AIPCR • • • • 1 • • • • 05.05.B - 1999 MAITRISE DES INCENDIES ET DES FUMEES DAN

AIPCR • • • • 1 • • • • 05.05.B - 1999 MAITRISE DES INCENDIES ET DES FUMEES DANS LES TUNNELS ROUTIERS FIRE AND SMOKE CONTROL IN ROAD TUNNELS 05.05.B Comité AIPCR des Tunnels routiers (C5) PIARC Committee on Road Tunnels (C5) AIPCR • • • • 2 • • • • 05.05.B - 1999 SOMMAIRE INTRODUCTION 10 I - OBJECTIFS DE MAÎTRISE DES INCENDIES ET DES FUMÉES 14 I.1 Introduction 14 I.2 Travaux antérieurs de l'AIPCR 14 I.3 Directives existantes 14 I.4 Contexte et principes physiques 14 I.4.1 Les différents types de risques 16 I.4.2 Rayonnement 16 I.4.3 Température, chaleur convectée 20 I.4.4 Visibilité 22 I.4.5 Toxicité 26 I.4.6 Durée de fuite 30 I.5 Recommandations 30 I.6 Besoins en recherches 34 II - RISQUE INCENDIE ET INCENDIES DE DIMENSIONNEMENT 36 II.1 Introduction 36 II.2 Travaux antérieurs de l'AIPCR 38 II.3 Fréquence des incendies 38 II.4 Choix des incendies de dimensionnement 54 II.4.1 Températures maximales aux parois du tunnel 56 II.4.2 Température en fonction du temps 58 II.4.3 Puissance thermique 60 II.4.4 Production de fumée et visibilité 64 II.4.5 Monoxyde de carbone dans la fumée 66 II.5 Scénarios d'incendie de dimensionnement 66 II.6 Recommandations pour les travaux futurs 70 III - COMPORTEMENT DE LA FUMÉE 74 III.1 Introduction 74 III.2 Travaux antérieurs de l'AIPCR 74 III.3 Développement et dispersion de la fumée, appréciation générale 74 III.4 Développement et dispersion de la fumée lors d'essais d'incendie 76 III.4.1 Essais utilisant l'essence comme combustible (Ofenegg et Zwenberg) 76 III.4.2 Essais utilisant le gasole comme combustible (Memorial Tunnel) 82 III.4.3 Essais avec des voitures et camions réels (projet EUREKA n° 499 - FIRETUN) 84 III.5 Influence de la déclivité du tunnel 86 III.6 Conclusion 86 ISBN 2-84060-064-1 PIARC • • • • 3 • • • • 05.05.B - 1999 CONTENTS INTRODUCTION 11 I – OBJECTIVES OF FIRE AND SMOKE CONTROL 15 I.1 Introduction 15 I.2 Previous work by PIARC 15 I.3 Existing guidelines 15 I.4 Physical background and principles 15 I.4.1 Different kinds of threat 17 I.4.2 Radiation 17 I.4.3 Temperature, convected heat 21 I.4.4 Visibility 23 I.4.5 Toxicity 27 I.4.6 Escape time 31 I.5 Recommendations 31 I.6 Needs for research 35 II - FIRE RISK AND DESIGN FIRES 37 II.1 Introduction 37 II.2 Previous work by PIARC 39 II.3 Frequency of fires 39 II.4 Choice of design fires 55 II.4.1 Maximum temperatures at the tunnel wall 57 II.4.2 Temperature versus time 59 II.4.3 Heat release rate 61 II.4.4 Smoke production and visibility 65 II.4.5 Carbon monoxide in smoke gases 67 II.5 Design fire scenarios 67 II.6 Recommendations for further work 71 III - SMOKE BEHAVIOUR 75 III.1 Introduction 75 III.2 Previous work by PIARC 75 III.3 Smoke development and dispersal of smoke, general statement 75 III.4 Smoke development and dispersal of smoke in fire tests 77 III.4.1 Fire tests using petrol as a fire source (Ofenegg and Zwenberg fire tests) 77 III.4.2 Fire tests using diesel oil as a fire source (Memorial Tunnel fire tests) 83 III.4.3 Fire tests with real cars and trucks (EUREKA project n° 499 - FIRETUN) 85 III.5 Influence of the tunnel slope 87 III.6 Conclusion 87 AIPCR • • • • 4 • • • • 05.05.B - 1999 IV. MÉTHODES D’ÉTUDE 88 IV.1 Introduction 88 IV.2 Travaux antérieurs de l'AIPCR 88 IV.3 Essais en vraie grandeur 90 IV.3.1 Grands programmes de recherche 90 IV.3.2 Essais dans des tunnels avant mise en service ou en exploitation 98 IV.4 Expérimentations à échelle réduite 104 IV.4.1 Objectifs 104 IV.4.2 Théorie de la similitude 104 IV.4.3 Techniques et exemples 106 IV.4.4 Limitations 108 IV.4.5 Conclusions et recommandations 110 IV.5 Simulations numériques 110 IV.5.1 Généralités 110 IV.5.2 Directives et expérience existantes 114 IV.5.3 Principes 116 IV.5.4 Recommandations 120 IV.5.6 Conclusions 128 IV.6 Besoins en futurs travaux de recherche 130 IV.7 Conclusion 132 V. VENTILATION POUR LA MAÎTRISE DES INCENDIES ET DES FUMÉES 136 V.1 Introduction à la ventilation 138 V.1.1 Ventilation naturelle 138 V.1.2 Ventilation mécanique 140 V.1.3 Traitement de l'air combiné à la ventilation mécanique 148 V.2 Travaux antérieurs de l'AIPCR 150 V.3 Directives et expérience existantes 150 V.4 Nouveaux résultats de recherches - Physique 152 V.5 Objectifs de la ventilation pour la maîtrise des incendies et le désenfumage 152 V.6 Recommandations sur la ventilation naturelle 152 V.7 Recommandations sur la ventilation longitudinale 154 V.7.1 Généralités sur le désenfumage en ventilation longitudinale 154 V.7.2 Limites d'application et critères de dimensionnement de la ventilation longitudinale 160 V.7.3 Exigences en matière d'équipement 168 V.7.4 Directives sur la commande de la ventilation longitudinale 172 V.8 Recommandations sur la ventilation transversale et semi-transversale 174 V.8.1 Objectifs du désenfumage en ventilation transversale et semi-transversale 174 V.8.2 Extraction de la fumée 174 V.8.3 Apport d'air frais 180 V.8.4 Résistance à la chaleur des ventilateurs 182 V.8.5 Contrôle de la vitesse longitudinale 182 Annexe : l'expérience des Pays-Bas sur la résistance à l'incendie des accélérateurs 184 PIARC • • • • 5 • • • • 05.05.B - 1999 IV - STUDY METHODS 89 IV.1 Introduction 89 IV.2 Previous work by PIARC 89 IV.3 Full scale tests 91 IV.3.1 Large research programmes 91 IV.3.2 Tests in tunnels before or under operation 99 IV.4 Small scale experiments 105 IV.4.1 Objectives 105 IV.4.2 The similarity theory 105 IV.4.3 Techniques and examples 107 IV.4.4 Limitations 109 IV.4.5 Conclusions and recommendations 111 IV.5 Computer simulations 111 IV.5.1 General 111 IV.5.2 Existing guidelines and experience 115 IV.5.3 Background 117 IV.5.4 Recommendations 121 IV.5.6 Conclusions 129 IV.6 Needs for further research work 131 IV.7 Conclusion 133 V - VENTILATION FOR FIRE AND SMOKE CONTROL 137 V.1 Introduction to ventilation 139 V.1.1 Natural ventilation 139 V.1.2 Mechanical ventilation 141 V.1.3 Air cleaning combined with mechanical ventilation 149 V.2 Previous work by PIARC 151 V.3 Existing guidelines and experience 151 V.4 New research results and physics 153 V.5 Objectives of ventilation for fire and smoke control 153 V.6 Recommendations on natural ventilation 153 V.7 Recommendations on longitudinal ventilation 155 V.7.1 Generalities on smoke control using longitudinal ventilation 155 V.7.2 Limits of application and design criteria of longitudinal ventilation 161 V.7.3 Requirements on equipment 169 V.7.4 Guidelines on control of longitudinal ventilation 173 V.8 Recommendations on transverse and semi-transverse ventilation 175 V.8.1 Objectives of smoke control with transverse and semi-transverse ventilation 175 V.8.2 Smoke extraction 175 V.8.3 Fresh air supply 181 V.8.4 Heat resistance of fans 183 V.8.5 Control of longitudinal velocity 183 Appendix: The experience of the Netherlands on fire resistance of fans 185 AIPCR • • • • 6 • • • • 05.05.B - 1999 VI. SORTIES DE SECOURS ET AUTRES ÉQUIPEMENTS DE SÉCURITÉ 192 VI.1 Introduction 192 VI.2 Sorties de secours et itinéraires d'évacuation 194 VI.2.1 Travaux antérieurs de l'AIPCR 194 VI.2.2 Expérience existante 196 VI.2.3 Recommandations 198 VI.3 Autres équipements de sécurité 204 VI.3.1 Détection incendie 204 VI.3.2 Extincteurs 214 VI.3.3 Alimentation en eau 218 VI.3.4 Systèmes d'extinction automatique (sprinklers) 222 VI.3.5 Téléphones de secours et boutons-poussoirs d'alarme 230 VI.3.6 Réseaux de surveillance par télévision 234 VI.3.7 Haut-parleurs 238 VI.3.8 Radiocommunications 242 VI.4 Besoins en recherche 246 VII. RÉACTION ET RÉSISTANCE AU FEU DU TUNNEL 248 VII.1 Introduction 248 VII.2 Travaux antérieurs de l'AIPCR 248 VII.3 Réaction au feu des matériaux 252 VII.3.1 Généralités 252 VII.3.2 Gaz de combustion dangereux pour l'être humain 252 VII.3.3 Corrosion chimique de la structure 254 VII.3.4 Incendie et effets sur / de la chaussée 256 VII.3.5 Utilisation de la peinture 256 VII.4 Résistance au feu des structures 258 VII.4.1 Généralités 258 VII.4.2 Diverses structures de tunnel 260 VII.4.3 Écaillage 262 VII.4.4 Résistance au feu de la structure principale selon le type de tunnel 262 VII.4.5 Gaines de ventilation 264 VII.4.6 Itinéraires d'évacuation 266 VII.4.7 Structures suspendues et autres systèmes attachés au plafond ou aux parois 266 VII.5 Résistance au feu des équipements 268 VII.5.1 Généralités 268 VII.5.2 Portes résistant au feu 268 VII.5.3 Niches de sécurité 270 VII.5.4 Utilisation des équipements d'extinction des incendies 270 VIII. GESTION DE L'INTERVENTION EN CAS D'INCENDIE 272 VIII.1 Introduction 272 VIII.2 Travaux antérieurs de l'AIPCR 272 VIII.3 Expérience existante 274 VIII.4 Recommandations 278 VIII.4.1 Planification de l'intervention 278 VIII.4.2 Essais d'incendie 280 VIII.5 Besoins en travaux de recherche 282 IX - REFERENCES 284 PIARC • • • • 7 • • • • 05.05.B - 1999 VI - EXITS AND OTHER SAFETY FACILITIES 193 VI.1 Introduction 193 VI.2 Exits and evacuation routes 195 VI.2.1 Previous work by PIARC 195 VI.2.2 Existing Experience 197 VI.2.3 Recommendations 199 VI.3 Other safety facilities 205 VI.3.1 Fire detection 205 VI.3.2 Fire extinguishers 215 VI.3.3 Water supply 219 VI.3.4 Sprinklers 223 VI.3.5 Emergency telephones and push button alarms 231 VI.3.6 Closed circuit television (CCTV) 235 VI.3.7 Loudspeakers 239 VI.3.8 Radio communications 243 VI.4 Need for research work 247 VII - TUNNEL REACTION AND RESISTANCE TO FIRE 249 VII.1 Introduction 249 VII.2 Previous work by PIARC 249 VII.3 Fire reaction of materials 253 VII.3.1 General 253 VII.3.2 Combustion gases dangerous for people 253 VII.3.3 Chemical corrosion of the structure 255 VII.3.4 Fire and the effects on/of the road surface 257 VII.3.5 Use of uploads/Litterature/ 1999-rt-fire-and-smoke-control.pdf

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