Prix des bâtiments modulaires résistants aux explosions (BRM)
Le prix d’un bâtiment modulaire résistant aux explosions n’est pas déterminé uniquement par la taille de la structure, son poids total ou la quantité d’acier utilisée. La charge d’explosion de calcul, la destination du bâtiment, le niveau de performance visé, le nombre de portes et de fenêtres, les systèmes mécaniques, l’aménagement intérieur ainsi que les conditions de transport et de pose influent directement sur le coût.
Les systèmes Blast Resistant Module (BRM) sont conçus pour protéger le personnel et les équipements critiques dans les raffineries, les sites pétrochimiques, les installations énergétiques, les campus de l’industrie de défense et les zones industrielles exposées à un risque d’explosion.
Ces bâtiments ne sont pas une version alourdie d’un conteneur de transport standard. Les murs, la toiture, le plancher, le système porteur principal, les assemblages, les portes, les fenêtres, les ouvertures de ventilation et les liaisons avec les fondations doivent travailler ensemble face à la charge d’explosion définie.
Pression d’explosion de calcul et impulsion
La donnée technique la plus importante qui détermine le prix d’un BRM (bâtiment modulaire résistant aux explosions) est la charge d’explosion que la structure doit supporter. Cette charge ne doit pas être exprimée par une valeur de pression seule.
L’évaluation technique prend en compte ensemble les données suivantes :
- Pression de crête de l’explosion
- Valeur de l’impulsion
- Durée de la phase positive
- Position de la source d’explosion
- Distance de la structure à la source d’explosion
- Direction d’arrivée de la charge
- Charges de calcul sur les différentes faces de la structure
L’impulsion est l’un des paramètres de base qui indiquent pendant combien de temps la pression d’explosion agit sur la structure. Deux scénarios d’explosion de même pression de crête peuvent produire des réponses dynamiques différentes de la structure en raison de valeurs d’impulsion différentes.
Les murs avant, arrière et latéraux d’un BRM, ainsi que sa toiture et son plancher, ne sont pas forcément soumis à la même charge. La position et l’orientation du bâtiment dans l’installation peuvent modifier la charge de calcul retenue pour chaque face.
C’est pourquoi comparer les prix à partir d’une seule valeur, comme « un BRM à 10 psi », ne suffit pas.
Destination du bâtiment et nombre d’occupants
L’usage auquel le bâtiment modulaire résistant aux explosions est destiné détermine à la fois sa conception structurelle et l’étendue de son équipement intérieur.
Le nombre de personnes à l’intérieur influe sur la surface utile, l’agencement d’évacuation, le nombre de portes, la capacité de ventilation et les besoins en situation d’urgence.
Les exigences de conception et d’équipement d’une salle de contrôle avec personnel permanent ne sont pas les mêmes que celles d’un BRM technique qui ne loge que des équipements. Il en va de même pour les conteneurs, locaux de stockage et bureaux résistants aux explosions.
Niveau de performance structurelle visé
La performance attendue de la structure après une explosion doit être clairement définie dès le début du projet.
Dans certains projets, l’objectif principal est que la structure se déforme de manière contrôlée et protège les personnes à l’intérieur. Dans les applications plus critiques, il peut être exigé que la structure reste utilisable après l’explosion ou que les opérations critiques ne soient pas interrompues.
Les attentes de performance qui peuvent influer sur le coût sont :
- Préservation de la sécurité des personnes
- Préservation de l’intégrité structurelle
- Limitation de la déformation permanente
- Protection des équipements critiques à l’intérieur
- Maintien en état d’usage des portes et des voies d’évacuation
- Poursuite des opérations après l’explosion
- Limitation du risque de fragmentation secondaire
« Résistant aux explosions » seul n’est pas une définition suffisante de la performance. Le niveau de dommage admis et les critères d’acceptation doivent être clairement indiqués dans le cahier des charges technique.
Dimensions du BRM et configuration modulaire
La longueur, la largeur et la hauteur d’un BRM influent sur le coût total. Mais ce n’est pas seulement la surface totale qui compte : la géométrie de la structure et la disposition des modules sont également importantes.
Outre des modules monoblocs de 20 ou 40 pieds, des structures plus larges et plus longues, propres au projet, peuvent aussi être conçues. L’agrandissement de la surface utile intérieure augmente les portées de toiture et de plancher et peut exiger de redimensionner le système porteur.
Système porteur et poids de la structure
Le système de murs, de toiture et de plancher d’un BRM est conçu pour les réponses dynamiques qui se produisent sous la charge d’explosion. L’épaisseur d’acier et les profilés porteurs à utiliser doivent être déterminés à l’issue d’analyses d’ingénierie.
Utiliser plus d’acier ne signifie pas toujours une meilleure conception. L’objectif est de créer un système structurel qui satisfait en sécurité la performance définie et qui est fabricable.
Une conception trop lourde peut augmenter les coûts de fabrication, de transport, de grue et de fondations. Une conception insuffisante, en revanche, constitue un risque direct pour la sécurité.
Portes, fenêtres et autres ouvertures
Chaque ouverture d’un BRM influe sur la transmission des charges et sur l’enveloppe protectrice de la structure. Les portes et fenêtres ne doivent donc pas être traitées comme des éléments architecturaux ajoutés après coup.
Les ouvertures qui influent sur le coût sont :
- Portes de personnel résistantes aux explosions
- Portes d’entrée d’équipements
- Portes de sortie de secours
- Fenêtres résistantes aux explosions
- Ouvertures de CVC (HVAC)
- Traversées de câbles et de tuyaux
- Grilles de ventilation
- Traversées de drainage et de réseaux
L’augmentation du nombre de portes et de fenêtres influe non seulement sur le coût du produit, mais aussi sur les renforts structurels et les détails d’assemblage autour des ouvertures.
La performance des portes, fenêtres et grilles doit être compatible avec l’objectif de performance global du BRM. Le fait que le corps du bâtiment soit résistant aux explosions ne signifie pas qu’une porte ou une fenêtre standard offrira la même protection.
CVC, surpression et systèmes mécaniques
Dans les BRM occupés par du personnel, les systèmes de ventilation et de climatisation constituent un poste de coût important. Le système CVC doit être évalué non seulement pour le confort intérieur, mais aussi pour la continuité de l’enveloppe protectrice du bâtiment.
Dans les usines pétrochimiques et chimiques, des risques d’incendie ou de gaz toxiques peuvent exister en plus du danger d’explosion. Se concentrer uniquement sur la résistance structurelle aux explosions peut donc ne pas suffire. L’API RP 752 traite des bâtiments permanents dans les installations de procédé, et l’API RP 753 de la gestion des dangers liés à l’implantation de bâtiments mobiles. La classification du bâtiment comme permanent ou mobile, sa durée d’utilisation et l’implantation de l’installation doivent être clarifiées dès le début du projet.
Exigences de résistance au feu, balistique, d’étanchéité aux gaz et de corrosion
Dans certains projets BRM, d’autres niveaux de protection sont demandés en plus de la résistance aux explosions.
Ils peuvent comprendre :
- Résistance au feu
- Protection balistique
- Étanchéité aux gaz
- Filtration NBC/CBRN
- Résistance à l’effraction
- Haute résistance à la corrosion
- Revêtement adapté au milieu marin
- Conditions climatiques extrêmes, chaudes ou froides
Combiner plusieurs performances dans la même structure peut modifier le système de murs, la configuration des portes et fenêtres, les joints, le revêtement et l’installation mécanique.
La résistance aux explosions n’assure pas à elle seule la résistance au feu ou l’étanchéité aux gaz. Chaque propriété doit être évaluée séparément selon sa spécification, sa norme et son critère d’acceptation.
Aménagement intérieur, électricité et équipements des utilisateurs
Lors du calcul du prix d’un BRM, il faut indiquer clairement si le bâtiment sera livré comme coque en acier vide ou prêt à l’emploi.
Analyse, contrôle qualité, transport et pose
La dernière grande part du coût d’un BRM est le périmètre de la vérification d’ingénierie ainsi que des services de fabrication et de chantier.
Selon le projet, les travaux suivants peuvent être demandés :
- Analyse SDOF ou aux éléments finis
- Note de calcul structurel et rapport de conception
- Vérification technique par un tiers
- Certificats matière
- WPS/PQR et qualifications des soudeurs
- Plan de soudage
- Contrôles non destructifs
- Contrôles dimensionnels
- Plan d’inspection et d’essais
- Essais de réception en usine
- Essais de réception sur site
L’approche d’ARSDEF pour la conception des BRM
ARSDEF considère les bâtiments modulaires résistants aux explosions non pas comme des produits de conteneur standard, mais comme des structures de sécurité intégrées, développées spécialement pour chaque projet.
Dans le processus de conception, les murs, la toiture, le plancher, le système porteur, les assemblages, les portes, les fenêtres, les grilles et les liaisons avec les fondations sont évalués ensemble. La solution structurelle est déterminée sur la base de la charge d’explosion de calcul, de la destination, du nombre d’occupants, de la performance visée et des conditions du site.
Mener l’ingénierie, la fabrication et les travaux sur site de façon cohérente est important non seulement pour la performance de sécurité, mais aussi pour le coût, le délai de livraison et la faisabilité de la pose.
Pour en savoir plus sur les solutions modulaires résistantes aux explosions d’ARSDEF, contactez-nous.