Étude CFD des impacts du vent sur deux IGH du quartier des Olympiades, à Paris 13e, dans le cadre d'un projet de réhabilitation.
Dans le cadre d'un projet de réhabilitation, EOLIOS a été missionné pour analyser l'impact du vent sur deux bâtiments classés IGH situés dans le quartier des Olympiades, dans le 13ᵉ arrondissement de Paris. L'étude se déroule dans un contexte urbain dense, avec des enjeux à la fois structurels et opérationnels liés à la grande hauteur des bâtiments.
L'objectif principal de la mission était de caractériser les effets de site par une étude aérodynamique numérique. La simulation CFD a permis d'évaluer la distribution des vitesses et des pressions autour des bâtiments pour huit directions de vent.
L'analyse s'est concentrée sur trois points critiques : l'identification des zones de recirculation, de survitesse ou de protection ; l'impact des effets de site sur l'usage des nacelles de maintenance ; et la mesure des pressions de façade, par CFD et par l'Eurocode.
L'essentiel. Réhabilitation (EIFFAGE) de deux IGH résidentiels du quartier des Olympiades, Paris 13e, les Tours Tokyo et Osaka. Étude CFD sur 8 directions de vent : effets de site (Venturi entre tours, déventement, effets de coin), rafales amplifiées jusqu'à +77 % à 80 m, sécurité des nacelles (seuil NF EN 280 de 12,5 m/s → ~250 h/an d'indisponibilité) et pressions de façade validées face à l'Eurocode.
L'analyse du vent en zone bâtie repose sur une bonne compréhension de la structure verticale de l'atmosphère et des effets de la topographie et de l'urbanisation. La couche limite atmosphérique se décompose en trois sous-couches : la sous-couche rugueuse (proche du sol, turbulence désorganisée), la couche de surface (10 à 100 m, fort gradient de vitesse), et la couche extérieure (plus haute, reflétant le vent géostrophique). La vitesse y varie selon un profil logarithmique — le cisaillement vertical.
La rugosité du sol et du tissu urbain modifie fortement les profils de vent. Un environnement dense (bâtiments serrés, végétation) ralentit le vent au sol et accentue le gradient vertical ; à l'inverse, un terrain ouvert (plaine, mer) laisse le vent se développer plus librement. Ces effets sont intégrés à la modélisation CFD via un coefficient de rugosité, dérivé des caractéristiques du terrain selon les recommandations de l'Eurocode.
La présence de bâtiments élevés et d'un tissu urbain complexe génère de nombreuses perturbations du vent. Ces effets doivent être identifiés pour garantir la sécurité et le confort des usagers, en particulier lors des travaux en hauteur.
La présence de bâtiments élevés et d'un tissu urbain complexe génère de nombreuses perturbations : effet Venturi (accélération entre deux bâtiments proches), effet de canalisation (concentration dans les rues orientées selon le vent dominant), et effet de coin (turbulences et rafales aux angles vifs). Ces phénomènes peuvent générer des vitesses élevées, sources d'inconfort ou de risque.
Les immeubles de grande hauteur induisent des effets de déventement (downwash) marqués : le flux heurtant la façade haute est redirigé vers le sol, augmentant les vitesses au pied du bâtiment. Cette configuration est souvent problématique autour des entrées, terrasses et zones piétonnes. La CFD quantifie ces effets pour anticiper les survitesses et concevoir des protections adaptées. Sur l'image, les effets de coin sont nettement identifiables.
Sur un immeuble de grande hauteur, le vent qui frappe la façade haute est rabattu vers le sol, augmentant fortement les vitesses au pied du bâtiment, typiquement autour des entrées et des espaces piétons.
Les IGH sont soumis à des charges aérodynamiques importantes qu'il faut évaluer précisément pour garantir la robustesse de l'enveloppe. Le vent exerce des pressions dynamiques sur les parois exposées et des dépressions sur les faces opposées, concentrées aux arêtes verticales (stagnation et décollement) et sur les surfaces exposées au vent dominant.
Les éléments de façade (murs-rideaux, vitrages, fixations) doivent résister à ces pressions localisées sans déformation excessive. La CFD localise les zones les plus sollicitées et permet de tester l'effet de variantes de conception avant exécution.
Pour garantir la validité des simulations et l'alignement avec les pratiques réglementaires, la modélisation CFD intègre les exigences de la norme EN 1991-1-4 (Eurocode Vent) ainsi que les résultats d'une étude météorologique approfondie. Les simulations s'appuient sur :
La vitesse de base du vent, déterminée selon la localisation et la topographie du site.
Les coefficients de rugosité et d'orographie, adaptés à la catégorie de terrain : ils traduisent l'influence du sol et du relief sur le profil vertical de la vitesse du vent.
Un profil de vitesse vertical Vm(z) logarithmique, défini à partir de ces paramètres et ajusté aux spécificités du site.
Ce cadre permet de simuler des vitesses de vent représentatives à différentes altitudes et de les confronter aux seuils de sécurité établis.
Le profil de vitesse en entrée de domaine — vitesse de base uniforme et paramètres de rugosité propres au terrain — est calculé conformément à l'Eurocode. Le modèle spécifique employé simule huit orientations principales : à partir de ce profil de référence, les effets de site sont analysés pour chaque direction, mettant en évidence accélérations locales, zones de recirculation et effets de déviation.
Selon la norme NF EN 280, les nacelles ne doivent pas être utilisées au-delà de 12,5 m/s. En contexte urbain complexe, les effets de site peuvent amplifier localement cette vitesse, d'où la nécessité d'une évaluation fine par simulation.
La norme NF EN 280 interdit l'usage des nacelles élévatrices au-delà de 12,5 m/s de vent. La CFD donne la vitesse moyenne par direction ; convertie en vitesse de rafale, avec l'intensité turbulente et la pression dynamique, elle se compare à ce seuil pour estimer les heures d'indisponibilité.
Grâce à la CFD, les zones de survitesse susceptibles d'impacter la stabilité de la nacelle sont identifiées. Les zones d'abri ou de faible turbulence sont également localisées pour définir des plages d'intervention sûres. Les résultats sont croisés avec les données météorologiques afin de formuler des recommandations directement exploitables sur le terrain.
Le site comprend deux tours résidentielles : la Tour Tokyo (géométrie rectangulaire, 29 étages, façade plane, balcons inclinés) et la Tour Osaka (35 étages, façade alternant pleins et vitrages, balcons effilés). Parallèles et de même orientation, leur hauteur et leur positionnement créent un contexte aéraulique complexe, propice à la canalisation, aux accélérations locales et aux tourbillons.
Pour refléter la variabilité de l'orientation du vent, huit scénarios ont été analysés, couvrant l'ensemble de la rose des vents :
Pour chaque orientation, la simulation restitue la dynamique des flux d'air ainsi que la vitesse et la direction de l'écoulement autour des deux tours, mettant en évidence accélérations locales, zones de recirculation et effets de déviation.
La modélisation des 8 directions a mis en évidence des phénomènes spécifiques : par vent de nord, la tour sud bénéficie d'une recirculation générée par la tour nord (atténuation des vitesses) ; à l'inverse, par vent de sud-ouest, la tour nord est protégée par la tour sud ; par vent d'est et de sud-est, un effet Venturi marqué s'observe entre les deux tours. Dans toutes les configurations, les arêtes exposées génèrent des vortex à fortes vitesses locales mais créent aussi des zones de calme relatif sur les parois.
Les vitesses moyennes ont été converties en vitesses de rafale à différentes altitudes (intensité turbulente et pression dynamique), donnant un coefficient d'amplification par direction. Pour un vent de nord-ouest : +26 % à 20 m, +48 % à 50 m, +77 % à 80 m. Le croisement avec les données météo a permis d'estimer l'indisponibilité des nacelles pour dépassement du seuil de 12,5 m/s : environ 250 heures par an — une donnée essentielle pour planifier les opérations de réhabilitation.
À retenir. En milieu urbain dense, la rafale locale peut dépasser de 77 % la vitesse moyenne à 80 m. C'est cette amplification, et non le vent météo brut, qui décide de la sécurité des nacelles : la CFD la restitue direction par direction.
Les simulations ont déterminé les pressions sur les façades selon les orientations. L'orientation la plus contraignante est un vent d'est, avec des pressions maximales sur la façade ouest et la toiture d'une tour, et des zones les plus sollicitées sur les arêtes hautes des faces exposées. La comparaison avec l'approche analytique Eurocode montre un bon niveau de concordance, validant la CFD comme outil de dimensionnement complémentaire — notamment pour les petites fixations exposées aux charges les plus sévères.
Savoir-faire : la pression du vent sur les bâtiments — Eurocode 1L'étude CFD menée sur les Tours Olympiades a mis en évidence des effets de site significatifs, liés à la configuration urbaine dense et à l'interaction des vents avec les volumes bâtis environnants. La simulation numérique a permis de cartographier précisément les zones de survitesse, de recirculation et de protection selon les directions de vent, et d'en déduire des résultats directement exploitables pour le dimensionnement au vent.
Les résultats ont notamment permis d'identifier les hauteurs critiques et les directions les plus contraignantes pour l'usage des nacelles d'entretien, en croisant les vitesses de rafale locales avec les données météorologiques. Cette approche a estimé avec précision le nombre d'heures annuelles pendant lesquelles les conditions de vent dépassent les seuils de sécurité — un éclairage précieux pour planifier les opérations de maintenance en hauteur.
Cette étude illustre l'apport de la modélisation aéraulique en phase de conception comme de réhabilitation : une compréhension fine des interactions entre le vent et l'environnement bâti, pour sécuriser les interventions, optimiser les choix techniques et renforcer la résilience des bâtiments de grande hauteur face aux sollicitations climatiques.
Savoir-faire : la pression du vent sur les bâtiments — Eurocode 1Vous travaillez sur un projet IGH ou en site dense ? Faites appel à notre expertise CFD pour sécuriser vos choix et optimiser vos interventions dès la phase d'étude.
Effets de site, sécurité des nacelles et pressions de façade sur deux IGH parisiens.
C'est la manière dont la forme et la position des bâtiments modifient localement le vent : accélérations (Venturi, canalisation), effets de coin et déventement. Ces effets peuvent doubler les vitesses par rapport au vent libre. Voir notre dossier quels sont les effets du vent en ville.
Le vent tourne : selon son orientation, une tour protège l'autre ou au contraire crée un effet Venturi entre les deux. Couvrir les 8 directions de la rose des vents permet d'identifier le scénario le plus contraignant pour chaque enjeu.
Le flux qui heurte la façade haute d'un IGH est redirigé vers le sol, augmentant fortement les vitesses au pied du bâtiment, souvent gênant autour des entrées, terrasses et zones piétonnes.
La norme NF EN 280 fixe une limite de 12,5 m/s. En amplifiant localement le vent, les effets de site portent l'indisponibilité estimée à environ 250 heures par an, donnée essentielle pour planifier les interventions.
Oui : le profil de vent d'entrée est calculé selon l'Eurocode EN 1991-1-4 et les pressions de façade concordent avec l'approche analytique. La CFD reste par ailleurs une alternative aux tests en soufflerie.
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Étude CFD des effets du vent sur les Tours Olympiades (IGH) à Paris : identification des zones de survitesse, de recirculation et de protection pour 8 directions, effets Venturi entre tours, amplifications de rafales, sécurité des nacelles de maintenance et pressions de façade validées par l'Eurocode.
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