Calcul de charge de vent

Méthode de calcul de la charge du vent

Ce calculateur évalue la charge du vent par zones pour un bâtiment rectangulaire, une toiture à deux pans et un mur ou une clôture autoportante. La méthode s’appuie sur EN 1991-1-4 (actions du vent) et applique l’approche générale des coefficients de sécurité de EN 1990.

Les résultats sont fournis sous forme de coefficients de zone et de pression de calcul finale par zone. La pression est indiquée en kN/m² et peut être positive ou négative selon le sens de l’action sur l’élément d’enveloppe.

Repères et recommandations

Vitesse de base du vent est saisie sous la forme v_b,0 en m/s. Il s’agit de la valeur régionale de base issue de l’Annexe Nationale de EN 1991-1-4. Elle sert de point de départ pour l’évaluation de la pression avec les effets de la hauteur et du terrain.

Pression de référence est déduite de l’énergie cinétique de l’écoulement d’air. Le calculateur utilise la masse volumique de l’air ρ = 1.25 kg/m³ et la formule q0 = 0.5 · ρ · v_b,0² / 1000. La division par 1000 convertit la valeur en kN/m².

Effets du terrain et de la hauteur sont pris en compte via le facteur d’exposition k(z) en fonction de la catégorie de terrain et de la hauteur de référence z. Les hauteurs sont saisies en mm et converties en mètres par z = z_mm / 1000. Pour la stabilité numérique, la hauteur est limitée à z ≥ z_min et z ≤ 200 m, où z_min dépend de la catégorie de terrain.

Facteur d’exposition est calculé avec un profil logarithmique de rugosité. La séquence utilisée est ln = ln(z / z0), c_r = k_r · ln, I_v = 1 / ln et k(z) = (1 + 7·I_v) · c_r², où z0 et k_r sont définis selon la catégorie de terrain.

Pression de pointe à la hauteur z est calculée par zone comme q_p(z) = q0 · k(z). On applique ensuite le coefficient aérodynamique de zone et le coefficient partiel de sécurité.

Coefficient aérodynamique est affiché dans le tableau comme le coefficient final de zone c. Pour le bâtiment et la toiture, il peut inclure la pression interne. Lorsque la pression interne est activée, le calculateur retient le cas le plus défavorable en valeur absolue entre c_pi = +0.2 et c_pi = -0.3, et utilise la différence c = c_pe - c_pi.

Pression de calcul par zone est déterminée par w = q_p(z) · c · γ, où γ est le coefficient partiel des actions. Le calculateur utilise γ = 1.5 comme valeur typique pour l’action variable dominante à l’ELU selon EN 1990. Les valeurs finales et les règles de combinaison sont définies dans l’Annexe Nationale.

Zonage du bâtiment dépend du rapport entre la hauteur h et la profondeur de la face au vent. Pour la direction de vent choisie, la profondeur est prise dans les dimensions en plan et des hauteurs de référence z_e sont attribuées à plusieurs niveaux. Ces niveaux déterminent k(z) et donc les pressions dans les différentes zones.

Coefficients de toiture sont déterminés à partir de l’angle de pente. L’angle est calculé géométriquement par α = arctan((h - h1) / (d/2)) en degrés. Les coefficients de zone proviennent de valeurs tabulées en fonction de l’angle et sont interpolés entre points voisins. L’angle est limité à la plage tabulée utilisée pour l’interpolation.

Mur ou clôture autoportante est traité comme une structure indépendante sans volume intérieur fermé. La pression interne c_pi n’est donc pas appliquée dans ce mode, et les coefficients de zone sont utilisés directement dans w = q_p(z) · c · γ.

• Unités d’entrée : géométrie en mm, v_b,0 en m/s.
• Unités de sortie : pression en kN/m².
• Le signe indique le sens de l’action par rapport à la surface. Les valeurs négatives représentent souvent une succion.
• Normes : EN 1991-1-4 (vent), EN 1990 (principes, coefficients partiels, combinaisons).

FAQs

Pourquoi les coefficients et les pressions peuvent être négatifs

Le signe indique le sens de l’action sur la surface. Les valeurs négatives correspondent souvent à une succion, lorsque l’écoulement crée une dépression et tire l’élément vers l’extérieur. Pour les bardages et les fixations, le signe peut être aussi important que la valeur absolue.

Qu’est-ce qui change lors du passage de la direction du vent A à B

La face au vent change. La profondeur, les rapports géométriques et le zonage changent donc également. Pour la toiture, le changement sélectionne l’ensemble correspondant de coefficients tabulés de EN 1991-1-4 pour un vent parallèle au faîtage ou perpendiculaire au faîtage.

Pourquoi la catégorie de terrain influence fortement le résultat

La catégorie de terrain définit la rugosité et le profil vertical de la vitesse du vent. Elle intervient via k(z), qui fait varier la pression avec la hauteur. À v_b,0 identique, un terrain ouvert et un tissu urbain dense peuvent conduire à des pressions sensiblement différentes.

Que change la pression interne cpi

La pression interne tient compte de la différence de pression entre l’extérieur et l’intérieur de l’enveloppe. EN considère les deux signes de c_pi, car le sens dépend des ouvertures et des conditions au vent. Le calculateur retient le cas le plus défavorable en valeur absolue à partir des valeurs standard EN.

Pourquoi le coefficient partiel γ est-il utilisé et peut-il être modifié

Le facteur γ convertit l’action caractéristique du vent en valeur de calcul pour les vérifications aux états limites. Dans de nombreuses vérifications à l’ELU, on utilise γ = 1.5 pour l’action variable dominante selon EN 1990, tandis que l’Annexe Nationale fixe les règles finales. Si une valeur caractéristique est requise, on utilise la même formule sans multiplier par γ.