ventilation

OUVRAGES SOUTERRAINSOUVRAGES SOUTERRAINS

SECURITE ET VENTILATION DES TUNNELS ROUTIERS

Prsentation du 07 janvier 2011Frdric Herv

Directeur dtudes Setec TPI

22

0 0 -- SommaireSommaire

1 1 -- Objet et limitesObjet et limites2 2 -- Prenons un peu de reculPrenons un peu de recul3 - Dfinition des enjeux4 - Contexte rglementaire5 - Base de la conception6 - Principes gnraux de conception7 - lments comparatifs de cots8 - lments comparatifs des puissances lectriques

mises en uvre9 - Les technologies lies la ventilation

33

1 1 ObjetObjet et limiteset limites

Prsentation des principes de conceptionPrsentation des principes de conception des des systmessystmes de ventilation et de dsenfumage des de ventilation et de dsenfumage des tunnels routierstunnels routiers

Ne sapplique pas aux tunnels ferroviairesNe sapplique pas aux tunnels ferroviaires

Ne sapplique pas la ventilation de chantier Ne sapplique pas la ventilation de chantier (creusement(creusement))

44

2 2 Prenons un peu de reculPrenons un peu de recul

Un tunnel = Un systmeUn tunnel = Un systme

Lapproche de la scurit en tunnel est trait au moyen dune analyse systmique

Ouvrage

Exploitant

Services de secours Equipements

Environnement

Gnie civil

SECURITE TUNNEL

Gestion

Maintenance

Surveillance

Usagers

Vhicules Comportement

Procdures

Planification

55

2 2 Un tunnel = Un systmeUn tunnel = Un systme

66

22 Le systme tunnel, exemple du tunnel du Le systme tunnel, exemple du tunnel du Frjus (FranceFrjus (France--Italie 13,6 km)Italie 13,6 km)

Trappe de dsenfumageHTBouche dair frais

Chemins de cbles

Niche de scuritquipe : PAU etextincteurs.

Hublot dejalonnement

Caniveau dedrainage

Bouton SOS

Conduite incendie

Feux

Panneauxlumineux

Trappe dair frais

Poteau incendie

Figure 2: Section transversale du tunnel au niveau de labri n8

77

22 Le systme tunnel, exemple du tunnel du Le systme tunnel, exemple du tunnel du Mont Blanc (FranceMont Blanc (France--Italie 11 km)Italie 11 km)

88

2 2 -- Les acteursLes acteurs Les organismes internationauxLes organismes internationauxAIPCR, Communaut europenneAIPCR, Communaut europenne Les donneurs dordres et exploitants :Les donneurs dordres et exploitants :

-- Matres douvrages publics: Etat ( Matres douvrages publics: Etat ( --> DIR, DRE), collectivits locales (CG, villes), certaines > DIR, DRE), collectivits locales (CG, villes), certaines socits concessionnaires (GEIE Tunnel du Montsocits concessionnaires (GEIE Tunnel du Mont--Blanc, GEIE Tunnel du Frjus)Blanc, GEIE Tunnel du Frjus)-- Matres Douvrages privs: Concessionnaires privs (COFIROUTE, Matres Douvrages privs: Concessionnaires privs (COFIROUTE,

VINCI, BOUYGUES, EIFFAGE)VINCI, BOUYGUES, EIFFAGE)

Les services instructeurs de lEtatLes services instructeurs de lEtat: CETU, la CNESOR, IGOA: CETU, la CNESOR, IGOA

Les ingnieries FLes ingnieries F :: SETEC, EGIS Tunnels, INGEROP, BONNARD et GARDEL, SETEC, EGIS Tunnels, INGEROP, BONNARD et GARDEL,

Les ingnieries IntLes ingnieries Int :: MottMott Mac Donald, Atkins, Mac Donald, Atkins, HalcrowHalcrow, PB, PB

Les installateursLes installateurs : SEITHA, YVROUD, SPIE, CEGELEC : SEITHA, YVROUD, SPIE, CEGELEC

Les fournisseurs Les fournisseurs ::-- Ventilateurs: HOWDEN, WOODS, YVROUD, WITT UND SOHN, ZITRONVentilateurs: HOWDEN, WOODS, YVROUD, WITT UND SOHN, ZITRON-- Contrle atmosphre: DRAGER, SIEMENS, SICK, PILLARDContrle atmosphre: DRAGER, SIEMENS, SICK, PILLARD

99


1 - Objet et limites2 - Prenons un peu de recul3 3 -- Dfinition des enjeuxDfinition des enjeux4 4 -- Contexte rglementaireContexte rglementaire5 - Base de la conception6 - Principes gnraux de conception7 - lments comparatifs de cots8 - lments comparatifs des puissances lectriques


1010

3 3 Revenons la ventilation, Revenons la ventilation,

dfinition des enjeuxdfinition des enjeux

En situation normale dexploitationEn situation normale dexploitation, garantir un , garantir un niveau correct de pollution en tunnelniveau correct de pollution en tunnel

En cas dincendieEn cas dincendie, mettre les usagers labri des , mettre les usagers labri des fumesfumes

En cas dincendieEn cas dincendie, permettre lintervention des , permettre lintervention des services de secoursservices de secours

Contexte particulier du tunnelContexte particulier du tunnel : milieu confin, dont : milieu confin, dont le comportement araulique est soumis de le comportement araulique est soumis de nombreux facteurs (trafic, conditions atmosphriques nombreux facteurs (trafic, conditions atmosphriques ))

Tunnel diffrent du btiment, car forts courants dair Tunnel diffrent du btiment, car forts courants dair longitudinaux et dbits mis en jeux 20 100 fois plus longitudinaux et dbits mis en jeux 20 100 fois plus importants que dans la plupart des btimentsimportants que dans la plupart des btiments

1111

4 4 Le contexte rglementaireLe contexte rglementaire

Qualit de lairQualit de lair

A lintrieur des tunnelsA lintrieur des tunnels

Circulaire du 08/06/99 relative la qualit de lair dans Circulaire du 08/06/99 relative la qualit de lair dans les ouvrages souterrains (parkings, tunnel, gares les ouvrages souterrains (parkings, tunnel, gares routires)routires)

CO < 90 ppmCO < 90 ppmNONO22 < 0.4 ppm (0.75 mg/m< 0.4 ppm (0.75 mg/m33))

Recommandations AIPCR, recommandations CETURecommandations AIPCR, recommandations CETUCO, NOCO, NO22Opacit < 5.10Opacit < 5.10--33 mm--11

1212

Qualit de lairQualit de lair dans lenvironnementdans lenvironnement (proximit des (proximit des ttes, des units de ventilation)ttes, des units de ventilation)

Recommandation OMS, directives Europennes, loi sur Recommandation OMS, directives Europennes, loi sur lair, dcrets dapplicationslair, dcrets dapplications

Objectifs de qualit de lairObjectifs de qualit de lairExemple pour le NOExemple pour le NO22

-- objectifs de qualit: 40 g/mobjectifs de qualit: 40 g/m3 3 en moyenne aen moyenne aannuelleannuelle

-- valeur limite : Centile 98 < 200 g/mvaleur limite : Centile 98 < 200 g/m33

1313

DsenfumageDsenfumage

=> Il sagit dune des => Il sagit dune des

dispositions lies la scuritdispositions lies la scurit

1414

DsenfumageDsenfumage

Circulaire du 29 dcembre 1981 (6 pages)Circulaire du 29 dcembre 1981 (6 pages)Circulaire du 25 aot 2000 (60 pages)Circulaire du 25 aot 2000 (60 pages)

labore et mise en application suite aux incendies labore et mise en application suite aux incendies graves survenus en tunnels ces dernires annes (Mont graves survenus en tunnels ces dernires annes (Mont Blanc : 39 morts le 24 mars 1999)Blanc : 39 morts le 24 mars 1999)

Applicable aux tunnels du Applicable aux tunnels du rseau nationalrseau national > 300 m> 300 m

Un tunnel est caractris par:Un tunnel est caractris par: Son niveau de traficSon niveau de trafic Urbain / non urbainUrbain / non urbain Monotube (circulation bidirectionnelle), Bitube (circulation Monotube (circulation bidirectionnelle), Bitube (circulation

unidirectionnelle)unidirectionnelle) Gabarit (< ou > 3,50 m)Gabarit (< ou > 3,50 m) AccessibleAccessible ou non aux matires dangereuses ou non aux matires dangereuses (que sont les matires (que sont les matires

dangereuses ?)dangereuses ?)

1515

Annexe 2 (instruction technique) la circulaire de 25 aot 2000Annexe 2 (instruction technique) la circulaire de 25 aot 2000

Prescriptions relatives au systme de dsenfumagePrescriptions relatives au systme de dsenfumage

Prescription relatives la ventilation des amnagements pour Prescription relatives la ventilation des amnagements pour lvacuation et la protection des usagers et laccs des secourslvacuation et la protection des usagers et laccs des secours

Prescription en terme de rsistance au feu des structures, et dePrescription en terme de rsistance au feu des structures, et defonctionnement la chaleur des quipementsfonctionnement la chaleur des quipements

1616

Circulaire interministrielle du 25 aot 2000Circulaire interministrielle du 25 aot 2000

Le dcret n 2005Le dcret n 2005--701 du 24 juin 2005701 du 24 juin 2005

Champ :- Procdures et intervenants- Pour les tunnels neufs et existants > 300 m

Circulaire interministrielle du 29 mars 2006Circulaire interministrielle du 29 mars 2006

Mais lannexe 2 la circulaire de 25 Mais lannexe 2 la circulaire de 25 aot 2000 continue de sappliqueraot 2000 continue de sappliquer

1717

Concerne les exigences de scurit minimales applicables aux tunConcerne les exigences de scurit minimales applicables aux tunnels nels du rseau routier transeuropendu rseau routier transeuropen

Tunnels concernTunnels concerns :s :-- > 500 m> 500 m-- sur le Rsur le Rseau Transseau Trans--EuropEuropen (RTE), 27 en Franceen (RTE), 27 en France-- neufs et existants (10 / 15 ans pour mettre neufs et existants (10 / 15 ans pour mettre en conformiten conformit les tunnels existants)les tunnels existants)

=> Arrt du 8 novembre 2006 fixant les exigences de scurit mi=> Arrt du 8 novembre 2006 fixant les exigences de scurit minimales nimales applicables aux tunnels de plus de 500 mtres du rseau applicables aux tunnels de plus de 500 mtres du rseau transeuropen. JO du 9 novembre 2006transeuropen. JO du 9 novembre 2006

Directive 2004 / 54 / CE du Directive 2004 / 54 / CE du 29/4/200429/4/2004

1818

Etapes de linstruction dun dossierEtapes de linstruction dun dossier

de scuritde scurit

Instruction du dossier suivant Instruction du dossier suivant le dcret n 2005le dcret n 2005--701 du 24 juin 2005 :701 du 24 juin 2005 :-- laboration du dossier prliminaire de scuritlaboration du dossier prliminaire de scurit-- avis de la CNESOR avis de la CNESOR ((Commission Nationale dEvaluation de la Scurit

des Ouvrages Routiers)-- laboration du dossier de scurit avant mise en service.laboration du dossier de scurit avant mise en service.

Tous les aspects lis la scurit sont examins, pas seulement la ventilation

1919

Conclusion sur les aspects Conclusion sur les aspects rglementairesrglementaires

La rglementation devient complexeLa rglementation devient complexe Elle volueElle volue Mais les rgles techniques de rfrence Mais les rgles techniques de rfrence appliques par lingnieur restent stables, appliques par lingnieur restent stables, depuis 2000. depuis 2000.

2020


1 - Objet et limites2 - Prenons un peu de recul3 - Dfinition des enjeux4 - Contexte rglementaire5 5 -- Base de la conceptionBase de la conception6 6 -- Principes gnraux de conceptionPrincipes gnraux de conception7 - lments comparatifs de cots8 - lments comparatifs des puissances lectriques


2121

5 5 Base de la conceptionBase de la conception

5.1 Ventilation hyginique, sanitaire, 5.1 Ventilation hyginique, sanitaire, normalenormale

Trafic Trafic --> Emissions de polluants (> Emissions de polluants (NONOxx, CO, poussires et suies), CO, poussires et suies)Systme de ventilation Systme de ventilation --> air neuf de dilution> air neuf de dilution

Concentrations moyennes en polluantsConcentrations moyennes en polluants

Ordres de grandeurs:Ordres de grandeurs:-- mission de CO : de 50 300 l/h pour un VL 60 km/hmission de CO : de 50 300 l/h pour un VL 60 km/h-- dbits de dilution # 50 mdbits de dilution # 50 m33/s/km de voie/s/km de voie

Annes 1970, 1980 : la ventilation hyginique taient souvent dimensionnante

2222

5.1 Ventilation hyginique5.1 Ventilation hyginique

Source : CETU

2323

5.2 Dsenfumage5.2 Dsenfumage Dsenfumage longitudinal Dsenfumage longitudinal --> courant dair de 2 4 m/s> courant dair de 2 4 m/s

Dsenfumage transversal Dsenfumage transversal --> extraction de 110 200 m> extraction de 110 200 m33/s/s

Annes 1990, 2000 : cest le dsenfumage qui devient dimensionnant

2424

6 6 Principes gnraux de Principes gnraux de conceptionconception

6.1 Les diffrents systmes de ventilation (hyginique, 6.1 Les diffrents systmes de ventilation (hyginique, dsenfumage)dsenfumage)

6.2 Ordre de grandeur des lments 6.2 Ordre de grandeur des lments dimensionnantsdimensionnants

6.3 Les outils daide la conception6.3 Les outils daide la conception

6.4 Les grandes familles de gomtrie des tunnels6.4 Les grandes familles de gomtrie des tunnels

6.5 Conception itrative Gnie civil 6.5 Conception itrative Gnie civil VentilationVentilation

6.6 Ventilation des dispositifs dvacuation6.6 Ventilation des dispositifs dvacuation

2525

6.1 6.1 -- Les diffrents systmes de Les diffrents systmes de

ventilationventilation

6.1.1 6.1.1 -- Ventilation hyginiqueVentilation hyginique

Longitudinale (acclrateurs)Longitudinale (acclrateurs)

Transversale pure ou partielle Transversale pure ou partielle (ventilateurs)(ventilateurs)

Semi transversaleSemi transversale

2626

Ventilation longitudinaleVentilation longitudinale

2 6 m/s

2727

Ventilation transversaleVentilation transversale

2828

Ventilation semi transversaleVentilation semi transversale

2929

6.1.2 6.1.2 -- DsenfumageDsenfumage

Longitudinal (acclrateurs, injecteur dair)Longitudinal (acclrateurs, injecteur dair)

Longitudinal avec extraction massiveLongitudinal avec extraction massive

Transversal (ventilateurs)Transversal (ventilateurs)

Transversal employ en stratgie longitudinaleTransversal employ en stratgie longitudinale

Objectif = contrle du mouvement des fumes

30

Dsenfumage Paramtre de

dimensionnement : la puissance de

lincendie

Courbes de puissance standardises

0

5

10

15

20

25

30

350

6

0

0

1

2

0

0

1

8

0

0

2

4

0

0

3

0

0

0

3

6

0

0

4

2

0

0

4

8

0

0

5

4

0

0

6

0

0

0

6

6

0

0

7

2

0

0

7

8

0

0

Temps (s)

P

u

i

s

s

a

n

c

e

(

M

W

)

Puissance totale (MW)Puissance convecte (MW)

Incendie de PL - 10 tonnes de chargement faiblement

combustible(1 PL 35t, 125000 MJ)

Courbes de puissance standardises

0

50

100

150

200

250

0

6

0

0

1

2

0

0

1

8

0

0

2

4

0

0

3

0

0

0

3

6

0

0

4

2

0

0

4

8

0

0

5

4

0

0

6

0

0

0

6

6

0

0

7

2

0

0

7

8

0

0

Temps (s)

P

u

i

s

s

a

n

c

e

(

M

W

)

Puissance totale (MW)Puissance convecte (MW)

Incendie de PL TMD20 tonnes de chargement

liq. inflammable

(1 PL citerne, 960000 MJ)

Depuis une vingtaine dannes le potentiel calorifique des vhicules augmente :

+ de matires plastiques

+ de pneus (camions)

+ de carburant

3131

Dsenfumage longitudinalDsenfumage longitudinal

Recherche dune vitesse amont > Recherche dune vitesse amont > Vitesse Vitesse

critique critique

VcVc = = f(puissance incendie, pente tunnel, section tunnel)f(puissance incendie, pente tunnel, section tunnel)

M M A

V>Vc

3232


aval amont

Vitesse du courant dair longitudinal infrieure la vitesse critique

aval amont

Vitesse du courant dair longitudinal gale la vitesse critique

aval amont

Vitesse du courant dair longitudinal suprieure la vitesse critique

3333


avec extraction massiveavec extraction massive

Vitesse amont + vitesse de retourVitesse amont + vitesse de retour

M A

V>Vc

1 m/s

3434

Dsenfumage transversalDsenfumage transversalRecherche du maintien de la stratification des Recherche du maintien de la stratification des

fumes fumes --> contrle des vitesses longitudinales> contrle des vitesses longitudinales

Gaine de dsenfumage

Gaine d'air neuf

400 m

1.5 m/s 1.5 m/s

3535

Essai dsenfumage- tunnel dOrelle sur A43 longueur 3,7 km ventilation semi transversale

3636

Dsenfumage transversal employ Dsenfumage transversal employ

en stratgie longitudinaleen stratgie longitudinale

Gaine de dsenfumage

Gaine d'air neuf

V>Vc1 m/s

3737

6.2 6.2 -- Ordre de grandeur des Ordre de grandeur des

lments lments dimensionnantsdimensionnants

6.2.1 Ventilation longitudinale6.2.1 Ventilation longitudinale6.2.2 Ventilation transversale6.2.2 Ventilation transversale6.2.3 Dsenfumage longitudinal6.2.3 Dsenfumage longitudinal6.2.4 Dsenfumage transversal6.2.4 Dsenfumage transversal6.2.5 6.2.5 -- Contraintes vis vis de lenvironnement Contraintes vis vis de lenvironnement

(site urbain)(site urbain)

3838


2 6 m/s140 420 m3/s

3939


60 130 m3/s

60 130 m3/s 60 130 m3/s

60 130 m3/s 60 130 m3/s

60 130 m3/s

4040


2 4 m/s

140 280 m3/s1 2 m/s70 140 m3/s

420 m3/s

30 200 MW

4141

Dsenfumage transversalDsenfumage transversal

Gaine d'air neuf

Gaine de dsenfumage

210 m3/s

0.5 1.5 m/s0.5 1.5 m/s

4242

6.2.5 6.2.5 -- Contraintes vis vis de Contraintes vis vis de

lenvironnement (site urbain)lenvironnement (site urbain)

Pollution atmosphriquePollution atmosphriqueProtection de lenvironnement des ttes de tunnels et des Protection de lenvironnement des ttes de tunnels et des units de ventilationunits de ventilation-- jection verticale de lair us forte vitesse (ventilation jection verticale de lair us forte vitesse (ventilation longitudinal, ventilation transversale)longitudinal, ventilation transversale)-- difficult de mise au point du systme de traitement dairdifficult de mise au point du systme de traitement dair

BruitBruitBruit routier: traitement acoustique des parois des Bruit routier: traitement acoustique des parois des extrmits de tunnelextrmits de tunnelBruit des ventilateurs: traitement acoustique des circuits Bruit des ventilateurs: traitement acoustique des circuits arauliques arauliques

4343


420 m3/s 6m/s

280 m3/s 10m/s

140 m3/s

4444


100 m3/s

100 m3/s 10m/s

4545

Exemple de rsultats dtude dimpact (A11 Angers)

4646

6.3 6.3 -- Les outils numriques et physiquesLes outils numriques et physiques

daide la conceptiondaide la conception

11-- Comportements arauliques Comportements arauliques en milieu confinen milieu confin (logiciels (logiciels de calculs de calculs spatiospatio temporels temporels anisothermesanisothermes))

De nombreux outils existent (outils propritaires ou ouverts)De nombreux outils existent (outils propritaires ou ouverts)

=> Les logiciels de simulation du comportement araulique en => Les logiciels de simulation du comportement araulique en 1D, outils danalyse et de dimensionnement1D, outils danalyse et de dimensionnement

Rsolution des quatre quations de baseRsolution des quatre quations de base Lquation bilan masse.Lquation bilan masse. Lquation bilan de chaleur.Lquation bilan de chaleur. Lquation quantit de mouvement.Lquation quantit de mouvement. Lquation transport de polluantLquation transport de polluant

exemples: exemples: EXPRESS AIR (SETEC)EXPRESS AIR (SETEC) CAMATT (CETU dvelopp par SETEC)CAMATT (CETU dvelopp par SETEC) SES (SES (SubwaySubway EnvironmentEnvironment System, code amricain dvelopp pour les mtros)System, code amricain dvelopp pour les mtros)

4747



outils danalyse outils danalyse

=> Les logiciels de zones => Les logiciels de zones drivs des applications du btimentdrivs des applications du btiment

=> Les logiciels 3D CFD=> Les logiciels 3D CFD (Computer (Computer FluidFluid DynamicDynamic) )

Exemples de CFD 3D : Exemples de CFD 3D :

Commercialiss : FLUENT (ANSYS), PHOENICS, CFX, Commercialiss : FLUENT (ANSYS), PHOENICS, CFX,

GratuitGratuit : FDS ( : FDS (FireFire DynamicsDynamics Simulator) Simulator)

Outils propritaires : ANSWER (St ACCRI)Outils propritaires : ANSWER (St ACCRI)

Spcialis : SOLVENT, spcialement dvelopp pour les tunnels, Spcialis : SOLVENT, spcialement dvelopp pour les tunnels, suite aux essais du suite aux essais du MemorialMemorial tunnel (US).tunnel (US).

Se diffrencient par le modle de turbulence Se diffrencient par le modle de turbulence KK--EpsilonEpsilon , , SmagorinskiSmagorinski

4848

Les outils CFD 3DLes outils CFD 3D

Ils sont utiliss dans les tudes des cas dincendie pourIls sont utiliss dans les tudes des cas dincendie pour :: complter les analyses 1D dans la vrification de complter les analyses 1D dans la vrification de

lefficacit des systmes dextraction de fumes et dans lefficacit des systmes dextraction de fumes et dans lanalyse des conditions de stratification des fumeslanalyse des conditions de stratification des fumes

valuer les conditions denvironnement (temprature, valuer les conditions denvironnement (temprature, toxicit, rayonnement) dans louvrage dans les tudes de toxicit, rayonnement) dans louvrage dans les tudes de dangersdangers

Les outils 3D peuvent aussi tre mobiliss plus grande Les outils 3D peuvent aussi tre mobiliss plus grande chelle dans le cadre des tudes de dispersion de lair chelle dans le cadre des tudes de dispersion de lair pollu aux ttes des tunnels ainsi quau niveau des pollu aux ttes des tunnels ainsi quau niveau des units de ventilation.units de ventilation.

4949

Exemple FDSExemple FDS(dvelopp par le NIST (dvelopp par le NIST National Institute For standard and

technology-- USA)USA)3 modles :3 modles : Modle Hydrodynamique Modle Hydrodynamique Modle de Combustion Modle de Combustion Modle de RayonnementModle de Rayonnement

Analyse des phnomnes :Analyse des phnomnes : le transport de chaleur et les produits de combustion faible le transport de chaleur et les produits de combustion faible

vitessevitesse, les transferts de chaleur par convection et rayonnement entre gales transferts de chaleur par convection et rayonnement entre gaz z

et solideet solide, la pyrolyse,la pyrolyse, la propagation dun incendiela propagation dun incendie

calculecalcule la temprature, la densit, la pression, les vitesses, la la temprature, la densit, la pression, les vitesses, la composition chimique dans chacune des cellules du domaine maillcomposition chimique dans chacune des cellules du domaine maill

5050



22-- Etude de la dispersion de la Etude de la dispersion de la pollution dans lenvironnementpollution dans lenvironnement

-- logiciels 3Dlogiciels 3D-- maquettes arauliques ou maquettes arauliques ou hydrauliqueshydrauliques

5151

4 exemples4 exemples

tudes uniquement en 1 D : A14xA86, tudes uniquement en 1 D : A14xA86, Duplex A86Duplex A86

Couplage 1D / 3 D (vido)Couplage 1D / 3 D (vido) Couplage 1D / 2 D (Vido)Couplage 1D / 2 D (Vido) Maquette hydrauliqueMaquette hydraulique

5252

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 100%

S = 0%E = 100%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 0%

S = 0%E = 100%

S = 0%E = 0%

Transparence : ferme0 acclrateur

2 acc.SENS N

0 acc.

Complexe souterrain A14xA86 (15 km de tubes)Complexe souterrain A14xA86 (15 km de tubes)

Modle 1D Expressair = les tubes des tunnels

5353

Duplex A86Duplex A86

Modle 1D Expressair = tubes + gaines connectes

5454

Profil en long de la vitesse du courant d'air : Bief 1t=1205.00 t=1725.00

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000Longueur(m)

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

V

i

t

e

s

s

e

(

m

/

s

)

Express'Air, scenario t2

Recherche dune vitesse amont>2m/s

5555

Evolution de la vitesse du courant d'airMARK_1

-1 199 399 599 799 999 1199 1399 1599 1799 1999Temps(sec)

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

V

i

t

e

s

s

e

(

m

/

s

)


5656

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

6

8

10

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000Distance (m)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

T

e

m

p

s

(

s

)


iso-valeurs de la vitesses de l'air : Bief 1

5757

Etude du prolongement de lA 86 lOuest Reprsentation du rseau modlis

5858

Etude du prolongement de lA 86 lOuest Vue en plan des vitesses calcules

5959

A86 3D - Maillage

A86 3D Simulation dynamique

6060

Exemple de couplage 1D / 3DExemple de couplage 1D / 3D Tunnel gabarit rduit Tunnel gabarit rduit Echangeur souterrain de Echangeur souterrain de RueilRueil

6161

Exemple de couplage 1D / 2DExemple de couplage 1D / 2D

Application Application un incendie un incendie dans le tunnel dans le tunnel du Frjusdu Frjus

Pt 1 Pt 2 Pt 3 P t 4

Pt 5 Pt 6 Pt 7 P t 8

Pt 9 P t 10 Pt 11 Pt 12

6262

P t 1 P t 2 P t 3 Pt 4

P t 5 P t 6 P t 7 Pt 8

P t 9 P t 10 Pt 11 P t 12

6464

Etude des dangers Tunnel de NogentEtude des dangers Tunnel de Nogent

6565

Bassin dessais du CERG

(tude Angers)

6666

6.4 6.4 -- Les axes actuels de Les axes actuels de

rechercherecherche

La connaissance des incendies en tunnelLa connaissance des incendies en tunnelLa stratification des fumesLa stratification des fumesLes interactions brumisation / ventilationLes interactions brumisation / ventilationLe pilotage de la ventilation Le pilotage de la ventilation

6767

Essais en labo (chelle 1) Essais en labo (chelle 1) dun systme de dun systme de

brumisation pour A86 brumisation pour A86 DuplexDuplex

6868

6.5 6.5 -- Les grandes familles de Les grandes familles de

gomtrie des tunnelsgomtrie des tunnels

6.5.1 Les tunnels en fer cheval6.5.1 Les tunnels en fer cheval6.5.2 Les tunnels section rectangulaire6.5.2 Les tunnels section rectangulaire6.5.3 Les tunnels section circulaire6.5.3 Les tunnels section circulaire

les conceptions de la gomtrie des les conceptions de la gomtrie des ouvrages, ltude des mthodes ouvrages, ltude des mthodes dexcution ainsi que ltude des dexcution ainsi que ltude des systmes de ventilation et de systmes de ventilation et de dsenfumage sont dsenfumage sont intimement liesintimement lies

6969

Tunnel de VUACHE (A40) Tunnel de VUACHE (A40) Ouverture 1980, Ouverture 1980,

Rnovation 2002Rnovation 2002--20032003

Chambre de tirage

7070

Tunnel de Vuache

7171

Tunnel dORELLE (A43) Tunnel for Tunnel dORELLE (A43) Tunnel for

Mise en service en 2000Mise en service en 2000

Gaine d'air neuf Gaine d'air neuf

7272

Tunnel dOrelle (A43)

7373

Tunnel du MONT BLANC Tunnel du MONT BLANC

Rnovation 2002Rnovation 2002

1%

AF 1 AF 2 AF 3 AF 4 AV

HT

BT CF

FO+Tel

BT

HT

S.O.S.

FO+Tel

CF

OP OP

7474

Tunnel du Frjus Ouverture Tunnel du Frjus Ouverture

1980, rnovationpermanente1980, rnovationpermanente

Pt 1 Pt 2 Pt 3 Pt 4

Pt 5 Pt 6 Pt 7 Pt 8

Pt 9 Pt 10 Pt 11 Pt 12

7575

Tunnel contournement dANGERS (tranche couverte) Tunnel contournement dANGERS (tranche couverte)

Ouverture juin 2008Ouverture juin 2008

Bossages pour acclrateurs

7676

Tunnel de NOGENT (caissons immergs)Tunnel de NOGENT (caissons immergs) A86 A86

ouverture 1988, rnovation 2010 ouverture 1988, rnovation 2010 -- 20122012

7777

Tunnel DUPLEX (A86) Tunnel DUPLEX (A86) For au tunnelier, For au tunnelier,

1er tronon ouverture mi 20091er tronon ouverture mi 2009

78

Tunnel du Mont Sion sur A41 ouverture dcembre 2008

7979

6.6 6.6 -- Conception itrative Conception itrative

Gnie civil Gnie civil -- Ventilation Ventilation

6.6.1 Dimensionnement des gaines de 6.6.1 Dimensionnement des gaines de ventilationventilation

6.6.2 Dimensionnement des units de 6.6.2 Dimensionnement des units de ventilationventilation

8080

6.6.1 6.6.1 Dimensionnement des gaines de ventilationDimensionnement des gaines de ventilation

Dbit (m3/s) Vitesse (m/s) Section (m) %*100 15 6,6 9,4100 20 5 7,1100 25 4 5,7

* % compar une section de tunnel de l'ordre de 70 m

Pressions dans les gaines: - Soufflage 1500 4000 Pa - Extraction et dsenfumage 1500 5000 Pa

8181

6.6.2 6.6.2 Dimensionnement des units de ventilationDimensionnement des units de ventilation(Tunnel dORELLE A43)(Tunnel dORELLE A43)

PM2 PM3

APM4

Surface: 800 mVolume: 17000 m3

110 m3/s 110 m3/s 96 m3/s96 m3/s

8282

6.5.2 6.5.2 Dimensionnement des units de ventilationDimensionnement des units de ventilation

96 m3/s

8383

6.6.2 6.6.2 Dimensionnement des units de Dimensionnement des units de ventilationventilation

(Usine de dpollution Projet Angers)(Usine de dpollution Projet Angers)

4.00 x 2.90

A

10.00

2.90 x 4.00

13.30

2.90

4.00 x 2.90 4.00

4.00

Armoires lectriques

2500

4500 x 4500

Silencieux

2.50

Axe monorail

10 m/s

Grille 6.00 x 12.90 mGrille 6.00 x 12.90 m

2500 4500 x 4500

Silencieux

Axe monorail

6.00

5. 00

3.90 m/s

4.00 x 2.90

A

13.30

4.00 x 2.904.00

4.00

Armoires lectriques

2500

4500 x 4500

Silencieux

2.50

Axe monorail

25004500 x 4500

Silencieux

Axe monorail

5.00

10.00

2.90 x 4.00

2.90

10 m/s

6. 003.90 m/s

5.00

2.90

5. 00

3.90 m/s

3.90 m/s

3.90 m/s

3.90 m/s

50.60 m

6.40

6.00

6.40

6.00

COUPE LONGITUDINALE A-A

8484

6.7 6.7 -- Ventilation des dispositifs Ventilation des dispositifs

dvacuationdvacuation

Tunnels deux tubes Tunnels deux tubes --> mise en> mise en surpression surpression des communications entre tubesdes communications entre tubes

Galerie de scurit parallle au tunnel Galerie de scurit parallle au tunnel --> mise > mise en surpression par rapport au tunnelen surpression par rapport au tunnel

Escaliers et abris Escaliers et abris --> ventils et mis en > ventils et mis en surpression par rapport au tunnelsurpression par rapport au tunnel

8585

Ventilation de communications entre tubesVentilation de communications entre tubes-- exempleexemple

Sens du courant d'air en tunnel

Sens normal de la circulation

Tube nord

Tube sud

en caissonVentilateur centrifuge

Clapet coupe feu 2 heures Clapet coupe feu 2 heures

Incendie tube Nord

ouvertouvert

en marche

en caisson

Ventilateur centrifuge

Clapet coupe feu 2 heuresClapet coupe feu 2 heuresferm

arrt

ferm

Tube nord

Tube sud

en caissonVentilateur centrifuge

Clapet coupe feu 2 heures Clapet coupe feu 2 heures

Incendie tube Sud

ouvert ouvert

en marcheen caisson

Ventilateur centrifuge

Clapet coupe feu 2 heuresClapet coupe feu 2 heures

ferm

arrt

ferm

8686

Tunnel DUPLEX (A86)Tunnel DUPLEX (A86)

SO S

SO S

lectriqueBaie

Soufflage de mise en pression

Tableauventil.

esc. transf.

TableauControle

atmosphere

TableauControleatmosphere

volet de dcompression

g

a

i

n

e

d

e

s

o

u

f

f

l

a

g

e

h

y

g

i

n

i

q

u

e

2

5

0

volet de dcompression

Communication entre les 2 espaces Trafic(Escaliers de Transfert)

Circulaire ProjetSurface 15 m 33 mPorte 1.40 x 2.00 1.40 x 2.00Largeur passage 1.80 x 2.20 Conformehors EscaliersAccs Handicaps OUI Conforme

2 2

8787

Issues de secours tunnel dIssues de secours tunnel dOrelleOrelle

Liaison abri/gaine

8888

Tunnel DUPLEX (A86)Tunnel DUPLEX (A86)

8989

6.8 6.8 -- Conception itrative Gnie civil Conception itrative Gnie civil --

VentilationVentilation

Conclusion : fort impact de la Conclusion : fort impact de la ventilation sur le gnie civilventilation sur le gnie civil

Puits de ventilationPuits de ventilation Units de ventilation souterrainesUnits de ventilation souterraines Units de ventilation extrieuresUnits de ventilation extrieures GainesGaines Bossages pour acclrateursBossages pour acclrateurs

9090

6.8 6.8 La rnovation des tunnels : La rnovation des tunnels :

une nouvelle problmatiqueune nouvelle problmatique

En Europe de louestEn Europe de louest -- de tunnels routier en constructionde tunnels routier en construction ++ de tunnels en rnovation++ de tunnels en rnovation

Besoins pour ventilation hyginiques baissentBesoins pour ventilation hyginiques baissentBesoins pour le dsenfumage augmententBesoins pour le dsenfumage augmentent

9191

6.8 6.8 La rnovation des tunnels : une La rnovation des tunnels : une

nouvelle problmatiquenouvelle problmatique

9292


1 - Objet et limites2 - Prenons un peu de recul3 - Dfinition des enjeux4 - Contexte rglementaire5 - Base de la conception6 - Principes gnraux de conception7 7 -- lments comparatifs de cotslments comparatifs de cots8 8 -- lments comparatifs des puissances lectriques lments comparatifs des puissances lectriques

mises en uvremises en uvre9 9 -- Les technologies lies la ventilationLes technologies lies la ventilation

9393

7 7 -- Elments comparatifs de Elments comparatifs de

cotscots

Equipements lectromcaniques (hors systme Equipements lectromcaniques (hors systme de dpollution): 8 15% du Gnie civilde dpollution): 8 15% du Gnie civil

Ventilation: 4 8% du Gnie civilVentilation: 4 8% du Gnie civil

Gnie civil associ la ventilation (puits, gaines, Gnie civil associ la ventilation (puits, gaines, usines) peut aller jusqu 100% du Gnie civil usines) peut aller jusqu 100% du Gnie civil tube nu. tube nu.

9494

8 8 -- Elments comparatifs des Elments comparatifs des

puissances lectriques mises en puissances lectriques mises en

oeuvreoeuvre

Puissance ncessaire pour la ventilation dsenfumage: Puissance ncessaire pour la ventilation dsenfumage: 60 80 % de la puissance totale60 80 % de la puissance totale

Puissances globales mises en uvrePuissances globales mises en uvre-- Tunnel dORELLE (A43 Tunnel dORELLE (A43 3,6 km monotube) 3,6 km monotube)

= 5,5 MW (25% clairage et divers = 5,5 MW (25% clairage et divers 75% ventilation)75% ventilation)-- Tunnel de VUACHE (A40 Tunnel de VUACHE (A40 1,4 km bitube) 1,4 km bitube)

= 4,6 MW (40% clairage et divers = 4,6 MW (40% clairage et divers 60% ventilation)60% ventilation)

9595

9 9 Les technologies lies la Les technologies lies la

ventilationventilation

VentilateursVentilateurs AcclrateursAcclrateurs Trappes de dsenfumageTrappes de dsenfumage Contrle datmosphreContrle datmosphre EnergieEnergie Contrle commandeContrle commande

9696

Usine de ventilation tte Aval (A43)

Deux ventilateurs dair frais, 76 m3/s, 132 kW

Un ventilateur de dsenfumage, 110 m3/s, 450 kW

9797Usine de ventilation tte Aval (A43)

Prise dair frais

9898

Ventilateur usine du tunnel de Nogent

Ventilateur dair frais diamtre 2,80 m

9999

Extraction verticale, UV Rueil (A86 Ouest)

100100

Attnuteurs de bruit (silencieux baffles //)

101101

Registre 4m x 4 m (tunnel du

Puymorens)

102102

Trappe de dsenfumage tunnel dOrelle ( A 43)

103103

AcclrateurPartie

ventilateur, P = 55 kW

Silencieux

Pousse = 1500 N

104104Le mme, en cours de montage

sur chantier

105105

FANS DETAIL

9 FANS IN PARALLEL

NOZZLE

Rideau dair (DUPLEX A86)

106106

Traitement de lairTraitement de lair

107107

OPACIMETREOpacimtre

108108

Local haute tension

109109

Local haute tensionLocal TGBT

110110

Poste de contrle A43

Poste de contrle M30 (Madrid)

ventilation

Documents