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STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Pag

STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 1 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. 1.2 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. 1.3.2 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. STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 2 2 Effet de la neige : 2.1 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. 2.2 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 2000. Il se peut que l’on trouve des notes de calculs dans lesquelles la Neige 84 aura été utilisée. STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 3 2.3 Valeur des charges dues à la neige : Celles-ci sont fixées en fonction de la région (1A, 1B, 2B, 2B, 3 et 4) et de l’altitude ( < 200m, entre 200 et 500 m, entre 500 et 1500 m et entre 1500 et 2000 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 : pn0 (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 : pn, p’n et p’’n (la charge accidentelle ne change pas avec l’altitude). Si la pente d’un versant est supérieure à 25°, on réduit de 2% ses charges par ° supplémentaire (C-II3,1) et elles deviennent pne, 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 pn1, p’n1 et p’’n1. On peut aussi être amené à tenir compte des répartitions dues à la présence du vent (C-4). 2.4 Conclusion : Les calculs devront donc être réalisés pour les neiges normales, extrêmes et accidentelles pour des répartitions uniformes et réparties. 2.5 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 ! !). STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 4 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. STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 5 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. cte v gz p = + + 2 2 1 ρ ρ Hypothèse : p1 = 1 bar z = cte Cela donne : 2 2 2 2 1 1 2 1 2 1 v p v p ρ ρ + = + or p1 est négligeable On pose p2 = q : pression d’arrêt ou pression dynamique (v2 = 0) si q est en daN/m2 cela donne 20 2 v q ρ = et avec comme masse volumique de l’aire 3 / 225 . 1 m kg air = ρ STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 6 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 2 : 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). STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 7 3.2 Modification des valeurs de base : 3.2.1 Effet de la hauteur au-dessus du sol : qH : pression dynamique agissant à la hauteur H au-dessus du sol. q10 : pression dynamique de base agissant à 10 m. Pour H compris entre 0 et 500 m, nous avons : 60 18 * 5 . 2 10 + + = H H q qH Exemple n°1 : Bâtiment de hauteur 15 m situé à Pont saint Esprit (Gard). Zone 2, q10 = 60 daN/m2. Cela nous donne : 2 15 / 66 60 15 18 15 * 5 . 2 * 60 m daN q = + + = Exemple n°2 : Bâtiment de 8 m de hauteur, situé au bord d’une falaise de 50 m à Dinard (Ille-et-Vilaine). Zone 3, q10 = 75 daN/m2. 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 : 2 15 / 8 , 120 60 58 18 58 * 5 . 2 * 75 m daN q = + + = 3.2.2 Effet de site : Cela nous fait intervenir le coefficient ks qui dépend de la nature du site (§1,242 p 59): • Protégé • Normal • Exposé Il doit être donné sur le cahier des charges. Reprenons l’exemple 2 en site exposé. qH devient qH*1.25 = 150,9 daN/m2 STS Constructions Métalliques. Les charges climatiques Lycée Frédéric Faÿs. Page 8 3.2.3 Perméabilité des parois : Le coefficient de perméabilité d’une paroi est donné par la relation suivante : totale surface ouverte surface _ _ = µ • Si % 5 < µ , la paroi est dite fermée. • Si % 35 % 5 < < µ , la paroi est dite partiellement ouverte. • Si % 35 > µ , la paroi est dite fermée. 3.2.4 Configuration des constructions : Le coefficient λ permet de caractériser le bâtiment. a h a = λ b h b = λ Les 4 aspects vus permettent de calculer les coefficients de pression c pour chaque face. 3.2.5 Applications : uploads/Ingenierie_Lourd/ charges-climatiques.pdf