RECOMMANDATIONS POUR L'APPLICATION DE LA NF EN 1991 … · 2021. 2. 1. · lorsque le retrait dr dans la direction du vent est inférieur à e/20. La pression extérieure correspond

RECOMMANDATIONSDELACNC2M

RECOMMANDATIONS POUR L'APPLICATION DE LA NF EN 1991-1-4 AUX CHARPENTES ET OSSATURES EN ACIER DE BATIMENT

JUILLET 2017

BNCM – CNC2M Commission de normalisation de la construction métallique et mixte

BNCM/CNC2M N0380 / REC EC1-CM : Juillet 2017

CNC2M/RECEC1‐CM:Juillet2017

1

MEMBRESDELACOMMISSIONDENORMALISATION

Président:MHOSTALERY

Secrétariat:MMELEMAIRE–BNCM

M ADAMAKOS ASQPE

Mme ALGRANTI CTICM

M BALGIU QUALICONSULT

M BARRAULT FIMECTECHNOLOGIES

M BITAR CTICM

Mme BOEHM CTICM

M BONAUD CTICM

Mme BONIFACE EIFFAGECM

M BONNET TECHNIP

M BOURGEOIS GROUPEINSTITUTDESOUDURE

M BUREAU CTICM

M CAUSSE VINCICONSTRUCTIONGRANDSPROJETS

M CHARTON ARCELORMITTALEUROPECONSRUCTION

M COUCHAUX INSAdeRENNES

M COUGNAUD ACIM

Mme DAVAINE INGEROPEXPERTISEETSTRUCTURES

M DEFURNE YVESCOUGNAUD

M DELONGUEVILLE CTICM

M DENYS CIANENTREPRISE

M DERVIN AFNOR

Mme DUSSAUGEY CISMA

Mme DUSSEQUE BNACIER

M ETIENNE SADEF

M FOUCHEBAYLION SOCOTEC

M FOURMENT VINCICONSTRUCTIONGRANDSPROJETS

M GENEREUX BNTRA

M GOURMELON EXPERTSFN

M HENRIQUES CSTB

M HOSTALERY BUREAUVERITAS

M IZABEL ENVELOPPEMETALLIQUEDUBATIMENT

M LAMADON BUREAUVERITAS

M LAMY UNIONDESMETALLIERS

M LARUE BETRBS


2

M LECHAFFOTEC CTICM

M LEBLOND CSTB

Mme LEMAIRE BNCM

M LEQUIEN APAVE

M LERAY TRAMAF

Mme LUCAS UNM

M LUKIC CTICM

M MAITRE EXPERTSFN

M MARTIN CTICM

M MOHEISSEN EXPERTSFN

M MONTEL CAPEB

Mme PALISSON ENVELOPPEMETALLIQUEDUBATIMENT

Mme PECHENARD ARTEMA

M PERNIER EXPERTSFN

M POTRON CAPEB

Mme RAVONINAHIDRAIBE CTICM

M RENAUX PROFINORD

M ROBERT CEREMA

M RODIER CTICM

M SEMIN CTICM

M SIFFERLIN EDF

M SOKOL SOKOLCONSULTANTS

M SOMJA INSAdeRENNES

M TAFFARD SASANTENNESLECLERC

M THOLLARD EDEISGROUP

M THONIER EGFBTP

M TRIQUET SNCF

M TROUART UNIONDESMETALLIERS

M VERBEURGT ARCELORMITTALEUROPECONSTRUCTION

M VILLETTE BAUDINCHATEAUNEUF

M ZHAO CTICM


3

CesRecommandationsontétéétabliesparungroupedetravailcomposéde:

M BIETRY EXPERTSFN

M BOIZIAU IDES

M BUREAU CTICM

M ETIENNE SADEFFrance

M FLORENT ALPESCONTROLES

M FORTIER SAPA/HYDROBUILDINGSYSTEMFRANCE

M FOUCHEBAYLION SOCOTEC

M HOSTALERY BUREAUVERITAS

MME LEMAIRE BNCM/CTICM

M MAITRE EXPERTSFN

M MARION AIAINGENIERIE

MME MOLINA CTICM

MME PALISSON ENVELOPPEMETALLIQUEDUBATIMENT

M RODIER CTICM

M SEMIN CTICM

M VIGNERON ARMORIQUEETUDES

M VILLETTE BAUDINCHATEAUNEUF


4

AVANT‐PROPOS

Les présentes recommandations fournissent des informations complémentaires non contradictoires,destinées à faciliter l’application des règles de l’Eurocode 1 partie 1‐4 «Actions du vent» dans le casparticulierdesossaturesenacierdestinéesauxouvragesdebâtimentetassimilés.

Le présent document a été entériné par la CNC2M (Commission de normalisation de la constructionmétalliqueetmixte),le31Juillet2017.

LesutilisateursdecesRecommandationssont invitésà faireconnaitre leurséventuellesobservationsauBureaudeNormalisationdelaConstructionMétallique,chargédelagestiondelacommissionCNC2M.

BNCM

CentreTechniqueIndustrieldelaConstructionMétallique

EspaceTechnologique,ImmeubleApollo

L’ormedesmerisiers

91193SAINT‐AUBIN

courriel:[email protected]


5

Sommaire

Page

1 Généralités.........................................................................................................................................................6 1.1 Objetetdomained’application..................................................................................................................6 1.2 Terminologieetsymboles............................................................................................................................6

2 Toituresàdeuxversantsdesbâtiments‐Utilisationdutableau7.4a(NA)................................6

3 Bâtimentscomportantdesdécrochementsenplanouenélévation............................................6 3.1 Généralités.........................................................................................................................................................6 3.2 Décrochementsenplan.................................................................................................................................8 3.2.1 Dimensionsdubâtimentéquivalent........................................................................................................8 3.2.2 Coefficientsdepressionextérieure–DécrochementenL...............................................................8 3.2.3 Coefficientsdepressionextérieure–Bâtimentsen«U»..............................................................11 3.3 Décrochementenélévation......................................................................................................................15 3.3.1 Dimensionsdubâtimentéquivalent.....................................................................................................15 3.3.2 Coefficientsdepressionextérieure.......................................................................................................16

4 Auvents.............................................................................................................................................................18 4.1 Domained’application................................................................................................................................18 4.2 Forcessurlesauvents.................................................................................................................................20

5 Toituresisolées.............................................................................................................................................20 5.1 Généralités......................................................................................................................................................20 5.2 Airederéférence..........................................................................................................................................21 5.3 Actionduventsurlestoituresisoléesàunversant........................................................................21

6 Coefficientstructuralcscdapplicableauxélémentssecondaires(complémentàlaclause6.2)........................................................................................................................................................24

7 Coefficientscpe1/cpe10(complémentàlaClause7.2.1).....................................................................24

8 Applicationducoefficientderéductiondûaudéfautdecorrélation(complémentauxclauses5.3(5)et7.2.2(3)).................................................................................................................24

9 Casdesacrotères..........................................................................................................................................25 9.1 Généralités......................................................................................................................................................25 9.2 Coefficientdeforcepourlesacrotèresimplantésenpartiecourantedetoiture(cas

desmurscoupe‐feu)....................................................................................................................................25 9.3 Coefficientdeforceenl’absenced’undesdeuxacrotèresperpendiculairesàla

directionduvent...........................................................................................................................................25 9.4 Répartitionducoefficientdepressionentrelesdeuxfacesdel’acrotère...............................26

10 Lesparoisverticalesintérieuresàossaturemétallique................................................................27

11 Réductiondel’actionglobaleduventsurdesélémentsrépétitifs.............................................27

Bibliographie................................................................................................................................................................29


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1 Généralités

1.1 Objetetdomained’application

Lesprésentesrecommandationsdonnentdesinformationscomplémentairesafind’explicitercertainesconditions particulières d’application de laNFEN1991‐1‐4 [1] (Eurocode 1 ‐ Partie 1‐4: Actions duvent) et de son Annexe Nationale aux structures en acier destinées aux ouvrages de bâtiment etassimilés.

Lesclausescitéesdanslescomplémentsci‐aprèssontcellesdesnormes:

— NFEN1991‐1‐4:2005(2èmetirage2010)etsonamendementA1:2010[1];

— NFEN1991‐1‐4/NA:2008etsesamendementsA1:2011etA2:2012[2].

Ces recommandations peuvent être utilisées pour le dimensionnement des éléments structuraux enacier de l'ossature du bâtiment. Elles ne s'appliquent pas aux éléments d'enveloppe (couverture,bardage,etc.)etdepartition(cloisonsintérieures,etc.).

1.2 Terminologieetsymboles

Les termes et symboles utilisés dans les présentes recommandations sont ceux définis par la normeNFEN1991‐1‐4[1].

2 Toituresàdeuxversantsdesbâtiments‐Utilisationdutableau7.4a(NA)

Pourl’interpolationdesvaleursdepressionpositivedansleszonesIetJpourdesanglescomprisentre–5°et–15°,ilestpossibledeconsidérerlavaleur+0,0pourunangle–15°.

3 Bâtimentscomportantdesdécrochementsenplanouenélévation

3.1 Généralités

Pourletraitementdesbâtimentsavecdécrochementenplanouenélévation,l’AnnexeNationaledelaNFEN1991‐1‐4[1]proposeauchapitre7.2.2(2)desereporterauxrecommandationsdelaCECM[3].

Lesprésentesrecommandationsdéveloppentcettedémarchepourladéterminationdescoefficientsdepressionextérieureàprévoirenprésencededécrochements,entenantcomptedel’expérienceacquisepar l'application d'autres normes ou recommandations et en tenant compte de résultats d’essais ensoufflerie.

Leprésent chapitre s’appliqueàunbâtimentà toiture‐terrasse.Pour les autres typesde toiture,unedémarchesimilaireprenantencomptelesdifférenteszonesdetoiturepeutêtreadoptée.

NOTE Cesrecommandationspermettentdetraiterlescaslespluscourantsavecunniveaudesécuritéadéquat.Faceàunesituationnoncouverte,lesprincipesprésentésicipeuventfournirdesindicationsutilesauconcepteur.Ilconvientnéanmoinsderappelerquecertainesconfigurationstropatypiquesnécessitentdesinvestigationsplusapprofondiespourobtenirundegrédeprécisionetdesécuritéacceptable.


7

Leprésentdocumentprécise:

— lesdimensionsàconsidérerpourdéfinirlerapporth/detladimensione=min{2h;b},nécessairesàl’applicationduchapitre7.2delanormeNFEN1991‐1‐4[1];

— la répartitiondes zones de pressionuniformeA à E pour les parois verticales, et des zones F etsuivantespourlestoitures.

Lescoefficientsdepressionextérieurecpe,10etcpe,1àutiliserpourchacunedeceszonessontdéterminésàpartirduchapitre7.2delanormeNFEN1991‐1‐4[1].

Lorsquelapressionextérieurechangedesignesurunemêmeface(voirFigure5(b)etFigure6(a)),ilestloisibledeconsidérerunevariationlinéairedecettepressionsurunedistancea/2,telquemontrésurlaFigure1.

Figure1—Variationlinéaireentrepressionpositiveetnégativesurunemêmeface

LarépartitiondeszonesdepressiondelanormeNFEN1991‐1‐4[1]doitêtreadaptéeenprésencededécrochement.Lorsquenécessaire,lesprésentesrecommandationsproposentdesuivreunerépartitionsuivantlalongueurdéveloppéedelafaceprésentantundécrochement,commelemontrel’exempledelaFigure2.

Figure2—Exemplededistributionselonlalongueurdéveloppée


8

3.2 Décrochementsenplan

3.2.1 Dimensionsdubâtimentéquivalent

Pourl’applicationduchapitre7.2delaNFEN1991‐1‐4[1],lesdimensionsdéfiniesci‐dessouspeuventêtreretenues(voirlaFigure3):

a) Lalargeurbdumaîtrecoupleàconsidérercorrespondàlalargeurmaximaledubâtiment;

b) Laprofondeurddanslesensduventàconsidérerdoitêtrecalculéedefaçonàobtenirunbâtimentrectangulaireéquivalentprésentantlamêmesurfaceausol.

Figure3—Dimensionsàconsidérerpourunbâtimentàdécrochementenplan

3.2.2 Coefficientsdepressionextérieure–DécrochementenL

3.2.2.1 Décrochementsouslevent

Un décrochement est dit «sous le vent» si aucune des faces adjacentes à l’angle rentrant n’estdirectement frappée par le vent. Dans ce cas, il est possible de considérer la répartition de pressionextérieureproposéesurlaFigure4.

La répartition des pressions en toiture est identique à celle applicable à un bâtiment sansdécrochement.


9

e=min(b;2h)

dr>e/20

Figure4—Décrochementenplansouslevent

Les effets de déviation de l'écoulement affectant les façades en décrochement peuvent être négligéslorsque le retraitdrdans ladirectionduventest inférieuràe/20.LapressionextérieurecorresponddanscecasàlazoneEpourlesdeuxfacesduretraitsouslevent.

3.2.2.2 Décrochementauvent

Un décrochement est dit «au vent» si une des faces adjacentes à l’angle rentrant est directementfrappéeparlevent.

Danscecas,ladistributiondespressionsextérieuresesttrèssensibleàl’angled’incidenceduvent.Pourprendre en compte cette particularité, la démarche proposée consiste à dédoubler les directionsprincipalesdevent.

NOTE Dans la norme NFEN1991‐1‐4[1] – clause7.2.1(2), les coefficients de pression extérieurecorrespondent aux valeurs les plus défavorables pour une gammed’incidences de vent variant de ‐45° à +45°autourdesquatredirectionsnormalesauxfaçades(0°,90°,180°,270°)àconsidérerdanslecalcul.

Les zones de pression sont définies sur les Figures5 et 6. Les zones de pression en toiture sontreprésentéespourlecasd’unetoiture‐terrasse(angleinférieurà5°);leursdimensionsdépendentdeladistanceedéterminéepourlebâtimentrectangulaireéquivalent.Pourlesautresformesdetoiture,leszonesHetsuivantesdoiventêtreadaptées.


10

Pour la détermination des effets globaux et la vérification des systèmes de stabilité, la situation de dimensionnement correspond généralement aux cas de chargement présentés sur la Figure5, larésultantehorizontaledanslesensduventétantalorsmaximale.

Figure5—Décrochementenplanauvent–Configurationn°1

Le cas de charge présenté à la Figure6 est nécessaire pour la vérification des éléments d’ossaturesecondaire(potelets, lisses,…). Ilpeutêtrenégligédans l’analyseglobalede laplupartdesbâtimentscourants.

Figure6—Décrochementenplanauvent–Configurationn°2


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Les effets de déviation de l’écoulement affectant les façades en décrochement peuvent être négligéslorsque le retraitdrdans ladirectionduventest inférieuràe/20.LapressionextérieurecorresponddanscecasàlazoneDpourlesdeuxfacesdudécrochementauvent.

3.2.3 Coefficientsdepressionextérieure–Bâtimentsen«U»

Pour les bâtiments ayant une forme en «U» dans le plan horizontal, il convient de considérer les3directionsprincipalesduventreprésentéesàlaFigure7.

Directionn°1 Directionn°2 Directionn°3

Figure7—Directionsduventàconsidérerpourunbâtimenten«U»

Pour déterminer les dimensions des zones de pression dans le cas des bâtiments en U, il convientd’appliquerlanotiondebâtimentrectangulaireéquivalent(voir3.2.1).

Seuls les bâtiments en «U» avec des branches de dimensions pratiquement identiques et sansdécrochementenélévationsont traitésdanscequisuit.Lesbâtimentsen«U»avecdesbranchesdelongueurdifférenteoudesdécrochementsenélévationdoiventfairel’objetd’étudesplusapprofondies.

Dans la suite, les schémas donnés pour cette typologie de bâtiment font apparaître des zones depressionquicorrespondentàcellesdéfiniesauxchapitres7.2.2et7.2.3delaNFEN1991‐1‐4[1].

Les effets de déviation de l'écoulement affectant les façades en décrochement peuvent être négligéslorsque le décrochement dr dans la direction du vent est inférieur à e/20. La pression extérieurecorresponddanscecasàlazoneEpourlestroisfacesduretraitsouslevent.


12

3.2.3.1 Directionduventn°1

Ilconvientdeconsidérerlesdeuxcas(a)et(b)représentésàlaFigure8.

Cas(a)

Cas(b)

Figure8—Zonesdepressionpourladirectionduventn°1

NOTE1 Suivant l'importancede ladistancedr, les façadesdurenfoncementparallèlesà ladirectionduvent,comportentdeszonesAetBouA,BetC.

NOTE2 Dans le cas (b), lorsque0,5br >dr, la zoneD est appliquée sur toutes les façadesdu renfoncement,parallèlesetperpendiculairesàladirectionduvent.


13


Ilconvientdedistinguerlesdeuxconfigurationssuivantesenfonctiondesdimensionsdubâtiment:

— Configurationn°1caractériséepardr≥2e:

Ilconvientdeconsidérerlescas(a)et(b)représentéssurlaFigure9.

— Configurationn°2caractériséepardr<2e:

IlconvientdeconsidérerlecasdéfiniàlaFiguren°10.

Configurationn°1:

Cas(a)

Cas(b)

Figure9—Zonesdepressionpourladirectionduventn°2–Configurationn°1


14

NOTE1 Dans le cas (a) de la Figure9, si dbranche < e, étant donné que la répartition est établie suivant unelongueur développée, il est possible d’avoir une partie intérieure du renfoncement en zone B. Par ailleurs, leszonesdesuccionA,BetCsituéesauxextrémitésdechaquebranchesontidentiques.

NOTE2 Danslecas(b)delaFigure9,sidbranche<e,leszonesdesuccionsontuniquementreprésentéesparAetB.

Configurationn°2:

Casa: e≤dr≤2e

Casb: dre

Figure10—Zonesdepressionpourladirectionduventn°2–Configurationn°2


15


IlconvientdeconsidérerlecasreprésentéàlaFigure11.

Figure11—Zonesdepressionpourladirectionduventn°3

3.3 Décrochementenélévation

3.3.1 Dimensionsdubâtimentéquivalent

Pourl’applicationduchapitre7.2delaNFEN1991‐1‐4[1],lesdimensionsdéfiniesci‐dessouspeuventêtreretenues(voirlaFigure12):

a) Lahauteur dumaîtrecoupleàconsidérercorrespondàlahauteurmaximaledubâtiment;

b) Lalargeur dumaîtrecoupleàconsidérercorrespondàlalargeurmaximaledubâtiment;

c) La profondeur dans le sens du vent à considérer est calculée de façon à obtenir un bâtimentéquivalentprésentantlamêmesurfaceverticaleprojetée,telquemontréàlaFigure12.

Figure12—Dimensionsàconsidérerpourunbâtimentàdécrochementenélévation

Certaines constructions peuvent être considérées comme constituées de plusieurs obstaclesaérauliques indépendants.Cecasseprésentesiaumoinsunedesconditionsci‐dessousestobservéepourladirectiondeventconsidérée:


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a) Ladifférencede largeurdemaître couple à l’interfacedesdeux obstacles est plus grandeque ledoubledelahauteurdel’obstacleinférieur(voirlaFigure13(a));

b) Leretraitdansladirectionduventdel’obstaclesupérieurparrapportàl’obstacleinférieurestplusimportantque leminimumentre ledoubledesahauteuret ladistancee calculéepour l’obstacleinférieurisolé(voirlaFigure13(b)).

Figure13—Constructioncomportantplusieursobstaclesaérauliquespouvantêtreconsidéréscommeindépendants

NOTE Lapremière condition permet de s’assurer que la distance offerte à l’air pour contourner l’obstacleinférieurparlehautestaumoinséquivalenteàladistancequiluiestoffertepourlecontournerparlescôtés.Lasecondeconditioncorrespondàladistanceàpartirdelaquellel’écoulementdel’airretrouveunétatcomparableàceluiquirègneenamontdel’obstacle.

Danscecas, lesdimensionsh,betdsontàdéfinirséparémentpourchaqueobstacle indépendant,aubesoinendéfinissantladimensiondcommeindiquéàlaFigure12.

La pression dynamique de pointe peut être calculée pour chacun des obstacles en fonction de sahauteurmaximalezau‐dessusdusol.Larèglededistributiondelapressionsurlafaceauventdonnéeàla clause 7.2.2(1) de la NFEN1991‐1‐4 [1] est également appliquée pour chaque obstacle considéréséparément.

3.3.2 Coefficientsdepressionextérieure

3.3.2.1 Décrochementauvent

LarépartitiondeszonesdepressionuniformedanslecasoùledécrochementestauventestdonnéesurlesFigures14et15.

Une variation linéaire similaire à celle présentée à la Figure1 peut être considérée lorsque lespressionschangentdesignesurunemêmeface.


17

Larépartitionsurlatoitureinférieuredépenddurapportentreladimensionhorizontaledelatoitureinférieuredretlahauteurdudécrochementhr:

Figure14lorsquedr≥hr

Figure15lorsquedrhr

Figure14—Décrochementenélévationauventavecdr≥hr

Desdépressionspeuventégalementapparaîtresurleniveaudetoitureintermédiaire.L’intensitédecesdépressions dépend du rapport entre la hauteur du niveau de toiture intermédiaireh1 et la hauteurtotaledubâtimenth(voirFigure15).Ilconvientdeconsidéreruncasdepressionetuncasdesuccion(a)ou(b).

PressionsurlatoitureinférieureSuccionsurlatoitureinférieure

(a)h1≥0,7h (b)h10,7h

Figure15—Décrochementenélévationauventavecdrhr

3.3.2.2 Décrochementsousleventouparallèleauvent

Larépartitiondeszonesdepressionuniforme,lorsqueledécrochementestsousleventouparallèleauvent, est donnée sur les Figures16 et 17 respectivement. Une variation linéaire similaire à celleprésentée à laFigure1 peut être considérée lorsque les pressions changent de signe sur unemêmeface.


18

Cas(a) d1≥e/2 Cas(b) e/10≤d1e/2

NOTE Pourd1e/10,ilconvientdetraiterl’élémentcommeunacrotèreépais(voirchapitre9.4).

Figure16—Décrochementenélévationsouslevent

Figure17—Décrochementenélévationparallèleauvent

4 Auvents

4.1 Domained’application

Les bâtiments à ossature en acier comportent couramment en façade des auvents dont ledimensionnementestfortementconditionnéparlesactionsduvent.

AdéfautdeprescriptionpropreàcesélémentsdanslaNFEN1991‐1‐4[1]etdansl’AnnexeNationaleassociée,ilestrecommandéd’utiliserlescoefficientsdepressionnettedonnésparleTableau1ci‐après.

Cescoefficientscouvrentlesauventsaccolésàuneparoiverticale,présentantuneportéed1inférieureà10metunangled'inclinaisonsurl'horizontale,positifounégatif,inférieurà10°.Lesvaleursfourniessontapplicablesquellequesoitlapositiondel'auventparrapportàunangledubâtiment.


19

Pourl'utilisationdutableau1,laconfigurationtraitéeetlescotesgéométriquesassociéessontdéfiniesàlaFigure18.

Lorsquel'auventprolongesimplementlatoitureau‐delàdelafaçade(h1=h),ilconvientd'appliquerlaclause7.2.1(3)delaNFEN1991‐1‐4[1]traitantdesavancéesdetoit.

Légende

h=hauteuraufaîtageau‐dessusdusol

h1=hauteurentrelesoletlaliaisondel'auventaveclafaçade

Figure18‐Géométrieetdimensionsrespectivesdubâtimentetdel’auvent

Figure19‐Dimensionsetrépartitiondeszonessurlesauvents

NOTE LeszonesAetBindiquéessurlaFigure19sontdéfiniespourtouteslesdirectionsdevent.


20

4.2 Forcessurlesauvents

Laforceexercéeparleventagissantsurunauventpeutêtredéterminéeparl’expression:

Fw=cp,net.qp(ze).Aref

avec:

cp,net=coefficientsdepressionnettesurl’auventdonnéesauTableau1

qp(ze)=pressiondynamiquedepointeàlahauteurderéférenceaufaîtagedubâtiment

Aref=airederéférence

Deuxcasdechargesontàconsidérer,quellequesoitladirectionduvent:

— uneactiondescendante(positive);

— uneactionascendante(négative).

LesvaleursdemêmesignedoiventêtreutiliséessimultanémentsurleszonesAetB.

Tableau1‐Valeursdecp,netsurlesdifférenteszonesdesauvents

Rapportdes

hauteursh1/h

ZoneA ZoneB

Chargedescendante

Chargeascendante Chargedescendante

Chargeascendante

h1/d11,0 h1/d1≥3,5 h1/d11,0 h1/d1≥3,5

0,1 1,1 ‐0,9 ‐1,4 0,9 ‐0,2 ‐0,5

0,2 0,8 ‐0,9 ‐1,4 0,5 ‐0,2 ‐0,5

0,3 0,7 ‐0,9 ‐1,4 0,4 ‐0,2 ‐0,5

0,4 0,7 ‐1,0 ‐1,5 0,3 ‐0,2 ‐0,5

0,5 0,7 ‐1,0 ‐1,5 0,3 ‐0,2 ‐0,5

0,6 0,7 ‐1,1 ‐1,6 0,3 ‐0,4 ‐0,7

0,7 0,7 ‐1,2 ‐1,7 0,3 ‐0,7 ‐1,0

0,8 0,7 ‐1,4 ‐1,9 0,3 ‐1,0 ‐1,3

0,9 0,7 ‐1,7 ‐2,2 0,3 ‐1,3 ‐1,6

Uneinterpolationlinéairepeutêtreutiliséepourlesvaleursintermédiairesdeh1/h.

Uneinterpolationlinéaireestnécessairepourlesvaleursintermédiairesde:1,0<h1/d1<3,5

5 Toituresisolées

5.1 Généralités

LaNFEN1991‐1‐4 [1]prévoit l’utilisationde coefficientsdepressioncp,net etde coefficientsde forceglobalecf.

Lescoefficientscp,netconcernentlacouvertureetsesfixations(enveloppe).


21

Lescoefficientscfconcernentlesélémentsdestructure,objetsduprésentchapitre.LeurtraductionencoefficientsdepressionpourlestoituresisoléesàunversantestdonnéeauTableau2(voir5.3).

Pourlestoituresisoléesàdeuxversants,lescoefficientsdeforcecfspécifiésdansleTableau7.7delaNFEN1991‐1‐4[1]s’appliquentcommedescoefficientsdepressionselonlesdispositionsdelaFigure7.17.

5.2 Airederéférence

L’airederéférenced’unetoitureisoléeestAref=b.d.Leslongueursbetdsontàconsidérersuivant laFigure20.

Figure20—Dimensionsetzonagepourunetoitureisoléeàunversant

NOTE Danslesangles, lesigne*signifiequ’ilconvientderetenirselonlescas lavaleur laplusdéfavorabledescp,netdeszonesBouC.

5.3 Actionduventsurlestoituresisoléesàunversant

Le présent paragraphe propose une traduction des coefficients de force cf sous la forme d’unedistributiondecoefficientsdepressionlelongduversantdelatoiture,dontlarésultanteestconforme,engrandeuretposition,àcelledéfinieparlanormeNFEN1991‐1‐4[1]etsonAnnexeNationale(voirchapitre7.3etTableau7.6).

Lorsqueleventfrappelarivehauteoubassedelatoiture,ilconvientd’appliquerlesvaleursdonnéesdansleTableaun°2.CetteméthodeestreprésentéesurlesFigures21et22.


22

Toitureisoléevide

φ=0

Toitureisoléeavecdesobstructionsducotésouslevent,pardesmarchandisesentreposées

φ=1

Figure21—Exemplesd’écoulementdel'airautourd'unetoitureisoléeàunversant

X.d=positiondelarésultantecfparrapportàlariveattaquéeparlevent

Figure22—Coefficientsdepressionetdeforceàappliquersurunetoitureisoléeàunversant

Lorsqueleventfrappeuneriveinclinée,ilconvientd’appliquersurl’intégralitédelatoiturelavaleurducoefficientdeforcecfcorrespondantàunangle=0,donnéparleTableau3etcommereprésentésurlaFigure23.

Figure23:Toitureisoléeàunversant(ventperpendiculaireaupignon)

cf


23

Tableau2—Coefficientsdepressionetdeforceàappliquerpourunetoitureisoléeàunversant

Angledetoiture

ObstructionφCoefficients

deforceglobauxcf

Coefficientsdepressioncp

c1 c2 c3

0°

maxi,quelquesoitφ

X=0,25

0,20 1,10 0,13 0,06

minimum,φ=0 0,50 1,40 1,00 0,19

minimum,φ=1 1,30 2,95 2,92 0,67

5°maxi,quelquesoitφ

X=0,25

0,40 1,30 0,70 ‐0,11

minimum,φ=0 0,70 1,80 1,47 0,31

minimum,φ=1 1,40 3,15 3,14 0,73


X=0,25

0,50 1,60 0,89 ‐0,15

minimum,φ=0 0,90 2,10 1,99 0,45

minimum,φ=1 1,40 3,15 3,14 0,73


X=0,325

0,70 1,80 1,08 0,08

minimum,φ=0 1,10 2,50 1,85 0,04

minimum,φ=1 1,40 3,00 2,44 0,00


X=0,40

0,80 2,10 0,76 0,54

minimum,φ=0 1,30 2,90 1,50 0,76

minimum,φ=1 1,40 3,00 1,67 0,78


X=0,40

1,00 2,30 1,11 0,59

minimum,φ=0 1,60 3,20 2,02 0,83

minimum,φ=1 1,40 2,80 1,77 0,73


X=0,40

1,20 2,40 1,51 0,62

minimum,φ=0 1,80 3,60 2,27 0,94

minimum,φ=1 1,40 2,70 1,82 0,70

NOTE Pourlesvaleursintermédiairesd’angledetoitureoud’obstructionφ,lesvaleursdescoefficientsdepressionc1,c2,c3peuventêtreobtenuesparinterpolationlinéaire.

Tableau3—Valeursdescoefficientsdeforceglobauxcfpourunangledetoiture=0

Angledetoitureα Obstructionφ Coefficientsdeforceglobauxcf

0°

Maximum,quelquesoitφ +0,2

Minimumφ =0 0,5

Minimumφ=1 1,3


24

6 Coefficientstructuralcscdapplicableauxélémentssecondaires(complémentàlaclause6.2)

Le coefficient cscd déterminé par application de l’Annexe B de la NFEN1991‐1‐4 [1] ou à l’aide desabaquesdel’AnnexeDdelaNFEN1991‐1‐4[1]quiensontdéduits,estdestinéaucalculdelastructureprimairedubâtiment,soumiseàdeseffetsd’ensembledusauvent, telsqu’ilsrésultentducumuldespressions exercées sur les différentes parois constituant l’enveloppe du bâtiment. Pour rappel, lecoefficientcscds’appliqueauxcomposantesdepressionextérieuredel’actionduvent.

Pour le calcul des éléments secondaires constituant l’ossature propre à chaque paroi considéréeindividuellement,ilestrecommandéd’adopterpourcscdlavaleur1,0oucelledéterminéepourlecalculdel'ossatureprimairesielleestsupérieureà1,0.

7 Coefficientscpe1/cpe10(complémentàlaClause7.2.1)

Généralement en constructionmétallique, les éléments individuelsde structure sont affectéspar dessurfaces de paroi supérieures à 10m2, et seuls les coefficients cpe,10 sont donc à considérer dans lescalculsdedimensionnement.

Danslescasparticuliersoùcetteconditionn’estpassatisfaite,lesprécisionssuivantessontapportéespourladéterminationdelasurfacedeparoiàconsidérer:

1) LasurfaceàconsidérerSestcelleaffectéeàl’élémentdestructureexaminé,sansconsidérationde la subdivisionéventuellede cette surfacepar les zonagesprévuspour lesmursverticaux(figure7.5delaNFEN1991‐1‐4[1])oupourlestoitures(figures7.6à7.9delaNFEN1991‐1‐4[1]);

2) Lorsque lasurfaceSestsubdiviséeenplusieurszones, lescoefficientsdepressionassociésàceszonessonttouscalculésàpartirdel’airetotaledecettesurfaceS;

3) Lorsque l’élément de structure considéré est établi en continuité sur plusieurs travées, lasurfaceSestcomptabiliséepartravéeindividuelle;parsimplification,ilestloisibled’adopteruniformémentpour toutes les travées, la surface associée à celledes travéesquiprésente lapluspetiteportée.

8 Applicationducoefficientderéductiondûaudéfautdecorrélation(complémentauxclauses5.3(5)et7.2.2(3))

Ilestrappeléque,conformémentauxnotesdesclauses5.3(5)et7.2.2(3)de lanormeNFEN1991‐1‐4[1],uncoefficientderéductionque l’onnote icikdc,dûaudéfautdecorrélationentre lespressionsaérodynamiquesauventetsouslevent,peutêtreappliquéàlaforcerésultantehorizontaledel’actionduvent(actiond’ensemble).


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Par simplification, il est loisible pour définir les cas de charges de vent de la structure principale,d’appliquercecoefficientauxcoefficientsdepressionextérieuredesparoisverticales(voirFigure24).

Figure24—Exempledepriseencompteducoefficientderéductionkdc

NOTE Danslecasd’uncalculd’ensemble, ilestpossibled’appliquersimultanément lecoefficientdedéfautdecorrélationkdcetlecoefficientstructuralcscd(sousréservedelimiterlecoefficientcscdàunevaleurminimalede0,75).

9 Casdesacrotères

9.1 Généralités

L’AnnexeNationaleNFEN1991‐1‐4/NA[2]fournitdescoefficientsdepressionnettespécifiquespourles acrotères, en tant que paramètres déterminés au plan national (NDP) dans le cadre de la clause7.4.1(1)delanormeeuropéenneNFEN1991‐1‐4[1].

Enpremierlieu,ilestrecommandédecumulerleseffortsrésultantdecescoefficients,sansappliquerlaréduction pour défaut de corrélation entre les pressions au vent et sous le vent, prévue à la clause7.2.2(3)delaNFEN1991‐1‐4[1].

Par ailleurs, des précisions pour l’utilisation de ces mêmes coefficients sont apportées dans lesparagraphes suivants, pour des configurations particulières différentes du cas courant prévu parl’AnnexeNationale,caractériséparlaprésencesimultanéededeuxacrotères(auventetsouslevent),enprolongementdesfaçadesnormalesàladirectionnominaleduvent.

Conformémentàlaterminologieadoptéeparlanormeeuropéenne,danscequisuit,ondésignecomme« sous le vent » la façade perpendiculaire à la direction nominale du vent située en aval de celledirectement frappée par le vent (respectivement zones repérées E et D suivant la Figure 7.5 de laNFEN1991‐1‐4[1]).Lesparoisorientéesparallèlementàladirectionnominaleduventsontidentifiéescomme«murslatéraux»(zonesrepéréesA,BetCsuivantlaFigure7.5delaNFEN1991‐1‐4[1]).

9.2 Coefficientdeforcepourlesacrotèresimplantésenpartiecourantedetoiture(casdesmurscoupe‐feu)

Si l’acrotère est implanté en partie courante de toiture, il convient de lui appliquer le coefficientcp,net=1,0prévupourlesacrotèressousleventparlaNFEN1991‐1‐4/NA[2].

9.3 Coefficientdeforceenl’absenced’undesdeuxacrotèresperpendiculairesàladirectionduvent

Lorsque l’acrotère unique est sous le vent, c’est‐à‐dire enprolongement de la façade sous le vent, lecoefficientcp,netpeutêtrepriségalà1sousréservequelefaîtageoulalongueuretlapentedelatoitureréaliseuneffetdeprotectionsuffisant.

cpikdc cpe1 kdc cpe4

cpe2 cpe3Direction du vent


26

Pour une toiture‐terrasse (angle compris entre 5° et 5°), la protection est jugée suffisante si laprofondeurdansladirectionduventdn’excèdepasledoubledeladimensionedéfinieàlaFigure7.5de la NFEN1991‐1‐4 [1]. Dans le cas contraire, il est recommandé d'adopter la valeur 1,5 pour lecoefficientcp,net.

LaFigure25préciselescoefficientsdepressionnettecp,netrecommandéspourlestoituresàpenteplusprononcées.

Figure25—Toituresavecacrotèred'unseulcoté

9.4 Répartitionducoefficientdepressionentrelesdeuxfacesdel’acrotère

Lorsquel’onsouhaitedistinguerlespressionssurchaquefaced’unacrotèreépais,ilestrecommandédeprendreencompte:

1) Sur la face extérieure, le cpe de la zone de façade en continuité avec l’acrotère considéré(coefficientcorrespondantauxzonesAàEprévuespourlesmursverticaux selonlaFigure7.5delaNFEN1991‐1‐4[1]);

2) Sur la face intérieure d’un acrotère au vent ou sous le vent, le coefficient de pression«intérieure» (coté toiture) correspond au complément entre le cp,net déterminé suivant7.4.1(1)delaNFEN1991‐1‐4/NA[2]etlecoefficientdepression«extérieure»(cotéfaçade)(voirsurlaFigure26);


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Figure26—Pressionsurlesdeuxfacesd’unacrotèreperpendiculaireauvent

3) Surlafaceintérieured’unacrotèreparallèleauvent,lapressionpeutêtreconsidéréecommenulle.

10 Lesparoisverticalesintérieuresàossaturemétallique

Pourlesossaturesmétalliquessupportantdesparoisintérieuresnonautoporteuses,compartimentantle bâtiment en volumes fermés, il est recommandéd’envisager un couple surpression/dépressiondepartetd’autredelacloisonaveclesvaleursdescpicalculéesselonlaclause7.2.9delaNFEN1991‐1‐4[1]ouforfaitairessuivantlaNOTE(2)delaclause7.2.9(6).

Afin de ne pas créer d’efforts résultants sans significationphysique, il convient d’adopter unemêmepressionintérieurepourtouteslesparoisd’unmêmevolumeintérieur.

NOTE Lescloisonsautoporteusestellesquecloisonsenplaquesdeplâtrerelèventd’autresdocuments,telsNFDTUouavistechnique.

11 Réductiondel’actionglobaleduventsurdesélémentsrépétitifs

Pour le calcul de l’action globale du vent sur un ensemble d’éléments identiques disposés les unsderrière les autres dans la direction du vent et appartenant à une même structure, il est possibled’appliqueruncoefficientderéductiontelquedéfinisurlaFigure27.

Pourdesélémentsnonidentiques,ilestpermisd'appliquerlamêmeformulequepourlesélémentsnonéquidistants, en y introduisant les coefficients de réduction associés aux taux de remplissage desélémentssuccessifs.


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Figure27—Coefficientderéduction

Letauxderemplissageφestdonnéparl’expression:

où:

A estlasommedesairesprojetéesdesélémentsdelastructure

Ac estl’airedelasurfacecirconscriteàlastructure Ac=l.b (voirFigure28)

Figure28—Définitiondutauxderemplissage

npièceséquidistantes:

1 ⋯ ,

npiècesnonéquidistantes:

1 1 1 ⋯ ,


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Bibliographie

[1] NFEN1991‐1‐4:Eurocode1:Actionssurlesstructures–Partie1‐4:Actionsgénérales–Actionsduvent,AFNOR,2005(2èmetirage2010)+A1:2010

[2] NFEN1991‐1‐4/NA:AnnexenationaleàlaNFEN1991‐1‐4,AFNOR,2008+A1:2011+A2:2012

[3] Recommandations pour le calcul des effets du vent sur les constructions, CECM n°52 (2ndédition1987),RevueConstructionMétalliquen°1‐1989

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RECOMMANDATIONS POUR L'APPLICATION DE LA NF EN 1991 … · 2021. 2. 1. · lorsque le retrait dr dans la direction du vent est inférieur à e/20. La pression extérieure correspond