Comparative Safety Assessment of Prescriptive Means-of-Egress Configurations Using Fault Tree Analysis

Chaque jour, des millions de personnes circulent dans les couloirs et les cages d'escalier des immeubles d'habitation, ayant la conviction que les règles régissant ces espaces garantiraient leur sécurité si un incendie se déclarait. En Allemagne, et dans de nombreux endroits à travers le monde, les codes de construction font office de manuel de référence pour cette sécurité. Ces réglementations sont prescriptives, ce qui signifie qu'elles énumèrent des conceptions spécifiques que les constructeurs doivent suivre, comme l'exigence de deux voies d'évacuation distinctes ou l'assurance que les cages d'escalier soient protégées contre la fumée. L'hypothèse sous-jacente a longtemps été que si un bâtiment respecte ces règles, il est sûr, et que les différentes conceptions autorisées par le code offrent approximativement le même niveau de protection. Cependant, cette hypothèse a rarement été testée par une comparaison rigoureuse et côte à côte. Bien que nous sachions que la sécurité incendie dépend d'un mélange complexe de configuration du bâtiment, de comportement humain et de fiabilité des équipements, les réglementations ne mesurent pas explicitement si une conception approuvée est réellement plus sûre qu'une autre. Cette lacune laisse une question sans réponse : toutes les voies d'évacuation légalement autorisées lors d'un incendie offrent-elles réellement une marge de sécurité égale, ou certaines configurations cachent-elles des risques nettement plus élevés que d'autres ?

Pour répondre à cela, des chercheurs de l'Université technique de Munich se sont tournés vers une méthode initialement développée pour l'ingénierie aérospatiale et nucléaire appelée analyse par arbre de défaillances. Imaginez une carte de chaque façon possible dont un système pourrait tomber en panne, en partant d'un événement unique et catastrophique au sommet et en remontant vers les petites défaillances individuelles qui pourraient le causer. Dans cette étude, les chercheurs ont appliqué cette logique à la sécurité incendie résidentielle. Ils ont défini un événement critique spécifique : le moment où un incendie devient si dangereux que les pompiers doivent secourir des personnes depuis l'extérieur de leurs appartements avant que l'incendie ne soit éteint. Ce scénario se concentre sur les voies d'évacuation communes — les couloirs et les cages d'escalier — qui servent à tous les résidents du bâtiment, plutôt que sur l'appartement même où l'incendie a pris naissance. En construisant un modèle détaillé de la propagation d'un incendie, de la manière dont la fumée pourrait remplir un couloir, dont les portes pourraient échouer et de la façon dont les gens pourraient réagir, l'équipe a créé un système transparent pour comparer différentes conceptions de bâtiments.

Les chercheurs ne se sont pas appuyés sur des données historiques d'accidents, qui sont souvent trop rares pour comparer chaque configuration de bâtiment possible. Au lieu de cela, ils ont utilisé le jugement d'un ingénieur chevronné en sécurité incendie pour attribuer des probabilités à chaque étape de la chaîne de défaillance. Ils ont identifié 93 facteurs distincts, allant de la probabilité qu'une porte ne se ferme pas correctement à la chance qu'une personne panique et bloque une sortie. Ces valeurs n'ont pas été traitées comme des faits absolus, mais comme des paramètres cohérents pour observer comment différentes formes de bâtiments se comporteraient sous un même ensemble d'hypothèses. Ils ont ensuite modélisé 21 configurations résidentielles dérivées du Code de construction modèle allemand. Celles-ci comprenaient des conceptions standards avec des cages d'escalier internes, des galeries ouvertes, des escaliers extérieurs et des escaliers de sécurité spécialisés conçus pour les immeubles de grande hauteur.

Les résultats ont révélé une réalité frappante : des conceptions légalement équivalentes peuvent présenter des profils de sécurité très différents. Lorsque les chercheurs ont calculé le « score » de chaque configuration — un nombre représentant la probabilité que l'événement supérieur se produise — ils ont constaté un écart important. La configuration la plus sûre, qui présentait une cage d'escalier de sécurité interne hautement protégée avec de multiples barrières contre la fumée et le feu, affichait un score de 0,274. En revanche, une conception standard avec un couloir protégé et un escalier interne unique, s'appuyant sur le secours des pompiers comme solution de repli, affichait un score de 0,809. Bien que le ratio entre le meilleur et le pire de l'ensemble des 21 modèles soit proche de trois contre un, la comparaison parmi les 14 configurations du code standard couramment traitées comme des alternatives réglementaires montrait un ratio de score comparatif de 1,70. Cela signifie que, selon les mêmes hypothèses d'experts, même au sein du groupe de conceptions standards considérées comme interchangeables par les régulateurs, certaines configurations comportent un risque implicite nettement plus élevé que d'autres.

L'étude a également identifié les raisons exactes de ces différences. Les configurations offrant deux directions distinctes pour l'évacuation, ou utilisant des galeries à l'air libre où la fumée peut se dissiper naturellement, présentaient systématiquement des scores plus bas, ce qui signifie qu'elles étaient plus sûres. À l'inverse, les conceptions reposant sur une direction de circulation unique ou utilisant des couloirs fermés où la fumée pourrait s'accumuler étaient moins sûres. Le modèle a montré que le nombre d'appartements reliés à une seule voie d'évacuation importait grandement ; plus de personnes dépendant d'un seul chemin signifie un risque plus élevé si ce chemin est obstrué. De plus, la présence de portes coupe-feu à fermeture automatique et de barrières anti-fumée jouait un rôle crucial pour interrompre la chaîne d'événements menant à une personne piégée. Les chercheurs ont constaté que le classement de ces conceptions restait stable même lorsqu'ils ajustaient les estimations des experts à la hausse ou à la baisse, suggérant que les différences sont structurelles et ne résultent pas simplement de conjectures sur le comportement humain.

Ce travail ne prétend pas que les codes de construction actuels sont dangereux ou que n'importe quel bâtiment conforme est voué à l'échec. Il démontre plutôt que le concept de « sécurité équivalente » dans les réglementations prescriptives est plus complexe qu'il n'y paraît. L'étude montre que les configurations admissible par prescription peuvent contenir des marges de sécurité implicites matériellement différentes, ce qui signifie que les différents modèles autorisés par les mêmes règles ne procurent pas nécessairement le même niveau de protection. Les chercheurs soulignent que leurs chiffres sont des scores comparatifs, et non des prédictions absolues de la fréquence des incendies. Ils constituent un outil pour comprendre le risque relatif, montrant qu'un bâtiment avec un couloir simple et un escalier unique est intrinsèquement plus vulnérable qu'un bâtiment doté d'une cage d'escalier de sécurité dédiée et protégée contre la fumée. Les conclusions suggèrent que les régulateurs et les concepteurs devraient être conscients que toutes les solutions approuvées ne sont pas égales. En utilisant cette méthode transparente, il devient possible d'évaluer les modifications proposées aux codes de construction ou aux plans architecturaux spécifiques par rapport à un standard commun, garantissant ainsi que les marges de sécurité implicites de nos bâtiments sont comprises et, si nécessaire, améliorées. L'étude conclut que bien que le système actuel fonctionne, un examen plus approfondi révèle que certains chemins vers la sécurité sont bien plus sûrs que d'autres, et que reconnaître cette différence est la première étape vers une ingénierie de sécurité incendie plus informée et plus efficace.