Incendies aux interfaces forêt-habitat : Étude de la vulnérabilités des menuiseries exposées à des feux de haies

Wildland Urban Interface fires : Study of the vulnerability of joinery exposed to hedge fires

• Auteur / Autrice : Camille Luciani
• Direction : Virginie Tihay, Paul-Antoine Santoni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, Énergétique, Thermique, Combustion, Acoustique
• Date : Soutenance le 09/12/2025
• Etablissement(s) : Corte
• Ecole(s) doctorale(s) : Université de Corse (1975-....). UMR CNRS 6134 ''Sciences pour l'Environnement'' (SPE)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Université de Corse (1975-....). UMR CNRS 6134 ''Sciences pour l'Environnement'' (SPE)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Virginie Tihay, Paul-Antoine Santoni, Anthony Collin, Thomas Rogaume, Valérie Tschamber, Bruno Guillaume, Toussaint Barboni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anthony Collin, Thomas Rogaume

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie

Thermique

Incendies -- Prévention

Combustion

Fenêtres en matières plastiques

Haies

Mécanique des fluides

Mots clés libres

Interface forêt-habitat

Haies

Volets

Double-vitrage

Réaction au feu

Approche multi-échelle

WFDS/FDS

Wildland-Urban Interface

Hedges

Shutters

Double glazing

Flammability

Multi-scale approach

WFDS/FDS

Résumé

L’intensification des incendies de forêt à l’échelle mondiale, illustrée lors de la saison estivale 2025 par plus d’un million d’hectares ravagés dans l’Union européenne, met en évidence l’urgence de renforcer la protection des habitations situées en interface forêt-habitat. Ces zones, où la proximité entre végétation et constructions augmente à la fois la probabilité de départ de feu et les risques directs pour les biens et les personnes, concentrent des enjeux majeurs de vulnérabilité. Cette thèse s’attache à la compréhension scientifique de deux points critiques : la caractérisation de la combustion des haies ornementales rencontrées dans les régions méditerranéennes et l’évaluation de la vulnérabilité des menuiseries exposées aux sollicitations thermiques engendrées par les feux de haie. L’objectif est de produire des données expérimentales afin d’améliorer les stratégies de prévention et d’adapter les réglementations existantes.La première partie a porté sur la caractérisation du comportement au feu de six espèces végétales ornementales présentes dans le bassin méditerranéen : ciste de Montpellier, laurier rose, photinia, cyprès vert, troène du Japon et bambou. Trois échelles expérimentales ont été mobilisées (thermogravimétrie, cône calorimètre, grand calorimètre), montrant que seule l’expérimentation à l’échelle de la haie restitue fidèlement le comportement à la pleine échelle. La proportion de petites particules et la masse volumique se sont révélées déterminantes pour la combustibilité. Le classement établi a montré la très forte combustibilité du cyprès vert et du ciste de Montpellier. L’influence de la teneur en eau a également été mise en évidence, avec deux seuils identifiés pour le ciste (85 % pour l’inflammation, 55 % pour la propagation au houppier), résultats qui semblent transposables à d’autres espèces. Les simulations numériques réalisées avec WFDS et FDS ont permis de reproduire le seuil d’allumage identifier au laboratoire avec précision mais pas celui de propagation, montrant la nécessité d’améliorer la modélisation de la déshydratation des végétaux.La deuxième partie a porté sur l’évaluation de la vulnérabilité des menuiseries, à travers des essais sur des échantillons de volets (bois, PVC) avec le cône calorimètre et sur des fenêtres double vitrage avec différents matériaux d’encadrement soumises à un panneau radiant. Les expériences sur les volets ont montré qu’un indicateur, le Flux Time Product (FTP) permet de prédire leur allumage. Concernant les fenêtres, une corrélation claire a été mise en évidence entre le coefficient de transmission thermique Uw de la fenêtre et la vulnérabilité à la cassure de son vitrage exposé : les vitrages des fenêtres en aluminium, plus conductrices, cassent plus rapidement, contrairement à ceux dans des cadres en bois ou en PVC.La troisième partie présente les expériences réalisées à la pleine échelle sur la plateforme EXPLORII, impliquant la combustion de différentes haies à proximité de menuiseries instrumentées. Ces tests ont confirmé la pertinence des résultats de la classification des espèces selon leur combustibilité, établie en laboratoire, et l’utilisation des seuils de vulnérabilité définis pour les matériaux. Il a été montré que les distances réglementaires actuelles restent insuffisantes pour assurer une protection efficace des habitations. Les données recueillies conduisent à recommander une distance minimale de 5,5 m entre les haies et les façades, l’emploi systématique de volets, en aluminium de préférence dans les zones à risque, et le recours systématique au double vitrage avec préférentiellement des cadres en bois ou en PVC.

The intensification of forest fires worldwide, as evidenced by more than one million hectares being ravaged in the European Union during the 2025 summer season, highlights the urgent necessity of fortifying the protection of residences located at the Wildland-Urban Interface. The proximity of vegetation to buildings in these areas increases the likelihood of fire and presents a major risk to property and people. This thesis focuses on two important scientific issues: characterising the combustion of Mediterranean ornamental hedges and assessing the vulnerability of joinery exposed to hedge fires. The aim is to generate experimental data to improve prevention strategies and adapt existing regulations.The first part of the study focused on characterising the fire behaviour of six ornamental plant species that are representative of the Mediterranean basin: Montpellier rockrose, oleander, photinia, green cypress, Japanese privet and bamboo. Three levels of experimental scale were employed (thermogravimetry, cone calorimeter and Large Scale Heat Release), revealing that experimentation at the scale of a hedge alone accurately reflects behaviour in actual situations. The proportion of small particles (less than 2 mm) and bulk density were found to be decisive factors in combustibility. The established classification showed that green cypress and Montpellier rockrose are highly combustible. The influence of water content was also highlighted, with two thresholds identified for Montpellier rockrose: 85% for ignition and 55% for propagation. These results appear to be relevant to other species. Numerical simulations carried out with WFDS and FDS accurately reproduced the ignition threshold identified in the laboratory, but not the propagation one, demonstrating the need to improve modelling of plant dehydration.The second part focused on the vulnerability of joinery. This was done through tests on shutter samples (wood, PVC) using a cone calorimeter and on double-glazed windows with different frame materials subjected to radiative exposure generated by a radiant panel. The experiments on the shutters made it possible to define threshold pairs of FTP and power in law n, allowing their ignition to be predicted. A clear correlation was found between the vulnerability to breakage of windows and their thermal transmission coefficient Uw: aluminium windows, which are more conductive, break more quickly than wooden or PVC frames. The third part of the study presents the experiments performed on a full scale on the EXPLORII platform. This involved the combustion of different types of hedges near an instrumented joinery setup. These tests confirmed the relevance of the laboratory results for the classification of species according to their combustibility, and the use of the vulnerability thresholds defined for the materials. It was demonstrated that the current distance requirements are insufficient to effectively protect buildings. Based on the data collected, it is recommended that a minimum distance of 5.5 meters be maintained between hedges and facades, and that shutters be used systematically, preferably aluminium ones, in very high-risk areas. It is also recommended that double glazing be used systematically.This research proposes a methodology for assessing the fire hazard presented by vegetation and quantifies the vulnerability of joinery. It provides a scientific basis for adapting regulations and improving prevention measures at the Wildland-Urban Interface.