LES CHARGES CLIMATIQUES 1 Introduction : 1.1 Objet des règles : Fixer des valeurs des charges climatiques et donner des méthodes d évaluation des efforts correspondants sur l ensemble d une construction ou sur ses différentes parties. 1. Domaine des règles : Sauf exception prévue par le cahier des charges (constructions spéciales), toutes les constructions de France Métropolitaine. 1.3 Vérification des conditions de résistance et de Stabilité : 1.3.1 Sous l action de surcharges normales : Les sollicitations engendrées ne doivent pas causer de dommages aux constructions : Contraintes dues Charges permanentes + charges climatiques Contrainte admissible Stabilité du bâtiment ou de la construction assurée. 1.3. Sous l action des surcharges extrêmes : Les sollicitations engendrées ne doivent pas mettre la construction ou une partie de celle-ci «hors service». critère de ruine. Lycée Frédéric Faÿs. Page 1
Effet de la neige :.1 Neige réelle : La quantité de neige dépend :de la région de l altitude. La répartition de la neige dépend : de l existence du vent de la forme de la toiture. Nécessité de prendre en compte plusieurs paramètres pour aboutir à une bonne modélisation des effets de la neige.. Neige réglementaire : Il existe des règlements qui permettent de calculer les bâtiments pour les charges de neige. (règlements différents suivant les matériaux utilisés : béton, aluminium, acier, bois ) En Acier, nous utiliserons la Neige 65 modifiée 000. Il se peut que l on trouve des notes de calculs dans lesquelles la Neige 84 aura été utilisée. Lycée Frédéric Faÿs. Page
.3 Valeur des charges dues à la neige : Celles-ci sont fixées en fonction de la région (1A, 1B, B, B, 3 et 4) et de l altitude ( < 00m, entre 00 et 500 m, entre 500 et 1500 m et entre 1500 et 000 m). Une carte synthétisant tout cela est fournie dans les règlements. Il faut noter que certains départements contiennent plusieurs zones. Il existe trois types de neige : Neige normale : p n0 (c est la neige régulière) Neige extrème : p n0 (une fois tous les 50 ans!) Neige accidentelle : p n0 (apparue en 1995) Celles-ci sont ensuite modifiées en fonction de l altitude pour devenir : p n, p n et p n (la charge accidentelle ne change pas avec l altitude). Si la pente d un versant est supérieure à 5, on réduit de % ses charges par supplémentaire (C-II3,1) et elles deviennent p ne, p ne et p ne. Enfin, suivant la géométrie de la toiture et la présence d obstacles, il peut y avoir accumulation de neige et on se sert alors des différents cas de figures indiqués dans l article 3,3. Et cela nous donne p n1, p n1 et p n1. On peut aussi être amené à tenir compte des répartitions dues à la présence du vent (C-4)..4 Conclusion : Les calculs devront donc être réalisés pour les neiges normales, extrêmes et accidentelles pour des répartitions uniformes et réparties..5 Applications : (ACS_TS1 FE1) Celles-ci vont nous permettre d apprendre à utiliser le règlement (qu il est indispensable d avoir lu au moins une fois complètement!!). Lycée Frédéric Faÿs. Page 3
3 Effets du vent : 3.1 Généralités : On suppose que le vent qui s applique sur les bâtiments est horizontal. Exposition des surfaces : Considérons le vent comme un faisceau lumineux. Les zones éclairées sont dites au vent. Les zones non éclairées ou en lumière rasante sont dites sous le vent. Effets du vent : Actions surfaciques réelles Et réglementaires Cela donne donc des actions Normales aux parois. Lycée Frédéric Faÿs. Page 4
Facteurs influençants l action du vent sur un élément : Vitesse du vent. Proportions d ensemble. Emplacement de l élément (au vent, sous le vente, ) Dimension de l élément. Forme (plane ou courbe) Tous ces paramètres vont faire intervenir des coefficients. Notion de pression dynamique : Equation de Bernoulli pour les fluides en écoulement. 1 p + ρ gz + ρ v = cte Hypothèse : p 1 = 1 bar z = cte Cela donne : 1 1 p1 + ρ v1 = p + ρv or p 1 est négligeable On pose p = q : pression d arrêt ou pression dynamique (v = 0) si q est en dan/m ρv cela donne q = 0 3 et avec comme masse volumique de l aire ρ air = 1.5kg / m Lycée Frédéric Faÿs. Page 5
Cela nous donne finalement : La pression dynamique étant déterminée en tenant compte de : V (région, site) Des proportions Des dimensions De la forme On calcule un coefficient de pression sur chaque paroi. Remarque 1 : c > 0 surpression c < 0 dépression Remarque : Il existe des valeur normales et extrêmes de la pression dynamique. Leur rapport vaut 1.75. Convention : Les pressions dynamiques de base (normale et extrême) sont celles qui s appliquent à une hauteur de 10m, pour un site normal, sans effet de masque, sur un élément dont les dimensions ne dépassent pas 0.50 m. Bien entendu, ce n est jamais le cas. Sur une surface plus grande, nous n avons jamais le vent maxi partout). Cela entraîne l utilisation d un coefficient réducteur δ (<1). Lycée Frédéric Faÿs. Page 6
3. Modification des valeurs de base : 3..1 Effet de la hauteur au-dessus du sol : q H : pression dynamique agissant à la hauteur H au-dessus du sol. q 10 : pression dynamique de base agissant à 10 m. Pour H compris entre 0 et 500 m, nous avons : Exemple n 1 : q H q =.5* H H 10 + + 18 60 Bâtiment de hauteur 15 m situé à Pont saint Esprit (Gard). Zone, q 10 = 60 dan/m. Cela nous donne : Exemple n : 15 + 18 q 15 = 60*.5* = 66daN / m 15 + 60 Bâtiment de 8 m de hauteur, situé au bord d une falaise de 50 m à Dinard (Ille-et-Vilaine). Zone 3, q 10 = 75 dan/m. Comme nous sommes en bord de falaise (p57), nous prendrons comme hauteur du bâtiment, la hauteur du bâtiment augmentée de celle de la falaise, soit 58 m. Cela nous donne : 58 + 18 q 15 = 75*.5* = 10,8daN / m 58 + 60 3.. Effet de site : Cela nous fait intervenir le coefficient k s qui dépend de la nature du site ( 1,4 p 59): Protégé Normal Exposé Il doit être donné sur le cahier des charges. Reprenons l exemple en site exposé. q H devient q H *1.5 = 150,9 dan/m Lycée Frédéric Faÿs. Page 7
3..3 Perméabilité des parois : Le coefficient de perméabilité d une paroi est donné par la relation suivante : µ = surface _ ouverte surface _ totale Si µ < 5%, la paroi est dite fermée. Si 5 % < µ < 35%, la paroi est dite partiellement ouverte. Si µ > 35%, la paroi est dite fermée. 3..4 Configuration des constructions : Le coefficient λ permet de caractériser le bâtiment. h λ a = a h λ b = b Les 4 aspects vus permettent de calculer les coefficients de pression c pour chaque face. 3..5 Applications : Lycée Frédéric Faÿs. Page 8