CeCiWn

CH. I : Etude au vent selon NV 65

Etude au vent selon NV 65

1- Généralités et définitions :

On admet que le vent a une direction d’ensemble moyenne horizontale, mais qu’il peut venir de n’importe quel côté. L'action du vent sur un ouvrage et sur chacun de ses élémentsdépend des caractéristiques suivantes :

Vitesse du vent. Catégorie de la construction et de ses proportions d’ensemble.Configuration locale du terrain (nature du site). Position dans l’espace : (constructions reposants sur le sol ou

éloignées du sol) . Perméabilité de ses parois : (pourcentage de surface des

ouvertures dans la surface totale de la paroi).

2- Détermination de la pression de calcul du vent.

La pression statique de calcul du vent est donnée par la formulesuivante:

rmsh CkkqP .... D'après N.V. 65

avec : pression dynamique agissant à la hauteur h. hq : coefficient de site. sk: coefficient de masque.mk : coefficient de réduction. : coefficient résultant.rC

Pour une hauteur h (en mètres) au - dessus du sol, la pression dynamique hq est donnée par la formule suivante :

1060185.2 q

hhqh valable pour mh 500 (NV 65, art.1,241)

11


avec10q : pression dynamique de base ( agissant à la hauteur mh 10 )

h : hauteur du point considéré.

Remarques :

1. La hauteur h est comptée à partir du sol environnant supposé sensiblement horizontal dans un grand périmètre en plaine autour de la construction.

2. Pour les constructions en bordure immédiate du littoral, on adopte une pression constante entre 0 et 10 m égale à cellerégnant à 10 m.

3. Au delà de 1000 m. le cahier de charges doit obligatoirementprescrire les pressions dynamiques de base à prendre en compte dans les calculs.

4. Lorsque le sol environnant la construction présente des dénivellations avec fortes pentes, la hauteur h est comptée à partir d'un niveau inférieur à celui du pied de la construction.

3- Pression dynamique de base : q10

Les règles fixent, pour chaque région, une pression dynamique de base normale et une pression dynamique de base extrême. Elles sont déterminées à une hauteur h = 10 m. au dessus du sol pour un site normal sans effet de masque et pour une surface de 0.50 m. de côté.

12


La pression dynamique de base est donnée par le tableau 1 suivant:

Tableau 1 : Pression dynamique de base 10q

Zone Normale (daN/m2) Extrême (daN/m2)1 40 702 50 87.53 60 105

* voir tableau 4 (en page16) pour les différentes zones du vent en Algérie

Remarques:

1- Le rapport de la pression dynamique extrême à la pressiondynamique de base normale est égale à 1.75 :( Ve = 1.75 Vn ) (NV.65,art.1,22)

2- les valeurs de la pression dynamique de base sont tirées de la formule de Bernouilli suivante :q = ½ .v2 v2/16.3 (dan/m2) avec v = vitesse du vent (m/s)

3.1- modification des pressions dynamiques de base 3.1.1- effet de la hauteur au-dessus du sol

La variation de la vitesse du vent avec la hauteur h dépend de plusieurs facteurs : le site, la vitesse maximale du vent et le freinage dû au sol.

Soit qh la pression dynamique agissant à la hauteur h au-dessus du sol exprimée en mètres, q10 la pression dynamique de base à 10 mde hauteur.

Pour h compris entre 0 et 500 m, le rapport entre qh et q10 est défini par la formule :

13


1060185.2 q

hhqh (NV.65, art.1,241)

La hauteur h est comptée à partir du sol environnant supposé sensiblement horizontal dans un grand périmètre en plaine autour de la construction.

Pour les constructions en bordure immédiate du littoral, on adopte une pression constante entre 0 et 10 m égale à celle régnant à 10 m.

Lorsque le sol environnant la construction présente des dénivellations avec fortes pentes, la hauteur h est comptée à partir d'un niveau inférieur à celui du pied de la construction.

3.1.2- effet de site

A l’intérieur d’une région à laquelle correspondent des valeurs déterminées des pressions dynamiques de base, il convient de tenir compte de la nature du site d’implantation de la construction. Les valeurs des pressions dynamiques de base normales et extrêmedéfinies ci-dessus doivent être multipliées par un coefficient de siteKs.Les coefficients de site Ks sont donnés par le tableau 2 suivant en fonction de la nature du site (protégé, normal ou exposé).

Tableau 2 : Les coefficients de site

Zone 1 Zone 2 Zone 3 Site protégé 0.8 0.8 0.8Site normal 1.0 1.0 1.0Site exposé 1.35 1.30 1.25

14


Remarques :

Les règles NV65 considèrent trois types de sites :

1. Site protégé. Exemple : Fond de cuvette bordé de collines sur tout son pourtour et protégé ainsi pour toutes les directions du vent.

2. Site normal. Exemple: Plaine ou plateau de grande étendue pouvant présenter des dénivellations peu importantes, de pente inférieure à 10 % (vallonnements, ondulations).

3. Site exposé. Exemples : Au voisinage de la mer ; le littoral en général (sur une profondeur d'environ 6 km) ; le sommet des falaises ; les îles ou presqu'îles étroites. A l'intérieur du pays :les vallées étroites où le vent s'engouffre etc..

3.13- effet de masque

Il y a effet de masque lorsqu'une construction est masquéepartiellement ou totalement par d'autres constructions ayant une grande probabilité de durée. Une réduction d’environ 25% de la pression dynamique de base peut être appliquée dans le cas où on peut compter sur un effet d'abri résultant de la présence d'autresconstructions. Mais pour des raisons de sécurité on prend généralement Km = 1.

3.14- effet des dimensions

Le vent est irrégulier, surtout au voisinage du sol, et ne souffle pas avec la même vigueur simultanément en tout point d’une mêmesurface ; la pression moyenne diminue donc quand la surface frappée augmente. On en tient compte en multipliant la pression

15


dynamique par un coefficient réducteur ( ) fonction de la plus grande dimension, horizontale ou verticale, de la surface offerte auvent afférente à l’élément considéré dans le calcul.

Remarque :

La totalité des réductions autorisées par les règles: effet de masqueet de dimension ne doit en aucun cas, dépasser 33 %. (NV.65, art.1,245)

4- Calcul du coefficient de pression résultant Cr :

Le coefficient de pression résultant Cr est déterminé comme suit:

ier CCC

avec: Ce : coefficient de pression extérieure Ci : coefficient de pression intérieure

4.1- Coefficient de pression extérieure Ce :

Pour une direction donnée du vent, les faces de la constructionsituées du côté du vent sont dites "au vent" les autres y comprisles faces pour lesquelles le vent est rasant, sont dites "sous vent".

Paroi AB " au vent " Parois BC, CD et AD " sous vent " Versant EF " au vent " Versant FG " sous vent "

16


GVent

D

BC

EF G

AVent

B

A

C

D

E

F

4.1.1- Convention de signes:

Int.

Ce

Ce 0

Pression ( Surpression )

Int.

Ce

Ce 0

Dépression (Succion)

4.1.2- Parois verticales: A D

CB

Face AB "au vent":Ce = + 0.8

Faces BC,CD et AD "sous vent": Ce = - ( 1.3 0 - 0.8 )

avec 0 : coefficient donné par le diagramme (R-III-5)du règlement N.V.65 en fonction des dimensions de la construction. (voir aussi annexe I)

17


4.1.3- Versants de toitures:

Ce est déterminé par le diagramme (R-III-6) N.V.65 suivant ladirection du vent en fonction de ( 0 ) et de l'inclinaison de la toiture. (voir aussi annexe II)

4.2- Coefficient de pression intérieure :iC

Le coefficient de pression intérieur " " est déterminé en fonctionde la direction du vent et des perméabilités des parois (pourcentage de surface des ouvertures dans la surface totale de la paroi) qui permet à l’effet du vent de se manifester à l’intérieur du bâtimentpar une surpression ou une dépression.

iC

4.2.1- Perméabilités des parois:

Une paroi à une perméabilité au vent % si elle comporte desouvertures dont la somme des aires représente % de son aire totale.

A

B

a

b100%

BAba

On considère trois catégories de constructions:

Construction fermée: 5% Construction partiellement ouverte: 5% 35% Construction ouverte: 35%

18


4.2.2- Convention de signe:

iC

Dépression intérieure ( )0iC

iC

Pression intérieure (C )0i

4.3- Valeurs des coefficients de pression intérieures iC4.3.1- Parois verticales: a- Constructions fermées: 5%

Sur chacune des parois AB, BC, CD et AD, on applique:

Soit une pression: DA

B

V

Ci = +0.6 (1.8 - 1.3 0 )

Soit une dépression:Ci = - 0.6 (1.3 0 - 0.8 )

C

b- Construction à une paroi ouverte : 35%b.1- Paroi ouverte au vent:

DA

B

VParoi AB ( 35 ) :Ci = - 0.6 (1.3 0 - 0.8)

Parois BC, CD et AD ( 5 ) : CCi = + 0.8

19


b.2- Paroi ouverte ( 35 ) sous le vent, normale au vent :

Paroi AB ( 35 ) :

V

A D

B C

Ci = + 0.6 ( 1.8 - 1.3 0 )

Parois BC, CD et AD ( 5 ) : Ci = - (1.3 0 - 0.8 )

b.3- Paroi ouverte ( 35 ) sous le vent, parallèle au vent.

Paroi AB ( 35 ) :ACi = + 0.6 ( 1.8 - 1.3 0 ) B

VParois BC, CD et AD ( 5 ) :Ci = - ( 1.3 0 - 0.8 )

C D

c- Construction ouverte comportant deux parois opposées ouvertes : c.1- Parois ouvertes ( 35 ) normales au vent :

Sur chacune des parois AB, BC, CD et AD, on applique :

Soit une surpression :Ci = + 0.6 (1.8 - 1.3 0 ) D

Soit une dépression : Ci = - 0.6 (1.3 0 - 0.8 )

A

B

V

C

20


c.2- Parois ouvertes ( 35 ) parallèles au vent :

Sur chacune des parois AB, BC, CD et AD, on applique :

soit une surpression :ACi = + 0.6 (1.8 - 1.3 0 )

soit une dépression :Ci = - (1.3 0 - 0.8 )

B

C

V

D

d- Constructions partiellement ouvertes ( 5 35 ):

On applique sur les faces intérieures des différentes parois soit des surpressions soit des dépressions par interpolation pour chaque direction du vent entre les actions intérieures de même signes déterminées selon la construction est fermée ou ouverte.

)( iferiouviferi CCCCfer

fer

35

ou bien

feriferiouviouvi CCCC

3535)(

1ère Interpolation

A

B

C

D

C

D

B

A

A

B

Part. Ouverte

Ouverte

Fermée

CVent

D

21


4.3.2- Versants de toitures:

Le coefficients de pression intérieures " Ci " pour la toiture est lemême que ceux des parois intérieures fermées.

5- Action d’ensemble :

Cette action permet de calculer les éléments principaux assurant la stabilité de l’ouvrage : portiques, contreventements, poteaux, etc.L’action d’ensemble du vent soufflant dans une direction donnée sur une construction est la résultante géométrique de toutes les actions sur les différentes parois. Pour certains ensembles, elle peut se décomposer :

suivant la direction horizontale du vent en une composante TTraînée, produisant un effet d’entraînement et de renversement ;

suivant une direction verticale ascendante, en une composanteU Portance, produisant un effet de soulèvement et, éventuellement, de renversement.

Dans quelques cas particuliers, ces deux composantes peuvent être calculées directement à l’aide des coefficients globaux Ct et Cu .Par exemple pour une construction à base rectangulaire et à toiture terrasse :

la force d’entraînement ou de renversement est exprimée par :

qhaT 3.1

quelle que soit la nature de la construction (fermée ou ouverte ).

La force de soulèvement ou bien portance centrée est expriméepar :

22


- constructions fermées : uqSU 8.0

- constructions ouvertes : uqSU 3.1

Su : l’aire de la projection horizontale de la construction.

L’action d’ensemble ainsi calculée doit être frappée dans certains cas par un coefficient de majoration (voir tableau 3), au moinségal à l’unité, donné en fonction de la période T , en seconde, du mode fondamental d’oscillation de l’ouvrage, pour tenir compte de l’effet produit par une succession de rafales de vent.

Tableau 3 : Coefficient de majoration dynamique

Ossature Pression normale Pression extrême

Béton

arméT3.07.085.0T3.07.0

sans excéder 1.27 sans excéder 1.08

Acier T5.05.0

sans excéder 1.47

T5.05.085.0

sans excéder 1.25

5.1- Bloc unique à toiture unique :

5.1.1- Vent normal aux génératrices :

L’action d’ensemble est obtenue par la composition géométriquedes actions résultantes totales surles différentes parties de la construction.

VT

U

23


5.1.2- Vent parallèle aux génératrices :

L’action d’ensemble est obtenue par la composition géométriquedes actions résultantes totales sur les différentes partie de laconstruction et éventuellement d’une force horizontale d’entraînement définie ci-après :

valable uniquement lorsque :SqCF hte .. 4ha

D

A B

C

a - 4.h

f

h

a

b

Fe

24


avec :

habS 4.cos.

F SqC hte ..

Valable si : avecha .4 haABCLongueurS .4)(

cos)( bABCLongueur

hq : pression dynamique au niveau de la crête de la toiture.

Ct : coefficient qui peut prendre les valeurs suivantes :

Ct = 0.01 si la surface est plane.

Ct = 0.02 si la surface comporte des plis ou ondes normaux à la direction du vent.

Ct = 0.04 si la surface comporte des nervures normales à la direction du vent.

25


Tableau 4 : Classifications des zones de neige en Algérie

Ordre Wilayas Zone Ordre Wilayas Zone01 ADRAR II 25 CONSTANTINE I

02 CHLEF I 26 MEDEA I

03 LAGHOUAT III 27 MOSTAGANEM I

04 OUM EL BOUAGHI I 28 M’SILA III

05 BATNA I 29 MASCARA I

06 BEDJAIA I 30 OUARGLA II

07 BISKRA I 31 ORAN I

08 BECHAR II 32 EL-BAYADH II

09 BLIDA I 33 ILLIZI I

10 BOUIRA I 34 B. B. ARRERIDJ I

11 TAMANRASSET I 35 BOUMERDES I

12 TEBESSA I 36 EL TARF I

13 TLEMCEN I 37 TINDOUF II

14 TIARET II 38 TISSEMSILT I

15 TIZI OUZOU I 39 EL OUED I

16 ALGER I 40 KHENCHELA I

17 DJELFA III 41 SOUK AHRAS I

18 JIJEL I 42 TIPAZA I

19 SETIF I 43 MILA I

20 SAIDA I 44 AIN DEFLA I

21 SKIKDA I 45 NAAMA II

22 SIDI BEL ABBES I 46 A.TIMOUCHENT I

23 ANABA I 47 GHARDIA II

24 GUELMA I 48 RELIZANE I

26


6- Exemple de calcul au vent d’un hangar industriel :

A

Faire une étude au vent d’un hangar industriel de la figure ci – dessus :

Données : Longueur : 40 mLargeur : 16 mHauteur totale : h = 7.5 m

Lieu d’implantation du hangar : Tizi-Ouzou

Nature du site : NormalConstruction : Non masqué

Ouvertures : Paroi AB : Une ouverture de (4 4) m. Parois BC et AD : Deux ouvertures de (2 1) m. Paroi CD : Sans ouvertures.

B

CDEF

G

21

21

21

44 21

40.0 m7.5 m

6.0 m

16.0 m

27


Solution :

1- Calcul des perméabilités des parois % :

Le calcul de la perméabilité des parois nous permet de connaître la nature de la construction (fermée, ouverte, ou partiellementouverte ?).

Paroi AB : une ouverture de (4 4)m.

%15100

21650.1166

44

5% = 15% 35% la paroi AB est partiellement ouverte.

Parois BC, et AD : deux ouvertures de (2 2)m.

%66.1100640

212

= 1.66% 5% les parois BC, et AD sont fermées.

Paroi CD : sans ouvertures.

= 0% 5% la paroi CD est fermée.

2- Calcul des rapports de dimensions :

2.040

5.7ah

a

5.016

5.7bh

b

28


2.1- Calcul du coefficient 0 :

a- Vent normal à la grande face Sa : ( a0 )

a = 0.2 0.5 on calcule ( 0a ) par le quadrant inférieur gauche

(voir Annexe I) en fonction de b.b = 0.5 a

0 = 1.00

b- Vent normal à la petite face Sb : ( 0b )

b = 0.5 1.0 on calcule ( 0b ) par le quadrant inférieur droit

(voir Annexe I) en fonction de a.a = 0.2 0

b = 0.85

3- Calcul des coefficients de pression : 3.1- Coefficients de pression extérieures Ce :

a- Vent normal à la petite face Sb : ( 0b )

a1- Parois verticales :

Paroi AB « au vent »:b

ec 08.0

Parois BC,CD, et AD « sous vent »:

A

B C

D

-0.31

+0.8vent

-0.31F

E

-0.30 -0.30

-0.31 G

31.08.03.1 0b

ec

a2- Versants de toitures : vent // aux génératrices

29


pour ( = 0 et 0b = 0.85 ) 30.0ec (Voir Annexe II)

b- Vent normal à la grande face Sa : ( 0a )

b1- Parois verticales :

Paroi BC « au vent »:c e

a08 0.

Parois CD,AD, et AB « sous vent »:c e

a13 08 0 50. . .

b2- Versants de toitures : vent aux génératrices.

pour ( = 11° et 0a = 1.00 )

Versant EF « au vent » 65.0ec (Annexe II, quadrant droit) Versant FG «sous vent » ce 0 35. (Annexe II, quadrant gauche)

Remarque :

Les coefficients de pressions extérieures de la toiture peuvent être calculés par les formules empiriques suivantes : (NV.65 , art. 2,931-21)

1- Vent normal aux génératrices : Versant au vent :

10025.02eC pour 100

10045.02eC pour 10 40

AB

C D

-0.5

+0.8vent

F

E

-0.65 -0.35-0.5

G

-0.5

Versant sous vent :

30


100333.05.1eC pour 100

10060.05.0eC pour 4010

2- Vent parallèle aux génératrices:

La valeur de pour les deux versants est donnée par l’une des formules ci-dessus en faisant

eC0 .

3.2- Coefficients de pressions intérieures Ci:a- Vent normal à la petite face AB : ( 0

b )a1- Parois verticales :

Hypothèse :Les coefficients de pression intérieures pour la construction partiellement ouverte (cas a) sont calculés par interpolation linéaire entre la construction fermée (cas b) et la constructionouverte (cas c).

Cas b : (construction fermée).

Sur chacune des parois intérieures on applique :

Soit une dépression :18.08.03.16.0 0

bicon prend 20.0ic

Soit une pression :42.03.18.16.0 0

bic

Cas c : (construction ouverte).

A DA D

B C

+0.42

B C

-0.20vent

(Cas b)

31(Cas c)

vent

A

B C

D

-0.20 +0.8


Paroi AB: 18.08.03.16.0 0bic

Soit 20.0ic

Parois BC,CD,etAD: c ib0 8 0.

Cas a : (construction partiellement ouverte).

Interpolation linéaire entre le (cas b) et le (cas c)

Remarque 1:

D’après le règlement neige et vent (NV.65 art.2,14)Lorsque : -0.20 Ci 0 on prend Ci = - 0.20 Lorsque : 0 Ci + 0.15 on prend Ci = + 0.15

Remarque 2:

La première interpolation se fait toujours entre les actions de mêmes signes (NV.65 , art. 2,144)

Paroi AB

20.0ifc ; 20.0ioc 20.0ipc

Parois BC,CD,etAD:

42.0ifC ; 8.0ioC

54.053551542.08.042.0

535f

ifIoifip CCCC

A D

B C(Cas a)

-0.20 +0.54vent

F

E +0.54 G

32


a2- Versants de toitures :

Les coefficients de pressions intérieures pour les versants de toitures auront les mêmes valeurs que celles des parois intérieuresfermées.

Parois intérieures fermées : Cip = +0.54 Versants de toitures (versants EF, et FG) : Cip = +0.54

b- Vent normal à la petite face CD : ( 0b )



Soit une dépression :

18.08.03.16.0 0bic

on prend 20.0ic

Soit une pression :

42.03.18.16.0 0b

iC


Paroi AB: 42.03.18.16.0 0bic

Parois BC,CD,etAD: 31.08.03.1 0bic


Interpolation entre le (cas b) et le (cas c)

A

B C

D

-0.20vent

A

B C

D

+0.42

(Cas b)

(Cas c)

ventA

B C

D

+0.42 -0.31

33


Paroi AB : 42.0ifc ; 42.0ioc 42.0ipc

Parois BC,CD,etAD: 20.0ifC ; 31.0ioC

23.053551520.031.020.0

535f

ifioifip CCCC

b2- Versants de toitures :

Les coefficients de pression intérieurs pour les versants de toitures auront les mêmes valeurs que celles des parois intérieures fermées.

Parois intérieures fermées : Cip = -0.23 Versants de toitures (versants EF, et FG) : Cip = -0.23

A

B C

D

+0.42 -0.23ventF

-0.23 GE

(Cas a)

c- Vent normal à la grande face BC : ( 0a )

c1- Parois verticales :



Soit une dépression :Ci

a0 6 13 0 8 0 30. . . .

AB

C D

AB

C D

+0.3-0.3vent

(Cas b)

34


Soit une pression :Ci

a0 6 18 13 0 30. . . .


Paroi AB: Cia0 6 18 13 0 30. . . .

Parois BC,CD,etAD: c ia13 0 8 0 50. .

AB

C D

vent-0.5

+0.3

.


Interpolation linéaire entre les actions de même signes du (cas b) et du (cas c)

Paroi AB :

3.0

3.0;3.0

ip

ioif

CCC

Parois BC,CD,etAD:

3.0ifC ; 5.0ioC

36.053551530.05.03.0

535f

ifioifip CCCC

(Cas c)

AB

C

+0.3+0.8

-0.36

vent F

-0.36 GE

D (Cas a)

35


c2- Versants de toitures :


Parois intérieures fermées : Cip = -0.36 Versants de toitures (versants EF, et FG) : Cip = -0.36

3.4- Coefficients de pression résultants Cr:

ier CCC

a- Vent normal à la paroi AB :

A

B C

D

-0.20 +0.54

A

Bvent

C

D

+0.8

-0.31

-0.31

-0.31

A

B C

D

+1.0

-0.85

-0.85

-0.85

GE

F-0.84 -0.84

GE +0.54

F

G

F-0.30 -0.30

E

Action Extérieure : Ce Action Résultant : CrAction Intérieure :Ci

36


b- Vent normal à la paroi CD :

A

BC

D

+0.42-0.23

A

BC

D

-0.73

-0.08

+1.03

-0.08

A

BC

D

-0.31+0.8

-0.31

E

F

G

-0.30-0.30

E

F

G-0.23 E

F

G

-0.07-0.07

-0.31

vent

Action Résultant : CrAction Extérieure : Ce Action Intérieure :Ci

c- Vent normal à la paroi BC:

-0.8-0.5AB

C D

+0.3

-0.36

AB

C D

-0.5

-0.5

+0.8

AB

C D

+1.16 -0.14

-0.14

F

E

-0.29 +0.01

G

F

E -0.36G

F

E

-0.65 -0.35

vent

G

Action Intérieure :Ci Action Résultant : CrAction Extérieure : Ce

37


Les différents résultats des coefficients de pression obtenus ci-dessus sont regroupés dans le tableau n° 5 ci-contre.

Tableau 5 : Tableau récapitulatif des coefficients de pression :

PAROIS VERTICALES VERSANT DETOITURE

Directiondu vent

AB BC CD AD EF FG

Ce +0.8 -0.31 -0.31 -0.31 -0.30 -0.30

CI -0.20 +0.54 +0.54 +0.54 +0.54 +0.54

=0°

Cr +1.0 -0.85 -0.85 -0.85 -0.84 -0.84

Ce -0.5 +0.8 -0.5 -0.5 -0.65 -0.35

Ci +0.3 -0.36 -0.36 -0.36 -0.36 -0.36

=90°

Cr -0.8 +1.16 -0.14(-0.20)

-0.14(-0.20)

-0.29 +0.01(+0.15)

Ce -0.31 -0.31 +0.8 -0.31 -0.30 -0.30

Ci +0.42 -0.23 -0.23 -0.23 -0.23 -0.23

=180°

Cr -0.73 -0.08(-0.20)

+1.03 -0.08(-0.20)

-0.07(-0.20)

-0.07(-0.20)

A

B C

DF

E GVent

38


Dans le tableau n°6 on a représenté les coefficients de pressionsrésultants les plus défavorables pour le calcul des éléments de la construction.

Tableau 6 : Les actions résultantes à retenir pour le calcul des éléments.

rC

Parois verticales Versants de

toitures

AB BC et AD CD EF FG

Pression +1.0 +1.16 +1.03 +0.15 +0.15

dépression -0.8 -0.85 -0.85 -0.84 -0.84

Remarque :

D’après le règlement neige et vent (NV.65 art.2,14)

Lorsque : -0.20 Ci 0 on prend Ci = - 0.20 Lorsque : 0 Ci + 0.15 on prend Ci = + 0.15

4- Etude au vent dans le cas où la construction est fermée :

Remarque :

Durant la nuit et les jours fériés les ouvertures sont généralementsupposées fermées.

4.1- Coefficients de pression extérieures Ce : (même chose que precédemment; voir 3.1-).

39


4.2- Coefficients de pression intérieurs Ci : a- Vent normal à la petite face AB : ( 0

b )a1- Parois verticales :


Soit une dépression : c ib0 6 13 0 8 0 200. . . .

Soit une pression : 42.03.18.16.0 0b

ic

a2- Versants de toitures :


Pression intérieure : Ci = +0.42 Versants de toitures (versants EF, et FG) : Ci = +0.42

Dépression intérieure : Ci = -0.20 Versants de toitures (versants EF, et FG) : Ci = -0.20

+0.42E

F

A

B C

D

-0.20

A

B C

D

+0.42

F

E -0.20

vent

G

vent

G

40


b- Vent normal à la grande face BC : ( 0a )



Soit une dépression : Cia0 6 13 0 8 0 30. . . .

Soit une pression : Cia0 6 18 13 0 30. . . .

b2- Versants de toitures :


Pression intérieure : Ci = +0.30 Versants de toitures (versants EF, et FG) : Ci = +0.30

Dépression intérieure : Ci = -0.30 Versants de toitures (versants EF, et FG) : Ci = -0.30

AB

-0.3

F

E -0.30

vent

G

DC

B A

D

+0.3

F

E +0.30

vent

G

C

41


4.3- Coefficients de pression résultants Cr:

ier CCC

a- Vent normal à la paroi AB :

Dépression intérieure :

Pression intérieure :

A

B C

D

+0.8

-0.31

-0.31

-0.31

-0.20

E

F

G

A

B C

D

-0.20

A

B C

D

+1.00 -0.11

-0.11

-0.10-0.10

E

F

G

vent

G

F

E

-0.30 -0.30

-0.11

Action Résultant : CrAction Intérieure :CiAction Extérieure : Ce

A

B C

D

+0.8

-0.31

-0.31

-0.31

+0.42E

F

G

A

B C

D

+0.42

vent

G

F

E

-0.30 -0.30

A

B C

D

+0.38 -0.73

-0.73

G

F

E

-0.72 -0.72

-0.73


42


b- Vent normal à la paroi BC :

Dépression intérieure :

pression intérieure :

AB

C D

-0.3

AB

C D

+1.10 -0.15

-0.15

-0.15

-0.05

G

F

E

-0.35

G

F

E -0.30

AB

C D-0.5

-0.5

-0.5+0.8

vent

-0.35

G

F

E-0.65


vent

AB

C D

+0.3

AB

C D

+0.8 -0.5

AB

C D

+0.50 -0.80

-0.80

-0.80

E

-0.65

G

F-0.95

G

F

+0.3

-0.5

-0.5

-0.35

G

F-0.65

E E

Action Extérieure : Ce Action Intérieure : Ci Action Résultant : Cr

43


Tableau 7 : Coefficients de pression résultants.

Parois verticales Versants de toiture

AB BC CD AD EF FG

Ce +0.8 -0.31 -0.31 -0.31 -0.30 -0.30(Ci)pr. +0.42 +0.42 +0.42 +0.42 +0.42 +0.42(Ci)dep. -0.20 -0.20 -0.20 -0.20 -0.20 -0.20(Cr)pr. +0.38 -0.73 -0.73 -0.73 -0.72 -0.72

=00

(Cr)dep. +1.00 -0.11(-0.20)

-0.11(-0.20)

-0.11(-0.20)

-0.10(-0.20)

-0.10(-0.20)

Ce -0.5 +0.8 -0.5 -0.5 -0.65 -0.35(Ci)pr. +0.3 +0.3 +0.3 +0.3 +0.3 +0.3(Ci)dep. -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3(Cr)pr. -0.8 +0.5 -0.8 -0.8 -0.95 -0.65

=900

(Cr)dep. -0.15(-0.20)

+1.10 -0.15(-0.20)

-0.15(-0.20)

-0.35 -0.05(-0.20)

Les actions à retenir pour les calculs :

Construction fermée :

A

B C

D F

E G

Vent

Parois verticales Versants de toitures

AB et CD BC et AD EF FG

Pression Cr = +1.00 Cr = +1.10 ----- -----

Dépression Cr = -0.8 Cr = -0.8 Cr = -0.95 Cr = -0.65

44


Construction partiellement ouverte :

Parois verticales Versants de toitures

AB BC et AD CD EF FG

Pression Cr = +1.0 Cr = +1.16 Cr = +1.03 +0.15 +0.15

dépression Cr = -0.8 Cr = -0.85 Cr =-0.85 Cr = -0.84 Cr = -0.84

4.4- Calcul de la pression dynamique du vent :

La pression de calcul du vent est donnée par la formule suivante :

rmshn CkkqVp avec q hh

qh 2 5 1860 10.

hq : pression dynamique du vent à une hauteur h. q10 = 40 dan/m2 (Zone I) pression dynamique de base calculée à 10 mètre d’altitude ; h=7.5m (hauteur totale de la construction)h 10 m qh = q10 = 40 dan/m2

k s 10. Coefficient de site égale à l’unité dans le cas d’un site normale.k m 10. coefficient de masque égale à l’unité dans le cas d’une construction non masquée.

: coefficient de réduction donné en fonction de la plus grande dimension (horizontale ou verticale) de la surface offerte au vent revenant à chaque élément.

45


Tableau 8 : Coefficient de réduction des différents éléments

L’élément Dimension

correspondante

Panne 5.0 m 0.87

Ferme 16 m 0.80

Poteau 6 m 0.86

Potelet 7.5 m 0.85

Lisse 5.0 m 0.87

Remarque:

La totalité des réductions autorisés par les règles: effet de masqueet de dimension ne doit en aucun cas, dépasser 33 %. (NV 65,art.1,245)

Panne : = 0.87 ; km = 1.0 (1- km . ) = 1 - 0.87 = 0.13 = 13% 33%

Ferme : = 0.80 ; km = 1.0 (1- km . ) = 1 - 0.80 = 0.20 = 20% 33%

Pression dynamique du vent revenant à chaque élément :

Panne : 2/0.3395.087.00.140 mdanVn

Panne : 2/5.515.087.00.140 mdanVn

Ferme : 2/5.3095.080.00.140 mdanVn

Ferme : 2/0.515.080.00.140 mdanVn

Poteau : 2/0.4016.186.00.140 mdanVn

Potelet: 2/5.3916.185.00.140 mdanVn

Lisse: 2/5.4016.187.00.140 mdanVn

46


Remarques :

1. Le vent pouvant tourner autour de la construction, il est possibledans de nombreux cas de se limiter pour les toitures aux seules valeurs maximales des actions sur les versants : dans le cas de laferme, on considère la valeur de qh = – 30.5 kg/m2 pour les deux versants.

2. Mais les deux valeurs (versant au vent, versant sous le vent) doivent être envisagées dans les structures (par exemple :fermes triangulées, etc.) pour lesquelles la combinaisond’actions différentes sur les deux versants de la toitureconduirait à des résultats plus défavorables dans certains éléments (treillis de ferme….).

5- Action d’ensemble :

Données :

Longueur : a = 40 m.Largeur : b = 16 m.

GF

E

D

BA

C h-f =6.0 m

h=7.5.0 m

b=16.0 m

a=40.0 m

47


Hauteur au faîtage : h = 7.2 m.Pente des versants : ( 11°) Poids propre total du bâtiment (ossature, couverture, bardage,équipements fixes, etc.…) estimé à : W = 50 daN/m2.

0.10a et (voir étude au vent) 85.00

b

Pression dynamique de base du vent extrême : à 10 mètre d’altitude pour la région I (voir tableau 1).

2/70 mdaNVe

L’action d’ensemble est donnée par la formule générale suivante :

hie qSCCT ....)(

avec : ie CC : sommation algébrique des coefficients de pression

résultants des parois perpendiculaires à la direction du vent. S : surface projetée (maître couple) de la paroi considéréeperpendiculaire à la direction du vent.

: coefficient de réduction. : coefficient de majoration dynamique.

hq : pression dynamique du vent à la hauteur considérée.

Remarque :

Les actions intérieures s’annulent sur les parois verticales et ne sont à retenir que sur la toiture pour la détermination des actions de soulèvement.

L’action d’ensemble devient:

he qSCT ....

48


5.1- Calcul du coefficient de majoration dynamique :

Il est donné par la formule suivante :

T5.05.085.0 dans le cas de surcharges extrêmes. (NV.65,RIII. art.2.923)

avec :

EIh

gpT

3.2

3

: période propre du mode fondamental

d’oscillation de la structure donnée dans les règles N.V.65 (annexe4).

avec :

P : poids de la construction revenant au poteau intermédiaire.daNP 20005058

2/81.9 smg accélération de la pesanteur.mh 0.6 : hauteur du poteau.

48356cmI : moment d’inertie du poteau (IPE 300).

sT 58.08356101.23981

60020002 6

3

175.058.05.05.085.0 pas de majorationdynamique ; on prend 1.

5.2- Vent sur long pan (grande face):

Coefficient de réduction : (40 m) = 0.75

49


Coefficients de pressions intérieures : 3.0iC

Coefficients de pressions extérieures :

Parois verticales :)(5.0

)(8.0sousventCauventC

e

e

h-f/2

0.547 b

(h-f)/2+0.8 -0.5

-0.35-0.65

b

T2

Vent T1

U

0.3

Versants de toiture :)(35.0

)(65.0sousventCauventC

e

e

a- Calcul de la force de traînées : Action de renversement

)()( 21 toitureTverticalefaceTT

daNqfhaCT fh

e

163807075.00.640)5.08.0(... 01

avec : est la surface de la face verticale frappée par le vent appelée (maître couple)

fha

50


daN

qtgabCT hfhe

980

7075.011tan2

1640)35.065.0(....2

.2

avec tgaab .2

: est la projection verticale de la toiture frappée par le

vent appelée (maître couple)

2100 /0.70 mdaNqqq e

fhhfh

b- Calcul de la portance : Action de soulèvement

daN

qabCCU hie

26880

7075.0402

1665.095.0...2

.

c- Calcul du moment de renversement : Bras de leviers :

mfhh 32

5.15.721

mfhh 75.625.15.7

22

T2Vent

51


La force de portance n’est pas centrée. Elle est appliquée à la distance suivante:

mbbb 752.816547.0.547.065.095.0

25.065.075.095.01

tmdaNmbUhThTM R

8.277277779752.826880)75.6980(0.316380... 12211

d- Calcul du moment stabilisant :

tmdaNmbWM S 2562560002

16320002

SR MM la stabilité d’ensemble n’est pas vérifiée dans le senstransversal

Pour qu’il y ait stabilité Il faut que la condition suivante soit vérifiée :

tmMbWM RS 8,2772

d’où : tbMW R 725,34

88.277

2/Le poids propre du bâtiment :

tdaNW 3232000504016

Il faut dimensionner les semelles de fondations de manière à ce que leurs poids soient au minimum de : t725.232725,34

Nombre total de poteaux : 1892

52


Le poids minimal d’une semelle en béton doit donc être de :

daNt 152152.018725.2

Le volume du béton nécessaire est de : 307.02500152 m (semelle de

1 m2 par 0.07 m de profondeur).

Remarque :

Pour des raisons pratiques et de sécurité on opte pour une semellede 1m2 par 0.50 m de profondeur.

Le poids additionnel du aux semelles de fondations : daNw 2250018250050.0

Le poids total de la construction sera donc:

daNW 545002250032000

1.0 m

0.50 m

5.3- Vent sur pignon (petite face):

Surface du pignon : 21082

5.116616 mSb

Coefficient de réduction : (16 m) = 0.81

53


Coefficients de pressions intérieures : 20.042.0

i

i

CC

-0.31

-0.30

Vent+0.8

T2

T1

(h-f)/2h-f/2

a-4.h

+0.42-0.20

U

Coefficients de pressions extérieures :

Parois verticales : )(31.0

)(8.0sousventC

auventC

e

e

Versants de toiture : )2(30.0 versantslesCe

a- Calcul de la force de traînée :

T = T1 (sur les pignons) + T2 (force d’entraînement sur la toiture)

hbe qSCT 01 .. applicable au niveau (h-f)/2

daNT 5.67977081.0108)31.08.0(1

54


hfhqbhaT ..

cos.404.02 applicable au niveau : h-f/2

valable uniquement si la condition suivante est vérifié : 0.4 ha

0105.7440.4 ha vérifiée.

daNT 3707081.011cos

16.5.744004.0 02

b- Calcul de la portance :

Elle est centrée et a pour valeur :

daNqabCCU h

ie

5.26127

7081.01640)42.030.0(..).(

c- Moment de renversement :

daNmM

aUfhTfhTM

R

R

545440205.2612775.63700.35.6797222 21

d- Moment stabilisant :

daNmaWM S 64000024032000

2SR MM la stabilité d’ensemble est vérifiée dans le sens

longitudinal.

55

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