4.7 Coefficients de pression intérieure c pi Coefficients c pi pour bâtiments avec «face dominante»

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1 4.7 Coefficients de pression intérieure c pi Les pressions intérieure et extérieure doivent être considérées comme agissant simultanément. La combinaison la plus défavorable des pressions extérieure et intérieure doit être envisagée pour chaque combinaison d ouvertures potentielles et autres sources de fuites d air, et ce, pour l ensemble du bâtiment. En théorie, pour une construction rigoureusement étanche, c pi =0. En pratique, le coefficient de pression intérieure c pi dépend de la dimension et de la répartition des ouvertures dans l enveloppe (façades et toiture) du bâtiment : Lorsque, sur au moins deux faces du bâtiment (façades ou toiture), l aire totale des ouvertures existant sur chacune des faces représente 30 % de l aire de cette face, il convient de considérer, séparément, la toiture comme «toiture isolée» et les façades comme «murs isolés» avec les règles spécifiques qui s y rapportent. Les ouvertures d un bâtiment comprennent des ouvertures de petites dimensions telles que fenêtres ouvertes, ouvrants, grilles, cheminées, etc. ainsi qu une perméabilité de fond telle que fuite d air autour des portes, fenêtres, équipements techniques et fuites à travers l enveloppe du bâtiment ; cette perméabilité de fond se situe généralement dans la plage comprise entre 0,01 % et 0,1 % de l aire de la face. Lorsqu une ouverture extérieure, telle qu une porte ou une fenêtre, est dominante en position ouverte mais est considérée fermée à l état limite ultime, lors de vents violents extrêmes, il convient de considérer la situation avec la porte ou la fenêtre ouverte comme une situation de projet accidentelle conformément à l Eurocode Coefficients c pi pour bâtiments avec «face dominante» Une face d un bâtiment est généralement considérée comme dominante lorsque l aire des ouvertures dans ladite face est au moins égale à deux fois l aire des ouvertures et des fuites d air dans les autres faces du bâtiment considéré. Cette définition peut également s appliquer aux volumes internes individuels au sein du bâtiment. Dans le cas d un bâtiment ayant une face dominante, il convient de considérer la pression intérieure comme une fraction de la pression extérieure au niveau des ouvertures de la face dominante : - lorsque l aire des ouvertures dans la face dominante est égale à deux fois l aire des ouvertures dans les autres faces, c pi sera pris égal à 0,75.c pe ; - lorsque l aire des ouvertures dans la face dominante est au moins égale à trois fois l aire des ouvertures dans les autres faces, c pi sera pris égal à 0,90.c pe ; où, cpe est la valeur du coefficient de pression extérieure au niveau des ouvertures de la face dominante. Lorsque ces ouvertures sont situées dans des zones avec des valeurs différentes de pressions extérieures, il est recommandé d utiliser une valeur moyenne pondérée en surface de c pe. Lorsque l aire des ouvertures dans la face dominante est comprise entre 2 et 3 fois l aire des ouvertures dans les autres faces, le coefficient c pi sera évalué par interpolation linéaire Coefficients c pi pour bâtiments sans «face dominante» Pour les bâtiments sans face dominante, il convient de déterminer le coefficient de pression intérieure c pi pour chaque direction du vent? à considérer, à l aide du graphe ci-après, en fonction : - du rapport de la hauteur à la profondeur du bâtiment, h/d ; - du rapport d ouverture µ calculé par : µ = aires des ouvertures où c est négatif aires de toutes les ouvertures (pour les valeurs comprises entre h/d = 0,25 et h/d = 1, une interpolation linéaire peut être utilisée) La méthode s applique aux façades et aux toitures des bâtiments avec et sans cloisons intérieures. pe ou nul Lorsqu il se révèle impossible, ou lorsqu il n est pas considéré justifié d évaluer µ pour un cas particulier, il convient alors de donner à c pi la valeur la plus sévère de +0,2 et -0,3.. Actions vent sur les struct. - Deh

2 La hauteur de référence z i à utiliser pour le calcul des pressions intérieures est égale à la plus grande des hauteurs de référence z e utilisées pour les pressions extérieures exercées sur les faces qui contribuent, par leurs ouvertures, à la création de la pression intérieure. Coefficients de pression intérieure applicables pour des ouvertures uniformément réparties Actions vent sur les struct. - Deh

3 4.8 Coefficients de pression résultante cp,ne t pour murs isolés et acrotères Les valeurs des coefficients de pression résultante cp,net applicables aux murs isolés et aux acrotères dépendent du taux de remplissage ϕ. Pour un mur plein, le taux de remplissage ϕ est égal à 1 et pour un mur dont les ouvertures constituent 20 % par exemple, le taux de remplissage représente 80 %, donc ϕ = 0,8. Les murs et les clôtures ajourés caractérisés par un taux de remplissage ϕ = 0,8 seront assimilés à des treillis plans. Pour déterminer les effets du vent sur ce genre de structures, il convient de les diviser en zones A, B, C et D comme indiqué ci-dessous : Les valeurs des coefficients de pression résultante cp,net applicables aux murs isolés et aux acrotères, dans les différentes zones, sont données dans le tableau ci-après pour deux valeurs du taux de remplissage. Ces valeurs recommandées correspondent à une direction de vent oblique par rapport au mu r sans retour d angle et, dans le cas du mur avec retour d angle, aux deux directions opposées, comme indiqué sur la figure. L aire de référence est l aire brute (enveloppe) dans les deux cas. Une interpolation linéaire sera faite pour un taux de remplissage compris entre 0,8 et 1. Coefficients de pression résultante cp,net pour murs isolés et acrotères La hauteur de référence qu il convient d utiliser pour les murs isolés est ze=h et celle pour les acrotères des bâtiments ze=(h + h p). En cas de protection du mur ou de la clôture considéré, par un autre élément de hauteur au moins égale, un facteur de réduction peut être utilisé en fonction de la distance de l élément protecteur à celui étudié. Actions vent sur les struct. - Deh

4 4.9 Coefficients de force c f pour panneaux de signalisation Le coefficient de force (appelé aussi coefficient de trainée) c f est à utiliser lorsque l on veut calculer la force globale due au vent sur une structure ou un élément. Ce coefficient est donné dans l EC1 partie 1-4 pour différents types de formes de constructions ou d éléments. Ainsi, le coefficient de force applicable aux panneaux de signalisation distants du sol d une hauteur z g supérieure à h/4, est donné par c f = 1,8 ; cette valeur s applique aussi lorsque z g est inférieur à h/4 et b/h = 1. Il convient, dans ce cas, de considérer que la force résultante perpendiculaire au panneau de signalisation intervient à la hauteur du centre du panneau, avec une excentricité horizontale e. La valeur recommandée est : e = ± 0,25.b Les panneaux de signalisation distants du sol d une hauteur zg inférieure à h/4 et avec un rapport b/h > 1 devront être traités comme des murs isolés. Pour les calculs, la hauteur de référence z e = z g + h/2 et l aire de référence A ref = b.h. Il convient de vérifier l absence d instabilités aéroélastiques ou de divergence pour ce type d éléments Coefficients de force c f pour éléments de section rectangulaire à angles vifs Le coefficient de force (appelé aussi coefficient de trainée) c f est à utiliser lorsque l on veut calculer la force globale due au vent sur une structure ou un élément. Ce coefficient est donné dans l EC1 partie 1-4 pour différents types de formes de constructions ou d éléments. Actions vent sur les struct. - Deh

5 Ainsi, le coefficient de force c f des éléments structuraux de section rectangulaire à angles vifs, pour un vent soufflant c f = c.? perpendiculairement à une face, est donné par l expression : f,0? où : - c f,0 est le coefficient de force des sections rectangulaires à arêtes vives et sans écoulement de contournement aux extrémités, tel que donné au graphique suivant en fonction du rapport d/b ; - y l est le facteur d effet d extrémités, pour les éléments dont les extrémités peuvent être contournées par le vent, tel que défini plus loin. Un facteur de réduction y r dépendant du nombre de Reynolds doit être appliqué aux valeurs précédentes de c f dans le cas de sections carrées à angles arrondis. Pour les calculs de l effet du vent, il convient de considérer l aire de référence comme donnée par : A ref = l.b, où l est la longueur de l élément structural considéré. Pour déterminer l effet global du vent sur un bâtiment fermé de base rectangulaire (d/b) à angles vifs et reposant sur le sol, les formules et le graphe précédent peuvent être utilisés à condition que la hauteur du bâtiment soit supérieure à sa largeur b ; la dimension l est alors la hauteur du bâtiment. La hauteur de référence z e est égale à la hauteur maximale au-dessus du sol, de la section considérée Coefficients de force c f pour sections de profilés à angles vifs Le coefficient de force c f des profilés à angles vifs (tels les exemples de sections transversales de ce type représentées cidessous) est donné par l expression : f,0?? c f = c.? = 2.?, où y l est le facteur d effet d extrémités. La valeur c f =2 correspond au cas sans écoulement de contournement aux extrémités et à une faible turbulence. Actions vent sur les struct. - Deh

6 La formule et les croquis précédents peuvent également être utilisés pour un bâtiment avec un rapport h/d > 5,0! ze à utiliser doit être égale à la hauteur maximale au-dessus du sol de la section considérée. Les aires de référence Aref qu il convient d utiliser sont les suivantes : dans la direction x : Aref,x = l.b et dans la direction y : Aref,y = l.b, où l est la longueur de l élément structural considéré. Pour les calculs, la hauteur de référence 4.12 Elancement effectif λ et facteur d effet d extrémités ψ λ Les coefficients de force cf,0 des paragraphes précédents sont fondés sur des mesures effectuées sur des constructions éloignées du sol et sans écoulement de contournement aux extrémités. Le facteur d effet d extrémités ψ λ traduit la réduction de la force exercée par le vent du fait des possibilités qui lui sont offertes de contourner la construction à ses extrémités (effet d extrémités). Il dépend de l élancement effectif λ et du taux de remplissage ϕ. λ est fonction des dimensions de la construction et de sa position. Le taux de remplissage est donné par le rapport : ϕ = A/Ac où : - A est la somme des aires projetées des éléments de la structure ; - Ac est l aire de la surface circonscrite à la structure Ac = l.b. L élancement effectif Les données suivantes sont fondées sur des mesures en écoulement peu turbulent. Valeurs recommandées de? pour les cylindres, sections polygonales, sections rectangulaires, profilés structuraux à arêtes vives et structures en treillis Actions vent sur les struct. - Deh

7 Valeurs du facteur d effet d extrémités?? en fonction du taux de remplissage j et de l'élancement? Actions vent sur les struct. - Deh