Fire performances of a marine bulkhead: numerical evaluation of thermomechanical behavior

The fire performances of marine products are assessed with large scale fire resistance tests following dedicated Standards. However, regarding the conditions of such normative tests, orientation studies for research and development purposes are limited. The aim of the present study is now to develop a numerical model to investigate others configurations. Using the fire performance results of a given bulkhead achieved by fire resistance tests, extrapolation of thicknesses, material properties, joint configuration, etc. can be numerically assessed and used to validate or orientate the final configuration to be tested

FLACOMARE, Résistance au feu des matériaux composites: application à un panneau sandwich

Les matériaux composites offrent de nombreux avantages pour des applications structurelles en construction navale, ferroviaire ou aéronautique, ainsi qu’en bâtiment. Malgré leurs qualités, le comportement au feu (résistance et réaction) de ces matériaux est le facteur principal limitant leur utilisation structurelle. Dans ce contexte, le projet de recherche collaboratif FLACOMARE “FLAmes COmposite MAterials REsistance” supporté par le conseil régional d’Ile de France, propose de développer une méthodologie afin d’évaluer le comportement thermomécanique au feu des matériaux composites utilisés dans le domaine des transports. Le comportement thermomécanique des matériaux composites soumis au feu est un phénomène complexe à modéliser en raison des nombreux processus physico-chimiques (combustion et pyrolyse), mécaniques et des interactions fluide-structure. Pour ce faire, une méthode basée sur une approche multi-échelle combinant essais et simulations numériques, a été appliquée sur un panneau sandwich composite rigide, constitué de parements stratifiés polyester fibre de verre (GRP) et d’une âme en mousse polyisocyanurate rigide (PIR). Des essais de caractérisation sur des échantillons du panneau sandwich ont été réalisés pour déterminer ses principales propriétés thermo-physiques, thermomécaniques et chimiques, et définir des modèles de dégradation thermique des matériaux. Des essais de résistance au feu à pleine échelle ont ensuite été mis en œuvre dans un four d’essai normalisé afin de caractériser le comportement thermomécanique du composite sous action thermique réelle et de fournir des cas de validation aux modèles numériques. Sur la base de ces essais, un couplage entre des outils numériques avancés (FDS/SAMCEF) a été développé et utilisé pour simuler le comportement thermomécanique au feu du composite. Des modèles de pyrolyse et de délaminage des matériaux ont été considérés. Les premiers résultats obtenus montrent que les phénomènes physiques observés durant les différents essais de résistance au feu réalisés, tels que la pyrolyse, la carbonisation, et le délaminage sont relativement bien reproduits

Étude du comportement thermomécanique de matériaux composites cellulosiques : application à la résistance au feu d'un bloc-porte en bois.

La sécurité incendie demeure une préoccupation majeure dans le domaine de la sécurité civile. Elle repose sur la combinaison de protections actives et passives, notamment des éléments empêchant ou ralentissant la propagation des fumées ou des flammes. Les professionnels de la construction développent de nouveaux produits devant satisfaire à une procédure d’agréments techniques dont notamment des essais de résistance au feu dans des fours d’essai. La validation de produits conformes est lourde et peut constituer un frein à l’innovation : les essais de résistance au feu sont coûteux et difficilement multipliés. Ces raisons justifient de développer de moyens de simulation permettant de constituer un « four virtuel » pour modéliser un essai de résistance au feu et retranscrire le comportement d’un produit de la construction. Disposer de l’ensemble « four virtuel » doit permettre d’analyser et d’évaluer un nombre élevé de variantes techniques. Lors de la conception des produits, l’industriel pourra ainsi, en collaboration avec le laboratoire de sécurité incendie, orienter le dimensionnement vers des solutions efficientes. Une thèse en collaboration avec Efectis France, laboratoire agréé en résistance au feu, et l’Institut de Mécanique et d’Ingénierie de l’Université de Bordeaux (I2M) s’inscrit dans cette démarche de mise en place d'un four virtuel. Le principal objectif est l’élaboration d’un outil intégré pour la modélisation de la résistance au feu de blocs-portes en bois. Nous présentons ici les premiers résultats de simulation thermomécanique d’un bloc-porte en bois soumis à la courbe de feu normalisée ISO 834-1. Le modèle thermique développé s’appuie sur une simulation innovante des différents phénomènes de dégradation thermique du bois à hautes températures (évaporation, pyrolyse et combustion). Les simulations sont réalisées sur le code de calcul par éléments finis CAST3M, auquel nous ajoutons des procédures spécifiques qui permettent de prendre en compte l’évolution des propriétés du matériau avec la température et la gestion des jeux de fonctionnement. Les résultats sont exprimés en termes de températures dans le matériau et en termes de déplacements. Les résultats des simulations seront analysés et critiqués vis-à-vis de la base de données expérimentale du laboratoire incendie d’Efectis

Fire exposed facades: Numerical modelling of the LEPIR2 testing facility

LEPIR2 testing facility is aimed to evaluate the fire behaviour of construction solutions implemented on facade according with the experimental evaluation required by the French Technical Specification 249 (IT249) of the safety regulation. It aims to limit the risks of fire spreading by facades to upper levels. This facility involves a wood crib fire in the lower compartment of a full scale two levels high structure. Flames are coming outside from the compartment through windows openings and develop in front of the facade. Computational fluids dynamics simulations are carried out with the FDS code (Fire Dynamics Simulator) for two full-scale experiments performed by Efectis France laboratory. The first objective of this study is to evaluate the ability of numerical model to reproduce quantitative results in terms of gas temperatures and heat flux on the tested facade for further evaluation of fire performances of an insulation solution. When experimental results are compared with numerical calculations, good agreement is found out for every quantities and each test. The proposed models for wood cribs and geometry give correct thermal loads and flames shape near the tested facade

Fire exposed facades: Numerical modelling of the LEPIR2 testing facility

LEPIR2 testing facility is aimed to evaluate the fire behaviour of construction solutions implemented on facade according with the experimental evaluation required by the French Technical Specification 249 (IT249) of the safety regulation. It aims to limit the risks of fire spreading by facades to upper levels. This facility involves a wood crib fire in the lower compartment of a full scale two levels high structure. Flames are coming outside from the compartment through windows openings and develop in front of the facade. Computational fluids dynamics simulations are carried out with the FDS code (Fire Dynamics Simulator) for two full-scale experiments performed by Efectis France laboratory. The first objective of this study is to evaluate the ability of numerical model to reproduce quantitative results in terms of gas temperatures and heat flux on the tested facade for further evaluation of fire performances of an insulation solution. When experimental results are compared with numerical calculations, good agreement is found out for every quantities and each test. The proposed models for wood cribs and geometry give correct thermal loads and flames shape near the tested facade

Fire exposed facades: Numerical modelling of the LEPIR2 testing facility

LEPIR2 testing facility is aimed to evaluate the fire behaviour of construction solutions implemented on facade according with the experimental evaluation required by the French Technical Specification 249 (IT249) of the safety regulation. It aims to limit the risks of fire spreading by facades to upper levels. This facility involves a wood crib fire in the lower compartment of a full scale two levels high structure. Flames are coming outside from the compartment through windows openings and develop in front of the facade. Computational fluids dynamics simulations are carried out with the FDS code (Fire Dynamics Simulator) for two full-scale experiments performed by Efectis France laboratory. The first objective of this study is to evaluate the ability of numerical model to reproduce quantitative results in terms of gas temperatures and heat flux on the tested facade for further evaluation of fire performances of an insulation solution. When experimental results are compared with numerical calculations, good agreement is found out for every quantities and each test. The proposed models for wood cribs and geometry give correct thermal loads and flames shape near the tested facade