Pression du vent sur les bâtiments

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Norme en vigueur pour le calcul de pressions lors de l’impact du vent sur les façades

Eolios est spécialisé dans les études de l’aéraulique à grandes échelles. Cette expertise nous permet de vous apporter une analyse poussée sur les actions du vent naturel et de fournir des indications pour la conception de bâtiments et d’ouvrages de génie civil.

Nous nous référons à l’Annexe Nationale NF EN 1991-1-4 (Eurocode 1) afin de simuler et de calculer les pressions de vents sur le bâtiment, avec une vitesse de référence du vent correspondant à une probabilité annuelle de dépassement égale à 0,02 (événement de période de retour égale à 50 ans soit W50).

Lors du calcul de la pression sur une façade, un grand nombre de paramètres sont à prendre en compte. La vitesse du vent paraît évidente mais est défini précisément selon la norme. D’autre valeurs plus techniques sont importantes, comme le coefficient réducteur de direction. La direction du vent est à considérer à plusieurs titres, par convention, cette direction est repérée par l’angle qu’elle forme avec le Nord, croissant de 0° à 360° dans le sens des aiguilles d’une montre. Les vitesses de vent sont ainsi modulés selon certain coefficient prédéfinis en amont. Pour les installation temporaire (chapiteau…), il est envisageable d’avoir recours au Cseason permettant de moduler les coefficients de vent selon les mois d’usage de l’installation.

Identification du vent réglementaire (classe), des critères de rugosité de site et des données d’entrées de simulation.

  • Définition Vitesse de base Vb
  • Correction Cdir
  • Definition C0
  • Definition Cseason
  • Definition du coefficient de rugosité
  • Définiton des autres coefficients
  • Modélisation du vent en entrée de domaine
  • Synthèse d’entrée

D’autres valeurs sont indispensables dans ce genre d’étude, le coefficient de rugosité du terrain est un bon exemple. Ce paramètre varie en fonction de la nature du site. La rugosité imposée pour les calculs correspond au taux d’urbanisation environnant. En effet le vent ne se comportera pas de la même manière entre un terrain totalement dégagé et en terrain densément urbanisé. Les valeurs de référence sont définies en plusieurs classes, il existe 5 classes différentes selon si on se trouve en mer, en rase campagne, en campagne avec des habitations dispersées, en zone urbanisée ou industrielle et enfin en zone densément urbanisée.

La définition précise des paramètres d’entrée de l’Eurocode permet d’assurer un calcul conforme aux lois en vigueur pour ce type d’étude.

La vidéo suivante présente un projet CFD lié à la modélisation de la répartition de l’aéraulique au sein d’une ville et de l’impact que l’air peut avoir sur les façades. Ce projet couvre une gamme d’applications axées sur l’évolution de l’aéraulique au cours du temps, nous permettant ainsi de quantifier l’évolution des pressions ainsi que l’évolution des flux d’air dans la ville. L’objectif principal de bon nombre de ces analyses est l’impact du vent sur les structures afin de valider le dimensionnement et vérifier qu’aucun effet indésirable n’ait lieu dans le futur.

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Calcul CFD des coefficients de pression au vent

Chaque paroi d’un bâtiment est exposée sur ses deux faces au vent (face extérieure et face intérieure). La pression exercée par le vent sur le bâtiment est soit atténuée ou amplifiée en fonction de l’étendue de la surface recevant le vent, des ouvertures et de son impact sur les faces (surpression ou dépression). Pour tout ouvrage, il est recommandé de déterminer les deux effets: pression extérieure et pression intérieure.

Etude des charges bâtiments - pression - CFD
Répartition des coefficients de pressions sur un bâtiment

Pourquoi la CFD est nécessaire pour étudier l’impact du vent sur les façades ?

L’utilisation de la CFD est de plus en plus courante dans ce genre d’étude. En effet lors des différentes phases de conception il peut arriver que des éléments extérieurs ne soient pas pris en compte.

Une erreur ou un paramètre non pris en compte peut avoir des conséquences dévastatrices une fois le bâtiment construit. Prenons l’exemple de l’accident qu’il y a eu lieu le 18 février 2022, l’effondrement d’une partie de la toiture de l’O2 Arena à Londres. Cet accident a eu lieu, car les équipes de conception n’ont pas pris en compte que la possibilité qu’un fort effet Venturi pouvait être créé entre les deux tours avoisinantes. Une modélisation CFD aurait permis de vérifier la conception et aurait mis en évidence ce phénomène.

Destruction par le vent d’un bâtiment soumis aux effets de site

De nos jours, la simulation permet de répondre rapidement et à faible coût à ce genre d’enjeu. La CFD permet de sécuriser vos projets et de limiter l’apparition de problématiques durant l’exploitation.

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