ANALYSE GLOBALE DES RISQUES LIES AUX IMMEUBLES DE GRANDE HAUTEUR GLOBALE RISICOANALYSE VAN HOGE GEBOUWEN
ANALYSE GLOBALE DES RISQUES LIES AUX IMMEUBLES DE GRANDE HAUTEUR GLOBALE RISICOANALYSE VAN HOGE GEBOUWEN Actes du colloque tenus à Bruxelles, Belgique 16 Décembre 2010 Edité par : Prof. Y. Rammer Université Libre de Bruxelles Belgique Y. Dechamps Université Libre de Bruxelles Belgique C. De Wolf Vrije Universiteit Brussel Université Libre de Bruxelles Belgique
Imprimé par : Presses universitaires de Bruxelles asbl (P.U.B.) Av Paul Héger 42, 1000 Brussels, Belgium http://www.ulb.ac.be/ulb/pub
ANALYSE GLOBALE DES RISQUES LIES AUX IMMEUBLES DE GRANDE HAUTEUR GLOBALE RISICOANALYSE VAN HOGE GEBOUWEN Y. Rammer, Y. Dechamps et C. De Wolf (Ed.) Dessin de couverture : Tour de Babel Crédits : Catherine de Wolf
Première édition : Décembre 2010 Dépôt légal : D/2010/Yves Rammer, éditeur
Remerciements Les éditeurs et organisateurs du colloque tiennent à remercier l'aide pour la publication de l'ouvrage et les contributions au colloque, les personnes et organisations suivantes : – – – – – – – – – –
Didier Cartage, ADEB-VBA, Bruxelles, Vincent Valade, ULB, Bruxelles, Gaby Willems, ADEB-VBA, Bruxelles, Université Libre de Bruxelles, Belgique, Vrije Universiteit Brussel, België, ADEB-VBA, Belgique, FedBeton, Belgique, Groupe-S, Belgique, Banque Degroof, Belgique, L'Institut d'encouragement de la Recherche Scientifique et de l'Innovation de Bruxelles, Belgique,
TABLE DES MATIERES Introduction Y. Rammer, Y. Dechamps.............................................................................................................
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Chapitre 1. RSET vs ASET – A risk based approach to Fire Safety R. Hourqueig................................................................................................................................
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Chapitre 2. Babel C. Wolf, D.Fonseca-Rangel..........................................................................................................
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Chapitre 3. Présentation de solutions mises en oeuvre pour la structure et l'enveloppe des bâtiments élevés J.-P. Cools, C. Pimpurniaux..........................................................................................................
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Chapitre 4. Réflexions sur la conception d'immeubles d'une centaine de mètres de hauteur L. Demortier, A. Leroy, V. de Ville de Goyet...............................................................................
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Chapitre 5. Concepts généraux en matière de planification d'urgence et analyse des risques au niveau local A. Houpe......................................................................................................................................
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Chapitre 6. Bâtiments de grande hauteur et construction durable G. De Mullewie, L. Laret, Ph. De Mey........................................................................................
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Chapitre 7. Intégration des risques liés à l'environnement dans l'analyse critique de nouveaux immeubles-tours Y. Dechamps, Ph. Bouillard, Y. Rammer......................................................................................
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Chapitre 8. The effect of blast loads on high rise buildings J. Vantomme, J.M. Ndambi, F. Pasqualena, E. Segers, B. Reymen, D. Lecompte......................
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Ce colloque a été organisé par l'Université Libre de Bruxelles, la Vrije Universiteit Brussel, et l'Association des Entrepreneurs Belges de Grands Travaux (ADEB-VBA), dans le cadre des recherches de la Chaire des Grands Entrepreneurs.
Comité scientifique : Prof. Ph. Bouillard, Université Libre de Bruxelles, Prof. P. De Wilde, Vrije Universiteit Brussel, Prof. Y. Rammer, Université Libre de Bruxelles, Prof. H. Wilquin, Université de Mons,
INTRODUCTION Depuis les années nonante, on observe un accroissement sans précédent dans la construction des Immeubles de Grande Hauteur (IGH). Dès la fin du 19e siècle, des grands immeubles furent érigés intensivement à Chicago et New York. Aujourd'hui, c'est la première fois que ce phénomène se généralise simultanément sur les cinq continents du monde. La conséquence de ces développements est une densification verticale de Moscou au Moyen Orient, de Shanghai à San Francisco. Il existe actuellement plus de géants urbains en Asie qu'en Amérique du Nord, terre d'origine des gratte-ciel. Depuis 2006, 59 des 100 plus grands gratte-ciel dans le monde seront achevés pour 2010. Il n'est pas seulement question de la hauteur et de la répartition géographique des gratte-ciel mais aussi l'usage et les fonctions présentes dans ceux-ci. Historiquement les gratte-ciel étaient destinés aux fonctions de bureau en administration ; actuellement de nombreux projets de gratte-ciel proposent des fonctions résidentielles ou mixtes. Par le passé les structures des IGH étaient principalement des constructions en acier. À présent les structures mixtes (béton et acier) sont favorisées. En outre jusqu'aux années quatre-vingt, de nombreux immeubles étaient érigés afin de promouvoir une entreprise individuelle, les gratte-ciel sont maintenant élevés afin de représenter la vitalité d'une ville à son échelle globale : création d'un paysage urbain avec une reconnaissance à l'échelle internationale. Ce passage de l'ambition d'une entreprise à celle de la ville, voire même celle d'un gouvernement, se reflète dans le choix des noms de ces immeubles : Chrysler, Sears ou Petronas, et maintenant Taipei 101, Burj Dubai, etc. Cependant dans le monde de la conception et de la construction des immeubles de grande hauteur, une série de questions concernant la sécurité des personnes, des biens et de l'environnement se posent aux ingénieurs et architectes qui doivent concevoir un immeuble en fonction de son usage. Ces bâtiments présentent un ensemble de problèmes uniques d'un point de vue stabilité, sécurité incendie, impact environnemental, etc. que nous proposons d'aborder aujourd'hui. Chaque année, des tragédies surviennent : incendies, séismes, tornades, explosions, actes de malveillance, etc. Des exemples, comme le « progressive collapse » partiel du Ronan Point en 1968 qui fit 4 victimes ou plus récemment un immeuble à appartements qui prit feu et provoqua le décès de 43 personnes, démontrent l'importance de la prise en compte de mesures spécifiques de prévention, en terme de sécurité et d'approche analyse des risques, pour les immeubles de grande hauteur. À cet effet, Monsieur R. Hourqueig (WSP) nous présente son article « RSET vs ASET – A risk based approach to Fire Safety » où les bases de l'ingénierie de sécurité incendie seront approchées par deux méthodes distinctes qui permettent au concepteur d'étudier le bâtiment dans son intégralité. Au travers de leur article « Babel », Madame D. Fonseca Rangel et Monsieur C. Wolf (A2RC) nous présenteront l'intervention d'un architecte dans le processus de conception et de réalisation d'un bâtiment élevé sur base de leurs expériences. Ensuite, Messieurs J.-P. Cools et C. Pimpurniaux (SECO) aborderont différentes solutions structurelles observées en oeuvre sur les projets de bâtiments élevés au travers de leur article « Présentation de solutions mises en oeuvre pour la structure et l'enveloppe de bâtiments élevés ».
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Les « Réflexions sur la conception d'immeubles d'une centaine de mètres de hauteur » présentées par Monsieur L. Demortier et al. (Greisch) traiteront des stratégies et calculs élaborés pour quelques projets récents du point de vue du bureau d'études de stabilité. Monsieur A. Houpe (Ville de Bruxelles), au travers de son article intitulé « Concepts généraux en matières de planification d'urgence et analyse des risques au niveau local », nous présentera différentes notions de planification d'urgence appliquées aux immeubles de grande hauteur. Toute démarche en construction durable doit accompagner les études de base telles que la stabilité ou la sécurité incendie mais au regard de bâtiments de grande hauteur, cette démarche nécessite des études plus approfondies des difficultés qu'elles entraînent pour maîtriser les risques associés. À cet effet, l'article « Bâtiments de Grande Hauteur et construction durable » de Monsieur G. De Mullewie et al. (SECO) nous présentera ses réflexions en la matière. L'article « Intégration des risques liés à l'environnement dans l'analyse critique de nouveaux immeubles-tours » de Monsieur Y. Dechamps et al. (ULB) nous présentera un modèle d'analyse de risques suivant l'approche du cadre réglementaire de la directive Seveso. Enfin Monsieur J. Vantomme et al. (ERM) montrera l'importance de l'impact d'une explosion sur un immeuble de grande hauteur et quels seront les mécanismes qui en découlent dans « The effect of blast loads on high rise buildings ». Yves Dechamps et Yves Rammer Le 16 décembre 2010
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INLEIDING Sinds de jaren negentig, vond een ongekende stijging in de constructie van hoge gebouwen plaats. Vanaf het einde van de negentiende eeuw, werden grote gebouwen massaal opgetrokken in Chicago en New York. Het is de eerste keer dat dit verschijnsel gelijktijdig over de vijf werelddelen plaats vindt. De gevolgen van deze ontwikkeling zijn : steeds dichtere en hogere steden van Moskou tot het Midden-Oosten, van Shanghai tot San Francisco. Er zijn tegenwoordig meer reuzensteden in Azië dan in Noord-Amerika, de bakermat van de wolkenkrabbers. Sinds 2006, zullen 59 van de 100 grootste wolkenkrabbers in de wereld vóór 2010 klaar zijn. Het is niet alleen een kwestie van hoogte of geografische spreiding van de wolkenkrabbers, maar ook het gebruik en de functies die deze hebben. Oorspronkelijk waren wolkenkrabbers bedoeld om dienst te doen als kantoren en administraties; tegenwoordig doen veel wolkenkrabbers dienst als residenties of beiden. In het verleden was de structuur van de bouwwerken meestal een metalen constructie. Tegenwoordig geeft men de voorkeur aan gemengde constructies (staal en beton). Tot de jaren tachtig, werden talrijke gebouwen opgericht om er afzonderlijke ondernemingen in te promoten, tegenwoordig worden wolkenkrabbers opgetrokken teneinde een representatief grootschalig beeld van een stad te verkrijgen : het ontwerpen van een stadsbeeld met een internationale erkenning. De ambitie om van een bedrijf een stad te maken, zie zelfs een regering, reflecteert zich in de naamskeuze van deze gebouwen : Chrysler, Sears of Petronas en nu Taipei 101, Burj Dubaï, enz. Toch zijn er in de wereld van de conceptie en de constructie van hoge gebouwen een reeks vragen betreffende de veiligheid van mensen, goederen en milieu gesteld aan ingenieurs en architecten die een gebouwproject moeten uitwerken in functie van het gebruik ervan. Deze gebouwen vormen een uniek probleem op gebied van stabiliteit, brandveiligheid, impact op het milieu, enz. dat we vandaag zullen bespreken. Elke jaar doen er zich grote tragedies voor : branden, aardbevingen, tornado's, ontploffingen, terroristische aanslagen, enz. Voorbeelden zoals de gedeeltelijke “progressive collapse” van Ronan Point in 1968 dat 4 slachtoffers maakte, of meer recentelijk een appartementsgebouw dat vuur vatte en de dood van 43 personen veroorzaakte, tonen ons het belang om voor hoge gebouwen specifieke preventieve maatregelen te nemen op vlak van veiligheid en risicoanalyse. Daartoe stelt de heer R. Hourqueig (WSP) ons zijn artikel « RSET vs ASET – A risk based approach to Fire Safety » voor, waarin de basis van de brandbeveiligingsengineering vanuit twee verschillende standpunten benaderd wordt en die het voor de ontwerper mogelijk maakt om een gebouw in haar geheel te bestuderen. Via hun artikel « Babel », zullen mevrouw D. Fonseca Rangel en de heer C. Wolf (A2RC) ons de interventie van een architect in het ontwikkelingsproces en de realisatie van een gebouw, opgetrokken op basis van hun ervaring, voorstellen. Vervolgens zullen de heren J.-P. Cools en C. Pimpurniaux (SECO) verschillende structurele oplossingen aankaarten, geobserveerd tijdens de uitvoering van zulke projecten door middel van hun artikel « Présentation de solutions mises en oeuvre pour la structure et l'enveloppe de bâtiments élevés ».
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« Réflexions sur la conception d'immeubles d'une centaine de mètres de hauteur », voorgesteld door de heer L. Demortier en al. (Greisch) zullen de strategieën en de uitgewerkte berekeningen van enkele recente projecten behandelen, gezien vanuit het standpunt van een studiebureau voor stabiliteit. De heer A. Houpe (Stad Brussel) zal ons door middel van zijn artikel « Concepts généraux en matières de planification d'urgence et analyse des risques au niveau local » verschillende ideeën van dringende noodplanningen die toegepast worden op hoge gebouwen voorstellen. Elke methode in een duurzame constructie moet begeleid worden van de basisstudies, zoals stabiliteit of brandveiligheid, maar ten opzichte van gebouwen van grote hoogte behoeft deze methode een diepgaandere studie over de moeilijkheden die er het gevolg van zijn om zo de risico’s die eraan verbonden zijn te beheersen. Te dien einde zal het artikel « Bâtiments de Grande Hauteur et construction durable » van de heer G. De Mullewie en al. (SECO) ons zijn overwegingen op dit vlak voorstellen. Het artikel « Intégration des risques liés à l'environnement dans l'analyse critique de nouveaux immeubles-tours » van de heer Y. Dechamps en al. (ULB) zal ons een model van risicoanalyse voorstellen, benaderd volgens richtlijnen van Seveso. Ten slotte zal de heer J. Vantomme en al. (ERM) het impactbelang van een explosie van een torengebouw aantonen en welke de mechanismen zijn die eruit voortvloeien in « The effect of blast loads on high rise buildings ». Yves Dechamps en Yves Rammer 16 december 2010
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