Pour des raisons d'économie d'énergie, les façades des bâtiments deviennent de plus en plus sophistiquées à la fois par leurs configurations et leurs compositions. Mais la quantité de combustible de ces nouvelles façades est bien supérieure à celle des façades traditionnelles. Par conséquent, le risque de propagation du feu via la façade est plus important. Ainsi, l'objectif de ce travail est de modéliser le développement du feu à l'intérieur et à l'extérieur d'un bâtiment en prenant en compte différentes configurations et compositions de façade. Cette recherche expérimentale et numérique a permis d'identifier les paramètres qui augmentent ou diminuent le risque de propagation du feu via une façade. Dans un premier temps, après avoir vérifié la capacité du code de calcul à modéliser les flammes pariétales, une étude numérique qui étudie l’influence de la géométrie d’une façade sur la propagation du feu via la façade a été réalisée. En effet, les différents phénomènes liés aux dimensions des ouvertures et/ou à la configuration de la façade ont été identifiés. Il a donc été possible d’analyser leur influence sur le risque de propagation du feu en façade à travers des grandeurs telles que la puissance libérée à l’extérieur du bâtiment ou encore la hauteur de flamme et les actions thermiques engendrées. Parmi les configurations étudiées figurent des géométries plus ou moins complexes pouvant être rencontrées sur les bâtiments. Par exemple, les ouvertures multiples ou encore des configurations en « U » afin d’étudier l’influence de l’effet cheminée sur l’extension des flammes. En effet, ce type de configurations a déjà été la cause d’une propagation rapide d'incendies via des façades quelles que soient leurs compositions. Par la suite, une étude expérimentale sur la propagation du feu sur une paroi combustible a été réalisée avec deux objectifs. Tout d’abord afin d’étudier les phénomènes de propagation sur une façade combustible (température de flamme, hauteur de propagation, contribution énergétique de la façade), mais également pour récolter des données expérimentales permettant la validation de modèles de propagation et les simulations numériques dans cette situation. Dans un deuxième temps, une nouvelle campagne expérimentale a permis d’étudier l’influence de la présence d’une lame d’air de ventilation entre le bardage et le mur sur la propagation du feu. Cette dernière configuration est largement utilisée dans la construction des façades comportant généralement une couche d’isolation dans la lame d’air. Cette recherche, à la fois académique et applicative, a permis de fournir des informations originales sur le développement et le comportement du feu le long d’une façade, qu’elle soit combustible ou non. Les résultats numériques présentés mettent en évidence les différents paramètres gouvernant le développement d’un feu le long d’une façade, ce qui facilite la compréhension des phénomènes liés à cette problématique. De plus, les différents essais réalisés pourront servir de base de données à la modélisation de la propagation d’un incendie le long d’une paroi combustible, ainsi qu’à la mise au point des modèles de développement et de propagation. / In order to enhance the energy efficiency of buildings, the facades are becoming more sophisticated in both their configurations and compositions. However, the amount of fuel of these new facades is much higher than that of traditional facades. Therefore, the risk of fire spread through the facade is more important. Thus, the objective of this work is to model the fire development inside and outside of a building, taking into account different configurations and facade compositions. This experimental and numerical research has identified the parameters that increase or decrease the risk of fire spread via the façade. First, after verifying the capacity of the FDS code to model the parietal flames, a numerical study that examines the influence of the geometry of a facade fire spread was completed. Indeed, the various phenomena related to openings dimensions and / or configurations of the façade have been identified. It was therefore possible to analyze their influence on the risk of fire spread along the façade using quantities such as the heat released outside the building, the flame height and thermal actions (temperature, fluxes). Among the configurations studied are contained more or less complex geometries that can be encountered on the buildings. For example, multiple openings or "U" configurations were investigated in order to study the influence of the chimney effect on the extension of flames. Indeed, this type of configuration has already been the cause of the rapid spread fire through walls regardless of their compositions. Subsequently, an experimental study on fire spread along a combustible wall was realized with two goals. First, a series of tests was performed in order to observe propagation phenomena on a combustible façade and to collect experimental data to validate propagation models and numerical simulations in this situation. Secondly, another experimental campaign was used to study the influence of the presence of a ventilation air gap between the cladding and the wall on the spread of fire. This latter is widely used in the construction of facades. This research, both academic and applicative, has provided new information on the fire development and fire behavior along a façade, combustible or not. The numerical results demonstrate the various parameters governing the development of a fire along a façade, which facilitates the understanding of phenomena related to this issue. In addition, various tests can be used as a database for the modeling of fire spread along a combustible wall. Thus, this work contributes to the development of models of fire development and spread on buildings via the façade.

Ce travail de thèse est consacré à l'étude des conditions d'échauffement des éléments de structure situés à l'extérieur des bâtiments en feu. Une synthèse bibliographique sur les feux de compartiment et plus particulièrement sur la problématique de la sortie de flammes par les ouvertures des locaux en feu a été réalisée. <br /><br />Un outil de simulation numérique avancé a été mis en oeuvre pour étudier les paramètres principaux affectant les caractéristiques des flammes extérieures. Cette tâche a nécessité au préalable la prise en main et le développement d'un modèle CFD de simulation numérique du feu, ainsi que sa validation sur des cas expérimentaux de complexité croissante. A l'étude numérique de la sortie de flammes d'un local en feu est venue s'ajouter une partie expérimentale concernant l'effet du vent sur les flammes extérieures. <br /><br />L'étude des flammes extérieures a permis de procéder à la vérification et à l'extension d'une méthode de calcul simplifiée destinée à prédire les conditions d'échauffement des éléments de structure situés à l'extérieur des bâtiments. L'application pratique de ce travail a consisté à regrouper dans un nouveau modèle global les résultats obtenus à partir de la synthèse bibliographique et des études numériques et expérimentales.

Lors d’essais de feux d’hydrocarbures liquides dans le dispositif DIVA de l’IRSN, un phénomène oscillatoire basse-fréquence (BF), a été observé. Ce phénomène se manifeste par des fluctuations importantes de la pression dans le local, qui peuvent conduire à une perte de confinement et ainsi favoriser la propagation du feu et le rejet de polluants au-delà du local. Il s’accompagne de déplacements intermittents de la flamme hors du bac. L’étude fine de ce phénomène oscillatoire a tout d’abord consisté à concevoir une maquette à l’échelle 1:4 du dispositif DIVA dans lequel nous avons fait varier différents paramètres. L’analyse des résultats obtenus nous a permis d’identifier différents régimes de combustion, de décrire les mécanismes responsables de l’apparition des oscillations BF et de caractériser les propriétés de ces oscillations (fréquence et amplitude). L’occurrence et la persistance des oscillations BF dépendent essentiellement de l’équilibre, plus ou moins précaire, entre la quantité d’air disponible pour la combustion et le débit d’évaporation du combustible résultant des flux thermiques reçus à sa surface. Une étude numérique exploratoire utilisant le code CFD SAFIR a été ensuite conduite en utilisant le débit d’évaporation mesuré expérimentalement, puis en le calculant à l’aide d’un modèle d’évaporation. Si le code ne permet pas de décrire correctement le déplacement de la flamme hors du bac, il reproduit de façon satisfaisante le comportement oscillatoire BF du feu, en particulier sa fréquence dominante. / During liquid hydrocarbon fire tests in the DIVA device of IRSN, a low-frequency (LF) oscillatory phenomenon, was observed. This phenomenon manifests itself by large variations of the average pressure in the room, which can lead to a loss of confinement and thus promote the spread of fire and the release of pollutants beyond the local. It is accompanied by intermittent displacements of the flame outside the fuel pan. The fine study of this phenomenon consisted in designing a 1:4 scale model of the DIVA device, allowing us to carry out a very large number of tests, varying some parameters. The analysis of the results obtained allowed us to identify different combustion regimes, to describe the mechanisms responsible for the appearance of the LF oscillations, and to characterize the properties of these oscillations (frequency and amplitude). The occurrence and persistence of LF oscillations essentially depend on the precarious equilibrium between the supply of fresh air and the supply of fuel vapors which results from the heat flux received at its surface. An exploratory numerical study using the CFD code SAFIR was then conducted using both the experimentally measured evaporation rate and that calculated using an evaporation model. The model does not correctly describe the displacements of the flame outside the fuel pan. However, it satisfactorily reproduces the LF oscillatory fire behavior, especially its dominant frequency.