgerons – choisissez celui qui vous convient – est devenu depuis ce printemps le symbole de la recherche et des essais dans le domaine de la résistance au feu des structures. Physiquement, la figure humaine au visage ferme couvert d’une opulente barbe reposant sur des épaules vêtues d’une tunique laisse place à un cratère du fond duquel s’érige une tour de béton que l’on vient incendier. Plus précisément, il s’agit d’une plateforme de recherche et d’essais dont l’objet est de rassembler des spécificités uniques en Europe et attendues par les professionnels, et ce dans une dynamique d’innovation « en confiance ». Cette approche couple donc les essais en dimension réelle et la simulation à travers des dimensions exceptionnelles permettant de tester des ouvrages de grande hauteur en représentant les assemblages à l’échelle 1 et une métrologie adaptée. « L’idée pour nous est de répondre à de nouveaux défis majeurs qui concernent la sécurité incendie, l’isolation et l’étanchéité à l’air ce qui nous a amené à modifier la dynamique du feu, précise Pierre Carlotti, directeur du département Sécurité, Structures, Feu du CSTB. De plus, les problématiques en matière d’environnement émergent à travers la conception de matériaux ‘’verts’’ ». Cette avancée scientifique et technique permettra de prendre en compte, dès la conception des ouvrages, les problématiques liées à l’intégration de la sécurité incendie, en particulier pour les constructions à haute performance énergétique. Elle ouvre la voie à l’optimisation des structures des bâtiments, permettant de limiter leur empreinte environnementale et d’améliorer leurs performances économiques. Le grand équipement de recherche Vulcain a pour ambition de faire progresser, par l’innovation, la sécurité incendie de tous les ouvrages construits (bâtiments, sites industriels, infrastructures de transports, etc.), en allant au-delà des solutions d’essais et de simulations classiques. De nouveaux enjeux à la fois techniques et scientifiques C’est pour mieux répondre à ces différents défis qu’est sorti de terre Vulcain. La nouvelle plateforme d’essais entre en ligne droite d’une politique de recherche éprouvée au sein du CSTB qui s’appuie sur trois axes : l’anticipation des choix de conception, le regard global que l’on doit porter sur les évolutions dans les structures et leurs matériaux, ainsi que l’analyse multi-critique des matériaux et de systèmes. Axé dans le cadre d’un programme national dédié à l’ingénierie de l’incendie, Vulcain a pour objectif de répondre aux défis des acteurs de l’innovation ; car c’est bien d’innovation qu’il s’agit. Et bien plus qu’une plateforme de recherche, Vulcain doit Essai lors de l’inauguration de Vulcain ©Vulcain-CSTB être utilisé dans le but d’améliorer mais aussi de repenser la conception des ouvrages, d’adopter une approche basée sur la performance et d’aborder la sécurité dans sa globalité. « Les nouveaux enjeux techniques, économiques et environnementaux du bâtiment inscrivent la filière dans un contexte inédit de fortes mutations et d’exigences accrues : urgence de la rénovation du parc bâti, amélioration des performances énergétiques dans le neuf comme dans l’existant, renforcement des besoins de compétitivité des entreprises françaises, indiquet-on au sein du centre de recherche. Cette nouvelle donne impose une adaptation profonde des acteurs, dans la manière de construire et dans le développement d’innovations toujours plus performantes, ce qui impacte directement la sécurité des ouvrages. La sécurité incendie est au cœur des priorités scientifiques et techniques du CSTB pour faire progresser les bâtiments durables, intégrés dans le quartier et la ville. » Vulcain a été développé dans le but d’accompagner la filière dans Essais & Simulations • JUIN 2013 • PAGE 8

Actualités Produits et Technologies une dynamique et d’une expertise en matière de maîtrise des risques. C’est du moins ce que le CSTB, avec le soutien de l’État et de la Région Île-de-France, a clamé haut et fort à l’occasion de l’inauguration de la plateforme de recherche, d’essais et d’expérimentations, et dont les spécificités en font de facto un grand équipement unique à l’échelle internationale. Et l’ambition est grande. Il s’agit pour les équipes de recherche d’apporter des réponses adaptées au besoin de sécurité incendie renforcé. Vulcain, grand équipement de recherche pour la résistance au feu des structures innovantes, nourrit en effet l’ambition d’améliorer, par l’innovation, la sécurité incendie de tous les ouvrages construits : bâtiments, sites industriels, infrastructures de transports, etc. Des problèmes inhérents aux moyens d’essais classiques Cet équipement rassemble des caractéristiques et des spécificités techniques uniques, lui permettant d’aller au-delà des solutions d’essais et de simulations classiques. « Le problème des essais réside dans le fait qu’ils sont souvent sur-dimensionnés, ce qui pénalise la dynamique des matériaux. De plus, la taille limitée des moyens d’essais Four Vulcain ouvert ©Vulcain-CSTB freine les travaux de recherche car elle ne permet pas toujours de reproduire correctement les phénomènes. Aussi, d’autres problèmes latents apparaissent bien souvent. Par exemple, les structures tridimensionnelles ne sont pas correctement testées, les chargements mécanique et thermique sont prédéterminés et ne sont pas pilotés en temps réel. Enfin, le choix des dispositions d’essais et l’interprétation des mesures sont bien souvent faits à dire d’expert, alors que l’usage de simulations numériques pour ces aspects permet d’augmenter les enseignements à tirer d’un essai, à la condition de disposer de modélisations numériques validées par l’expérimentation ». Tous ces aspects limitent la capacité de pratiquer des essais réellement adaptés à la fonction visée par le composant concerné, une fois que ce dernier est intégré dans l’ouvrage. Ceci conduit en général à adopter des solutions surdimensionnées afin de garantir le niveau de sécurité souhaité. Ce sur-dimensionnement n’est favorable ni en termes de compétitivité des acteurs, ni par rapport à l’économie de matériaux recherchée pour la construction durable. De plus, les structures d’expérimentation actuelles, notamment pour le classement de la résistance au feu, ne livrent pas la plus part du temps d’information scientifique et technique sur les processus de ruine, alors même qu’une meilleure connaissance de ces derniers permettrait de réduire les coûts de développement et d’essais et d’optimiser les performances. Un équipement d’essai à l’échelle 1 Pierre Carlotti - Directeur du département Sécurité, Structures, Feu CSTB, lors de l’inauguration de Vulcain. ©Vulcain-CSTB Grâce à Vulcain et « l’échelle 1 » de la structure, il est désormais possible d’accroître les performances de ces essais et d’augmenter les potentiels d’innovation. Vulcain a en effet été conçu à partir d’une approche couplant essais en dimension réelle et simulation. Des dimensions exceptionnelles permettent de tester des ouvrages modulaires et le cas échéant de grande hauteur, en représentant les assemblages à l’échelle 1. Doté d’une métrologie adaptée, Vulcain offre aux acteurs de l’innovation, en France comme à l’international, des avancées majeures sur le plan scientifique d’une part, économique et environnemental d’autre part. Désormais, il sera possible de considérer des problématiques liées à l’intégration de la sécurité incendie dès la conception générale des ouvrages, et en particulier pour les constructions à haute performance énergétique, tant en neuf qu’en rénovation. Sur les plans environnemental et économique, les structures des bâtiments pourront être optimisées pour limiter leur empreinte environnementale et améliorer leurs performances économiques, afin de contribuer à la compétitivité des entreprises. De quoi ressusciter le dieu romain Vulcanus, quitte à le détourner de sa fonction première... Olivier Guillon Essais & Simulations • JUIN 2013 • PAGE 9

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