EFFET DU VENT

Un bâtiment se présente comme un obstacle à la progression du vent. Pourtant, la construction doit pouvoir résister à la pression des vents les plus forts pouvant se produire. Afin de déterminer l’action du vent sur notre construction, nous allons utiliser les règles NV 65 (DTU P06-002) et les règles pour constructions para-cycloniques. I Hypothèses  La direction d’ensemble moyenne du vent est supposée horizontale, c’est-à-dire normale aux parois verticales de la construction ;  Le bâtiment est assimilé à une construction prismatique à base rectangulaire. II Définitions II.1 Exposition des surfaces Les surfaces exposées au vent sont dites « au vent » et celles non exposées au vent sont dites « sous le vent ».

Maître-couple

Le maître-couple est la projection orthogonale de la surface considérée ou de l’ensemble de la construction sur un plan normal à la direction du vent. 

Caractéristiques du bâtiment

Dimensions du bâtiment Le bâtiment de notre projet est constitué de quatre (4) blocs accolés, séparés par des joints de rupture. Les dimensions de l’ensemble de la construction est donnée par la figure 3. Nous allons considérer le bloc B uniquement et séparément. Ses dimensions sont les suivantes :  Longueur (dimension de la grande face) 𝑎 = 23,18 𝑚 ;  Largeur (dimension de la petite face) 𝑏 = 13,70 𝑚 ;  Hauteur au-dessus du sol 𝐻 = ℎ = 16 𝑚 . Pour les calculs ultérieurs nous avons besoins des rapports de dimension, notés λ, ci-après :  Rapport entre la hauteur et la longueur de la construction : 𝜆𝑎 = ℎ 𝑎 = 16 23,18 ⇒ 𝜆𝑎 = 0,690  Rapport entre la hauteur et la largueur de la construction : 𝜆𝑏 = ℎ 𝑏 = 16 13,70 ⇒ 𝜆𝑏 = 1,168 III.2 Disposition du bâtiment Les règles définissent les constructions d’après leur forme, leur position dans l’espace et la perméabilité de leurs parois. Notre projet est classé comme étant une construction ayant les propriétés :  Forme : prismatique à base rectangulaire avec toiture terrasse ;  Position dans l’espace : reposant sur le sol ;  Perméabilité des parois : Une paroi a une perméabilité de 𝜇% tel que : 𝜇 = 𝑆0 𝑆𝑡 × 100 Où : 𝑆0 : surface des ouvertures ; 𝑆𝑡 : surface totale.  𝜇 < 5% pour toutes les parois : construction fermée ;   5% < 𝜇 < 35% pour une paroi au moins : construction partiellement ouverte ;  𝜇 > 35% pour une paroi au moins : construction ouverte. Selon les règles NV 65 (R III 2,163), tous les blocs doivent être considérés comme fermés et isolés. Effectivement, le bloc B est considéré comme fermé. IV Pressions dynamiques La pression dynamique est la valeur de la pression du vent sur une face de la construction, noté [𝑑𝑎𝑁/𝑚²]. Elle est fonction de la vitesse du vent [𝑚/𝑠], donnée par la relation : 𝑞 = 𝑉 2 16,3

Pressions dynamiques de base

Par convention, les pressions dynamiques de base sont celles qui s’exercent à une hauteur de 10 m au-dessus du sol. Selon les règles pour constructions para-cycloniques, pour la zone 3 incluant la région d’Analamanga (Cf. Annexe I.1), les pressions dynamiques de base en cas de vent normal et de vent extrême prennent les valeurs suivantes : Tableau 8: Pressions dynamiques de base Vent normal Vent extrême Zone des Hauts Plateaux 124 daN/m² 217 daN/m² IV.2 Pressions dynamiques de base corrigées Les pressions dynamiques de base sont modifiées par des coefficients correcteurs pour tenir compte de :  L’effet de la hauteur au-dessus du sol, le coefficient de hauteur est donné par la relation : 𝐾ℎ = 2,5 × 𝐻 + 18 𝐻 + 60 Si la pente est inférieure ou égale à 0,3%, la hauteur 𝐻 peut-être comptée à partir du pied de la construction. Par contre, si elle est supérieure ou égale à 2%, la hauteur 𝐻 de la  construction située dans une zone de largeur égale à la différence de niveau 𝑍2 − 𝑍1, à partir de la ligne de crête, doit être comptée à partir du niveau du terrain au pied de la dénivellation. Figure 13 : C-III-5 et C-III-6 Source : NV 65 Notre terrain est sensiblement horizontal donc la hauteur 𝐻 vaut 16 𝑚. A.N. : 𝑘ℎ = 2,5 × 16+18 16+60 ⇒ 𝑘ℎ = 1,12  L’effet de site : Le site peut être protégé, normal ou exposé. Dans notre cas, la nature du site du projet étant une plaine de faible dénivellations, classé comme site normal, le coefficient de site vaut : ks = 1,00.  Effet de masque : Il y a effet de masque lorsque la construction est masquée partiellement ou totalement par d’autres constructions ayant une grande probabilité de durée. Sans indication particulière, nous prenons 𝑘𝑚 = 1,00.  Effet de dimension : Le coefficient de réduction 𝛿 tient compte de la variation de la pression dynamique moyenne du vent en fonction de la dimension de la surface frappée. Le coefficient des dimensions est lu à partir de la figure R-III-2 (Cf. Annexe I.2). Il est fonction de la plus grande dimension de la surface offerte au vent. Pour l’étude de portique, nous avons : 𝛿 = 𝑓(𝑀𝑎𝑥(5,20 𝑚 ; 16 𝑚)) ⇒ 𝛿 = 0,80 La valeur des pressions dynamiques de base devient alors : 𝑞 = 𝑞𝑏 × 𝑘ℎ × 𝑘𝑚 × 𝑘𝑠 × 𝛿  A.N. :  Vent normal : 𝑞𝑛 = 124 × 1,12 × 1,00 × 1,00 × 0,80 ⇒ 𝑞𝑛 = 110,95 𝑑𝑎𝑁/𝑚²  Vent extrême : 𝑞𝑒𝑥 = 217 × 1,12 × 1,00 × 1,00 × 0,80 ⇒ 𝑞𝑒𝑥 = 194,16 𝑑𝑎𝑁/𝑚² Tableau 9 : Pressions dynamiques de base corrigées Vent normal Vent extrême Zone des Hauts Plateaux 110,95 daN/m² 194,16 daN/m² V Actions statiques exercées par le vent La face extérieure des parois est soumise à des succions si les parois sont « sous le vent ». Si elles sont « au vent », la face extérieure est soumise soit à des succions, soit à des pressions. Ce sont les actions extérieures. Quel que soit la perméabilité de la construction, les volumes intérieurs compris entre les parois peuvent être en état de dépression ou de surpression suivant l’orientation des ouvertures par rapport au vent et leur importance relative. Ces actions sont dites actions intérieures. La résultante des actions statiques extérieure et intérieure exercées par le vent est donnée par la formule ci-dessous : 𝑝 = 𝑐 × 𝑞 Où : 𝑐 = 𝑐𝑒 − 𝑐𝑖 : coefficient de pression résultant ; 𝑐𝑒 : coefficient de pression relatif aux actions extérieures ; 𝑐𝑖 : coefficient de pression relatif aux actions intérieures. V.1 Coefficients de pression relatifs aux actions extérieures et intérieures 𝑐𝑒 et 𝑐𝑖 Ces coefficients dépendent des rapports de dimensions cités plus haut ainsi que des coefficients 𝛾0 lus à partir du diagramme de la figure R-III-5 des règles NV 65, donné dans l’Annexe I.5.  Pour le vent normal à la grande face 𝑆𝑎 : 𝜆𝑎 = 0,690 ∈ [0,5; 2,5] correspondant à la valeur de 𝛾0𝑎 = 1,00  Pour le vent normal à la petite face 𝑆𝑏 : 𝜆𝑏 = 1,168 compris entre [1; 2,5] et 𝑏⁄𝑎 = 13,70⁄23,18 = 0,59 ce qui donne : 𝛾0𝑏 = 1,00 D’où, les coefficients de pression :  Extérieures : Pour la face « au vent » : 𝑐𝑒 = +0,8 ; Pour la face « sous le vent » : 𝐶𝑒 = −(1,3𝛾0 − 0,8) 𝐶𝑒 = −(1,3 × 1,00 − 0,8) = −0,5 Pour la toiture terrasse : en utilisant la figure R III 6 de l’Annexe I.6, nous avons une pente de toiture 𝛼 = 0° et 𝛾0 = 1,00 alors 𝐶𝑒 = −0,5  Intérieures : pour une construction fermée : Surpression : 𝐶𝑖 = +0,6(1,8 − 1,3𝛾0 ) = +0,6(1,8 − 1,3 × 1,00) 𝐶𝑖 = +0,3 Dépression : 𝐶𝑖 = −0,6(1,3𝛾0 − 0,8) = −0,6(1,3 × 1,00 − 0,8) 𝐶𝑖= -0,3 Les figures suivantes illustrent la valeur des coefficients de pression sur chaque face de la construction pour le vent normal à la grande face 𝑆𝑎 et celui normal à la petite face 𝑆𝑏.