du bois couplé à un modèle de feu <fnref n="8" />. Le couplage fort qui existe entre la pyrolyse et le champ mécanique (la forte contraction du matériau, voir **Figure II-34**), appelé modèle « pyro-mécanique » par le chercheur, pourrait ainsi être mieux appréhendé grâce aux mesures du champ hydro-mécanique en phase transitoire.

De par son aspect fondamental, il est plutôt envisagé de proposer un sujet de recherche lors de l'appel à projet des allocations doctorales de l'Université de Bordeaux. En effet, le matériel nécessaire est en grande partie disponible et un tel projet ne nécessiterait pas un financement important en termes d'investissement ou de fonctionnement. La collaboration entre les différentes équipes (feu, Terahertz, simulation avancée) renforcerait l'interdisciplinarité du laboratoire I2M.

## Appréhension du comportement au feu des matériaux de construction bio-sourcés

La construction dans son ensemble se trouve à un tournant de son évolution. Comme tous les autres secteurs de la société, les pratiques, les matériaux, les méthodes de conception, de mise en œuvre et de fin de vie doivent être pensés de sorte à générer un impact environnemental le plus faible possible. Cela passera sans doute par l'utilisation de nouvelles familles de matériaux. L'évolution se fait déjà sentir par le retour à des produits moins polluants (matériaux bio-sourcés, bois et terre crue en particulier). Inévitablement, le comportement incendie de ces nouveaux matériaux, de ces nouvelles structures, devra être abordé, et ce malgré une certaine inertie du cadre réglementaire.

Les actions de recherche sur le bois devront être approfondies. En terme de stratégie à adopter, nous partons du constat que jusqu'à présent, nous n'avons quasiment pas collaboré avec des structures telles que le FCBA (institut technologique Forêt Cellulose Bois Construction), ADIVbois (Association pour le Développement des Immeubles à Vivre BOIS) ou le Codifab (Comité professionnel de Développement des Industries Françaises de l'Ameublement et du Bois). Il est certain que des collaborations devront être mis en place avec ces structures afin d'être au plus proche des demandes et des manques de la profession concernant le comportement au feu des structures en bois. Un travail de diffusion des résultats obtenus, et de mise en valeur des savoir-faire acquis est en ce sens requis. Nous pensons également à échanger plus fréquemment avec des structures comme la BSPP ou le LCPP, afin de contribuer à la prévention du risque incendie dans les constructions en bois.

Le bois n'est pas le seul matériau bio-sourcé présent sur le marché, et parmi les matériaux à faible impact environnement de plus en plus étudiés et utilisés dans les projets de construction, la terre crue apparaît souvent comme une alternative intéressante aux procédés de construction classiques. Des études sur le comportement mécanique à température ambiante de tels matériaux sont déjà menées au sein du laboratoire I2M. Ces actions seront complétées par des études du comportement thermomécanique en adoptant des approches déjà utilisées lors des précédents projets. Des réflexions sont également en cours avec le laboratoire SIAME de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour, celui-ci travaillant également sur cette thématique (projets « Terre Crue » et « TERROFEU » et chaire « ConstructTerr' »).

<footnote n="8">⁸ J. Lachaud, J. B. Scoggins, T. E. Magin, M. G. Meyer, et N. N. Mansour, « A generic local thermal equilibrium model for porous reactive materials submitted to high temperatures », International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 108, p. 1406-1417, mai 2017, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.11.067.</footnote>
<figure><img src="image_129.png" /></figure>

## Mise en place d'une plateforme d'essais au feu à moyenne échelle

Cette dernière réflexion trouve son origine dans la nécessité, pour la plupart des projets réalisés ou en cours de montage, d'avoir recours à de l'expérimentation à grande échelle (c'est-à-dire la plus proche possible de l'échelle réelle de l'élément structurel) pour justifier du comportement au feu des matériaux et structures du génie civil. Une analyse *a posteriori* des projets réalisés démontre aisément ce besoin expérimental. Ce dernier s'exprimera également pour certains projets en montage, ou dans le cas où des industriels viennent à notre rencontre pour envisager des actions de recherche visant à l'optimisation de leur produit vis-à-vis du feu.

Dans la plupart de mes projets de recherche, lorsque le besoin d'avoir recours à des expérimentations au feu à grande échelle s'est exprimé, les essais ont été réalisés au sein de laboratoires incendie privés. Du fait de l'agrément nécessaire du Ministère de l'Intérieur (voir § 1-6.1), le nombre de laboratoires en mesure de réaliser des essais de résistance au feu est fortement limité. Pour rappel, l'arrêté ne fait référence actuellement qu'à seulement 3 laboratoires sur le territoire national (CSTB, CERIB, Efectis France). Bien évidemment, il est primordial que les laboratoires soient agréés par le Ministère de l'Intérieur, vu le risque que pourrait représenter un classement de résistance au feu non contrôlé ou non fiable. Ce cadre est une garantie d'obtenir un niveau de sécurité suffisant dans les ouvrages du génie civil. Malgré tout, ce cadre peut constituer un frein au développement des produits de la construction vis-à-vis de leur comportement thermomécanique durant un feu. En effet, les normes de classement de résistance au feu stipulent de réaliser les essais sur des corps d'épreuve à moyenne ou grande échelle (le plus souvent à l'échelle 1:1 de l'élément de structure), ce qui rend les essais onéreux et donc peu répétables (nous estimons à plusieurs dizaines de milliers d'Euros le coût d'un essai conventionnel de résistance au feu). A l'inverse, un accompagnement des industriels dans l'optimisation au feu de leurs produits passe par une analyse paramétrique, induisant un nombre conséquent d'essais. Les laboratoires incendie sont toutefois équipés pour la plupart de fours à plus petite échelle (un exemple est donné sur la **Figure II-110**), leur permettant de réaliser des pré-études sur les produits testés, hors référentiel normatif. La charge de travail des laboratoires ne permet cependant pas de réaliser un nombre important d'essais, et peut également se répercuter par un coût non négligeable.

<figure><img src="image_130.png" /><figcaption>**Figure II-110** : Représentation schématique en coupe du « four à maquettes » du CSTB (dessin repris de [1]).</figcaption></figure>

Partant de ce constat, je propose le développement d'une plateforme expérimentale au sein du laboratoire I2M, permettant d'offrir un panel d'étude du comportement thermomécanique au feu des produits de la construction. L'ambition n'étant pas de délivrer des classements normatifs, mais de permettre aux industriels de mener des campagnes d'essai d'optimisation de leur produit, en vue des essais de résistance au feu, qui seront *in fine* réalisés au sein des laboratoires agréées. Par ailleurs, cette plateforme permettrait de mener à bien des projets de recherche plus en amont des
problématiques industrielles, en relation avec les centres technologiques (CSTB, CERIB, FCBA...) ou des associations (ADIVbois, Codifab...), tel qu'évoqué dans le précédent paragraphe.

Ce projet de plateforme universitaire consacrée à des essais au feu sur produits de la construction s'inspire de quelques équipes universitaires européennes (Université d'Edinburgh, Université de Liège, Technical University de Munich, Politecnico Di Milano, Cracow University of Technology), qui sont dotées de moyens d'essais au feu à différentes échelles (quelques exemples en **Figure II-111**). A notre connaissance, ce modèle d'échelle n'existe pas actuellement dans le milieu universitaire français.

<figure><img src="image_131.png" /></figure>

**Figure II-111** : Illustrations de quelques moyens expérimentaux universitaires. De gauche à droite : dispositif « HTRIS » de l'Université d'Edinburgh, four à dalles (surface exposée au feu de 750 x 950 mm²) de l'Université de Cracovie et four horizontal à grande échelle de l'Université de Liège.

Une telle plateforme permettrait :

- De proposer aux industriels, sous forme de prestation, des essais d'optimisation de leurs produits vis-à-vis du feu.

- D'inclure une phase d'étude à échelle réaliste aux programmes de recherche en cours et en montage.

- De collaborer encore plus étroitement avec les laboratoires agréés d'essais au feu, en leur proposant par exemple des études sous-traitées.

- D'accorder plus de place et d'importance aux structures universitaires au sein des comités de normalisation (groupes de travail sur les Eurocodes par exemple).

- De réaliser des actions de sensibilisation ou de formation autour la thématique de la résistance au feu à destination des étudiants et du grand public.

Un rapprochement de la plateforme pourra être fait au sein même de la Région Nouvelle Aquitaine avec :

- La plateforme incendie « Hestia », de l'Université de Poitiers, qui s'intéresse à la caractérisation du comportement au feu des matériaux et à la détermination des propriétés d'inflammabilité et de combustibilité des matériaux.

- Le laboratoire SIAME de l'UPPA, qui est doté d'équipements permettant de mesurer l'évolution des propriétés mécaniques des matériaux avec la température, ainsi que d'un four à « petite échelle » (celui utilisé dans le cadre du projet RECYFEU, voir § 2-1.2).
Pour se bâtir et fonctionner, cette plateforme aura évidemment besoin d'un financement conséquent, permettant d'acquérir principalement un ou des fours d'essai, ainsi que du matériel de mesure appliqué aux sciences du feu. Les pistes de subventions sont à l'étude (subvention « plateformes mutualisées et ouvertes » de la Région Nouvelle-Aquitaine, dossier ERC « Advanced Grants », ...).

Les caractéristiques techniques de la plateforme ne sont pas encore précises au moment de la rédaction de ce manuscrit, toutefois le cahier des charges serait le suivant :

- Réalisation d'essais sur éléments de structure à l'échelle 1:1 : poutre, poteau, mur, plancher....

- Sollicitation thermique paramétrable et apte à reproduire un flux thermique représentatif d'une grande variété de feux naturels. Zonage envisagé afin de reproduire par exemple un feu stratifié.

- Dispositif de chargement mécanique (vérins) pilotable de façon à être idéalement utilisé en fonctionnement « hybride ».

Cela peut aussi passer par la mise en place de laboratoires communs (subvention « LabCom » de l'ANR). Dans les prochaines années, cette ambition m'amènera donc à consolider le réseau de partenaires qui ont tous contribué aux travaux effectués jusqu'ici, et en particulier un renforcement des collaborations avec les laboratoires d'essais au feu.
5. Bibliographie de la partie II

[1] J.-C. Mindeguia, « Contribution expérimentale à la compréhension des risques d'instabilité thermique des bétons », PhD Thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2009.

[2] « Chronologie des grands incendies », Wikipédia. 15 mars 2022. Consulté le: 16 mars 2022. [En ligne]. Disponible sur: https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Chronologie_des_grands_incendies&oldid=191928013

[3] « BAnQ numérique ». http://numerique.banq.qc.ca/ (consulté le 16 mars 2022).

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[12] « Milano | Vigentino - L'incendio della torre di via Antonini 32 », Urbanfile Blog, 30 août 2021. https://blog.urbanfile.org/2021/08/30/mi lano-vigentino-lincendio-della-torre-di- via-antonini-32/ (consulté le 17 mars 2022).

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[166] D. Dauti, A. Tengattini, S. Dal Pont, N. Toropovs, M. Briffaut, et B. Weber, « Analysis of moisture migration in concrete at high temperature through in-situ neutron tomography », *Cement and Concrete Research*, vol. 111, p. 41-55, sept. 2018, doi: 10.1016/j.cemconres.2018.06.010.

[167] V. Feruglio, « De la faune au bestiaire – La grotte Chauvet-Pont-d'Arc, aux origines de l'art pariétal paléolithique », *Comptes Rendus Palevol*, vol. 5, n° 1, p. 213-222, janv. 2006, doi: 10.1016/j.crpv.2005.09.003.

[168] C. Ferrier et al., « Les parois chauffées de la grotte Chauvet-Pont d'Arc (Ardèche, France) : caractérisation et chronologie », *PALEO. Revue d'archéologie préhistorique*, n° 25, p. 59-78, déc. 2014.

[169] I. Théry-Parisot et S. Thiébault, « Le pin (Pinus sylvestris) : préférence d'un taxon ou contrainte de l'environnement ? Étude des charbons de bois de la grotte Chauvet », *Bulletin de la Société préhistorique française*, vol. 102, n° 1, p. 69-75, 2005, doi: 10.3406/bspf.2005.13338.

[170] P. Guibert et al., « When were the walls of the Chauvet-Pont d'Arc Cave heated? A chronological approach by thermoluminescence », *Quaternary Geochronology*, vol. 29, p. 36-47, août 2015, doi: 10.1016/j.quageo.2015.04.007.

[171] « Projet CarMoThaP ». https://carmothap.wixsite.com/feux (consulté le 13 mai 2022).

[172] H. Jasak, A. Jemcov, et Z. Tukovic, « OpenFOAM: a C++ library for complex physics simulations », présenté à International Workshop on Coupled

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[173] V. Babrauskas, « Heat Release Rates », in *SFPE Handbook of Fire Protection Engineering*, M. J. Hurley, D. Gottuk, J. R. Hall, K. Harada, E. Kuligowski, M. Puchovsky, J. Torero, J. M. Watts, et C. Wieczorek, Éd. New York, NY: Springer, 2016, p. 799-904. doi: 10.1007/978-1-4939-2565-0_26.

[174] ARTE, « Néandertal : le mystère de la grotte de Bruniquel », *ARTE Boutique - Films et séries en VOD, DVD, location VOD, documentaires, spectacles, Blu-ray, livres et BD*. https://boutique.arte.tv/detail/neandertal_mystere_grotte_bruniquel (consulté le 13 mai 2022).

[175] A. Guibaud, B. Bolle, et J. L. Torero, « Protection incendie des monuments historiques: Modélisation pour la prévention et la restauration », présenté à Journée d'étude « Cathédrales en feu », Institut National d'Histoire de l'Art, Paris, France, oct. 2020.

[176] P. Villeneuve, R. Fromont, et P. Prunet, « Etude de diagnostic à la suite de l'incendie du 15 Avril 2019 - Les maçonneries », Etablissement public chargé de la conservation et de la restauration de Notre-Dame de Paris, déc. 2020.

[177] « Scientifiques Notre-Dame », *Scientifiques*. Notre-Dame. https://www.scientifiquesnotredame.org/ (consulté le 16 mai 2022).

[178] E. Cabezas, J.-C. Mindeguia, et E. Maurin, « Conséquence du feu sur les propriétés mécaniques du bois sous le front de carbonisation - Application au cas de Notre-Dame », présenté à Les bois altérés, diagnostics et traitements - 10e Journée d'études du Groupe Bois de la SFIIC, C2MRF, Paris, France, oct. 2021.

[179] D. Deldicque et J.-N. Rouzaud, « Temperatures reached by the roof structure of Notre-Dame de Paris in the fire of April 15th 2019 determined by Raman paleothermometry », *Comptes Rendus. Géoscience*, vol. 352, n° 1, p. 7-18, 2020, doi: 10.5802/crgeos.9.
[180] T. Dabat, J.-D. Mertz, L. Leroux, et Y. Mélinge, « Cathédrale Notre-Dame de Paris MH Liste de 1862 Murs bahuts et pignons Caractérisation des carottes de pierre rélevées après l'incendie du 15 avril 2019 », LRMH, 10, mars 2021.

[181] T. Dabat, J.-D. Mertz, L. Leroux, et Y. Mélinge, « Cathédrale Notre-Dame de Paris MH Liste de 1862 Voûtes effondrées, murs bahuts et pignons, Caractérisation des carottes de pierre prélevées après l'incendie du 15 avril 2019 », LRMH, 1R, sept. 2021.

[182] A. Dionisio, « Stone decay induced by fire on historic buildings: the case of the cloister of Lisbon Cathedral (Portugal) », in *Building Stone Decay: From Diagnosis to Conservation*, vol. 271, 2007.

[183] I. Hager, « Sandstone Colour Change due to the High Temperature Exposure », *Material Research and Applications*, vol. 875-877, p. 411-415, 2014, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.n et/AMR.875-877.411.

[184] M. Hajpál, « Changes in Sandstones of Historical Monuments Exposed to Fire or High Temperature », *Fire Technology*, vol. 38, n° 4, p. 373-382, oct. 2002, doi: 10.1023/A:1020174500861.

[185] A. Ozguven et Y. Ozcelik, « Investigation of some property changes of natural building stones exposed to fire and high heat », *Construction and Building Materials*, vol. 38, p. 813-821, 2013, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.20 12.09.072.

[186] A. Montier, « Incendie de la Cathédrale Notre-Dame de Paris – étude des actions thermiques », Université de Bordeaux, Institut P’prime Poitiers, sept. 2021.

[187] C. A. Schneider, W. S. Rasband, et K. W. Eliceiri, « NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis », *Nature Methods*, vol. 9, n° 7, p. 671-675, juill. 2012, doi: 10.1038/nmeth.2089.

Fin de la Partie II
# ANNEXES

**Annexe n°1 :** principales réactions physico-chimiques dans les matériaux au cours d'un chauffage

**Annexe n°2 :** simulations thermomécaniques

**Annexe n°3 :** prise en compte de l'écaillage dû au feu dans la partie 1-2 de l'Eurocode 2
<figure><img src="image_132.png" /><figcaption>Annexe n°1 : principales réactions physico-chimiques dans les matériaux au cours d'un chauffage</figcaption></figure>
<figure><img src="image_133.png" /></figure>
<figure><img src="image_134.png" /></figure>

« Libre »

Béton

<figure><img src="image_135.png" /></figure>

« Bloqué »

<figure><img src="image_136.png" /><figcaption>Profils de contraintes de Von Mises</figcaption></figure>

<figure><img src="image_137.png" /><figcaption>Profils de contraintes dans le plan // face exposée</figcaption></figure>

<figure><img src="image_138.png" /><figcaption>Profils de contraintes de Von Mises</figcaption></figure>

<figure><img src="image_139.png" /></figure>
<figure><img src="image_140.png" /></figure>

<figure><img src="image_141.png" /></figure>

« Libre »

Pierre

<figure><img src="image_142.png" /></figure>

<figure><img src="image_143.png" /></figure>

« Bloqué »

### Profils de contraintes dans le plan // face exposée

<figure><img src="image_144.png" /></figure>

### Profils de contraintes de Von Mises

<figure><img src="image_145.png" /></figure>

### Profils de contraintes dans le plan // face exposée

<figure><img src="image_146.png" /></figure>

### Profils de contraintes de Von Mises

<figure><img src="image_147.png" /></figure>
<figure><img src="image_148.png" /></figure>

« Libre »

<figure><img src="image_149.png" /><figcaption>Profils de contraintes de Von Mises</figcaption></figure>

<figure><img src="image_150.png" /></figure>

BOIS

<figure><img src="image_151.png" /></figure>

« Bloqué »

<figure><img src="image_152.png" /><figcaption>Profils de contraintes de Von Mises</figcaption></figure>

<figure><img src="image_153.png" /></figure>
<figure><img src="image_154.png" /></figure>
<figure><img src="image_155.png" /></figure>

<figure><img src="image_156.png" /></figure>