Cm Effet Du Vent

Calcul de l’Effet du Vent sur les Structures Métalliques

Règles NV65 Surface au vent signifie (exposées au vent). Les surfaces non éclairées (non exposées au vent) ou sous incidence rasante (parallèles à la direction du vent) sont dites « sous le vent ».

L’écoulement d’un fluide sur une surface ‘Bernoulli’

Coefficient de traînée, Coefficient de dérive, Coefficient de portance La notation habituelle adoptée dans les cours d'aérodynamique pour les coefficients globaux est la suivante :

Méthode de calcul à utiliser quand le fluide est le VENT

La pression q en daN/m² est donnée par : q = ρ v² /20 = v² /16,3 avec ρ = 1,225 Kg/m³, masse volumique de l’air et v la vitesse du vent en m/s. La pression dynamique du vent corrigée, dans un site donné, à une hauteur H : q(H) = q(10). Ks. Kh. Km. δ. β. (ce – ci)

Carte Marocaine de répartition régionale des Maximum de vitesses de vent Provinces-Régions de vent La vitesse du vent à considérer est la pointe de la vitesse maximale affectée d’une probabilité de non dépassement pour une période de retour donnée. La période de retour du vent extrême est l’intervalle du temps séparant deux occurrences consécutives de la pointe de sa vitesse maximale. Elle est prise égale à 50 ans.

Pression dynamique pour une altitude inférieure ou égale à 1 000 m. Pression dynamique normale et pression dynamique extrême. Conformément à NV65, on doit envisager dans les calculs une  pression dynamique normale et une pression dynamique extrême Le rapport de la seconde à la première est pris égal à 1,75. Dans le cas ou h < 10 m : On parle de pression dynamique de base, elle varie à une altitude inférieure ou égale à 1 000 m.

Remarque : Le manque de stations météorologiques dans la région IV n’a  pas permis de déterminer la valeur à cette région. Toutefois et  pour les besoins de calcul, prendre provisoirement la valeur de la région III. Kh est le coefficient de hauteur

Dans le cas ou 10 m < h < 500m Soit q(H) la pression dynamique agissant à la hauteur H au-dessus du sol exprimée en mètres, q(10) la pression dynamique de base à 10 m de hauteur. Pour H compris entre 0 et 500 m, le rapport entre q(H)et q(10)est défini par la formule

Kh est le coefficient de hauteur assurant la représentation de l’évolution de la pression exercée par le vent en fonction de la hauteur H au dessus du sol Kh = 2.5 x (H+18)/(H+60) Pour H=10 m , Kh = 1

Remarque : Au-delà de 1000 m d’altitude, le cahier des charges doit obligatoirement prescrire les pressions dynamiques de base à prendre en compte dans les calculs.

Km est le coefficient de l’effet de masque : De manière générale, on ne tient pas compte des effets de masque dus aux autres constructions masquant partiellement ou intégralement la construction étudiée. On utilise alors km = 1

Ks est le coefficient de site : Site protégé : Exemple : Fond de cuvette bordé de collines sur tout son  pourtour et protège ainsi pour toutes les directions du vent. Site normal : Exemple : Plaine ou plateau de grande étendue pouvant  présenter des dénivellations peu importantes, de pente inférieure à 10% étendue ou non (vallonnements, ondulations). Site exposé : Exemple : Au voisinage de la mer : le littoral en général (sur  une profondeur d'environ 6 km) ; le sommet des falaises ; les îles. A l'intérieur du pays : les vallées étroites. Site protégé, Ks = 0.8 Site normal , Ks = 1.0 Site exposé, Ks = de 1.25 à 1.35

Coefficient de réduction ou de dimension δ : L’action du vent s’exerçant sur une paroi n’est pas uniforme en raison des tourbillons locaux (plus faible plus la surface est grande). On tient pour cette raison compte de ce phénomène par l’utilisation du coefficient δ, dit coefficient de r éduction des pressions dynamiques. δ est le coefficient de dimension r éduit la valeur de la pression

en fonction de la plus grande dimension de la surface de la paroi intéressant l’élément de structure à dimensionner

Remarque : la totalité des réductions autorisées (effet de masque, effet de dimensions) ne doit en aucun cas dépasser 33%. De plus, quelle que soit la hauteur H, le site, l'effet de masque et l'effet des dimensions, la pression dynamique normale corrigée doit être comprise entre 30 daN/m² et 170 daN/m² (fourchette valable pour zones I à III). a

Coefficient de Majoration β :

Aux effets statiques précédemment définis s'ajoutent des effets dynamiques qui dépendent des caractéristiques mécaniques et aérodynamiques de la construction. Ces actions dynamiques dépendent entre autres de la fréquence propre fondamentale de vibration de la construction et sont caractérisées par le coefficient de majoration β (pour les actions parallèles à la direction du vent).

Pour θ

Pour ζ : Coefficient de r éponse (fonction de la période T du mode fondamental):

La période fondamentale:

Pour le coefficient de pulsation:

Exemple : Mât métallique Pour tenir compte de l'amplification de l'action du vent exercée sur le mât due à la réponse dynamique de ce dernier, les pressions dynamiques servant au calcul de l'action d'ensemble sont à multiplier, à chaque niveau, par un coefficient de majoration dynamique donné par la formule : =1+

est le coefficient de réponse donné en fonction de la période T (en secondes) du mode fondamental d'oscillation du mât par le tableau ci-dessous .

est le coefficient de pulsation donné en fonction du niveau h (en mètres) considéré par le tableau cidessous : 

Coefficient C de Poussée

*Actions extérieures: Quelle que soit la construction, la face extérieure de ses parois est soumise : à des succions, si les parois sont « sous le vent » ; à des pressions ou à des succions, si elles sont « au vent ». Ces actions sont dites actions extérieures. *Actions intérieures: Dans les constructions fermées, ouvertes ou partiellement ouvertes, les volumes intérieurs

compris entre les parois peuvent être dans un état de surpression ou de dépression suivant l'orientation des ouvertures par rapport au vent et leur importance relative. Il en résulte sur les faces intérieures des actions dites actions intérieures. 1- Actions extérieures: a)- Parois verticales

au vent : Ce = + 0,80 sous le vent : Ce = - 0,50 b)- Toiture

i)-Vent normal aux génératrices Ce désignant le coefficient de pression moyen (versants plans) ou le coefficient de pression ponctuel (voûte) est donné comme suit :

2- Actions intérieures: *Constructions fermées : ci = ± 0,3 *Constructions ouvertes : ouverture au vent : ci = + 0,8 ouverture sous le vent : ci = - 0,5 ACTIONS

RESULTANTES UNITAIRES SUR LES PAROIS ET LES VERSANTS Elles sont déterminées en combinant de la façon la plus défavorable pour chaque élément, les actions extérieures moyennes et les actions intérieures. Elles sont exprimées par (ce - ci) q .