Notre-Dame de Paris : le recours à l’ingénierie de sécurité incendie

En juillet 2020, la décision a été arrêtée : la cathédrale Notre-Dame de Paris sera reconstruite à l’identique. L’architecture néo-gothique de Viollet-le-Duc serait donc rétablie, dans le respect des matériaux d’origine. Cela signifie notamment la reconstitution d’une charpente en bois de chêne massif, recouverte d’une toiture en plomb.

L’établissement public a souhaité faire appel à l’ingénierie de sécurité incendie afin de déterminer plus finement les mesures de sécurité passives et actives compatibles avec les exigences du monument historique (absence d’exutoires, toiture en plomb…).

La première étape a consisté dans le choix du modèle : c’est le logiciel FDS (Fire Dynamic Simulator) qui a été retenu. L’outil est efficace en termes de calculs, adapté aux dimensions massives et il a déjà été utilisé pour des simulations comparables. Cependant le projet étant inédit, la modélisation a été couplée à des essais réels, afin de pallier les limites du code dans le calcul de la propagation du feu.

Pour l’étude des protections passives, une structure réduite a ainsi été construite, représentant une géométrie simplifiée de la nouvelle charpente, afin de comparer la propagation du feu en réel et par le calcul. Cela a permis de valider la courbe de puissance (cinétique de propagation) du feu et le comportement des flammes.

Pour l’étude de la protection active par brouillard d’eau, des essais à échelle réduite ont été menés sur un volume géométrique correspondant à trois travées de la nef recouvertes d’une couverture en plomb.

Dans un premier temps, les mesures de sécurité passives ont été testées. L’idée était notamment de tenir compte de l’effet cheminée engendré par la flèche et de retarder le percement de la toiture en plomb reposant sur des voliges en bois. Différentes épaisseurs de voliges dans la même essence de bois ont été évaluées, afin d’examiner le temps qu’il fallait au feu pour percer la toiture. À la suite des simulations, la maîtrise d’ouvrage et les architectes, maîtres d’œuvre, ont décidé d’augmenter leur épaisseur de 15 millimètres pour augmenter d’un quart d’heure le délai de percement. De plus, pour casser la dynamique du foyer, deux travées coupe-feu ont été créées en matériaux incombustibles pour « découper » le grand comble en trois volumes distincts.

Avec ces deux configurations, le constat se révèle positif : la puissance du feu est réduite et la vitesse de propagation diminue au bout de cinq minutes sous l’effet de la baisse de la ventilation du foyer.

Le système d’aspersion a été évalué à partir de quatre scénarios de feu, en faisant varier la position du point d’inflammation : nef, transept, base de la flèche… Dans la simulation incorporant les mesures passives, la mise en action du brouillard d’eau permet un très net apport puisque les températures passent de 800 °C à moins de 100 °C en l’espace de quelques minutes.

Article extrait du n° 604 de Face au Risque : « Notre-Dame : la sécurité incendie renforcée » (novembre-décembre 2024).