Principes de la génération des charges NV suivant la norme EC1

L’option de génération automatique des Charges neige et vent 2D/3D conformément à la norme Eurocode 1 disponible dans le logiciel Robot est basée sur les normes européennes EN 1991-1-3:2005 pour le vent et EN 1991-1-4:2003 pour la neige. L’option permet de générer les charges neige et vent suivant les principes généraux de la norme Eurocode 1 et suivant les Documents d’application nationale (DAN) de plusieurs pays européens.

Charges de vent

Les charges de vent sont générées pour les structures de type halle avec des portiques répétés tout au long de la structure. Elles sont générées comme charges uniformes ou trapézoïdales des barres dans la direction locale Z rapportée à la longueur de la barre. Le signe de la charge dépend de la direction du vent sur l’élément.

Pour la structure plane, la charge linéaire sur barre est calculée comme produit de la pression du vent q et la distance entre les portiques - espacement e. Pour le portique extrême, le logiciel prend en compte la moitié de l’espacement. La charge de vent selon la norme EC1 est générée séparément pour chaque portique parce que la norme définit des zones successives (A,..., J) avec différentes pressions de vent. Si le portique donné avec l’espacement associé appartient à plus d’une zone, la valeur de la pression q est calculée proportionnellement à la participation dans chaque zone (cf. la figure ci-dessous).

La pression qui agit sur la surface donnée de la structure est calculée comme différence de la pression extérieure et intérieure d’après la formule :

q = q b * c s c d * Ce (ze) * (Cpe - Cpi),

Où :

Au-dessous, nous présentons la façon de calculer les composants successifs de la formule ci-dessus.

qb

La valeur caractéristique de la pression moyenne de la vitesse du vent peut être définie directement par l’utilisateur ou calculée à partir de la valeur de la vitesse du vent d’après la formule (4.10) :

qb = (1,25/2) * Vb * Vb

Pour certaines normes (EC1-PL et EC1-FR), la valeur de la pression du vent est définie par défaut par la région sélectionnée.

La valeur de référence de la vitesse du vent dans la formule ci-dessus est définie par la formule (4.1) :

Vb= Cdir * Cseason * Vb,0

Où :

  • Cdir – coefficient de direction de vent défini par l’utilisateur globalement pour toutes les directions du vent (excepté la norme EC1-PL dans laquelle la valeur Cdir dépend de la direction du vent)
  • Cseason– coefficient dépendant de la saison définie par l’utilisateur globalement pour toutes les directions du vent
  • Vb,0 – valeur de base de la pression du vent suivant les annexes relatives à chaque pays.

La valeur de base de la vitesse du vent est définie le plus souvent comme vitesse à probabilité annuelle p = 0,02, c’est-à-dire, la période du retour moyenne égale 50 lat. Dans le cas où l’utilisateur a besoin d’utiliser une période différente, la vitesse du vent est calculée selon la formule (Cprob - 4.2) :

Vb,0 = Vb * Cprob(K, p, n)

Où :

  • K - paramètre de la forme (valeur par défaut K1 = 0.2) défini par l’utilisateur
  • p – probabilité de dépassement annuel (valeur par défaut p = 0.02) définie directement par l’utilisateur ou comme l’inverse de la longévité de la structure en années
  • n – la valeur représentative n = 0,5 est présumée.

CsCd

La valeur du coefficient de construction est définie directement par l’utilisateur. Par défaut, la valeur 1 est présumée.

Europe centrale (ze)

Le coefficient d’exposition prend en compte les effets de la rugosité du terrain Cr, de la topographie Ct et de la hauteur au-dessus du sol sur la vitesse moyenne du vent et sur la turbulence. Le coefficient de rugosité est déterminé d’après la formule 4.4. Les variables utilisées dans cette formule sont définies par la sélection du type de terrain dans la liste déroulante créée sur la base du tableau 4.1 EN 1991-1-4.

Le coefficient de topographie influe sur l’accroissement de la vitesse moyenne du vent soufflant sur des collines et talus isolés. Il est constant et défini par l’utilisateur. Sa valeur est prise suivant l’annexe EN 1991-1-4.

Cpe

Le coefficient de pression externe est pris automatiquement à partir de la forme de toiture reconnue par le logiciel. Le logiciel reconnaît les types de surface suivantes et il prend les coefficients correspondants conformément à EN 1991-1-4 :

  • Parois verticales, Cpe suivant le tableau 7.1 (fig. 7.5)
  • Toitures planes, Cpe suivant le tableau 7.2 (fig. 7.6)
  • Toitures à un versant, Cpe suivant le tableau 7.3a et 7.3b (fig. 7.7)
  • Toitures à deux versants, Cpe suivant le tableau 7.4a et 7.4b (fig. 7.8)
  • Toitures à redans, Cpe suivant la figure 7.10

Les toitures en voûte et en dôme ne sont pas gérées par l’algorithme général de génération des charges EC1. Elles sont disponibles dans le logiciel Robot pour la norme EC1-SERRES.

Cpi

Le coefficient de pression intérieure est pris en compte, par défaut, suivant le point 7.2.9 (6) comme valeurs extrêmes (fig. 7.13) :

  • Cpi = 0,8 cas de surpression (+)
  • Cpi =-0,5 cas de dépression (-).

Si vous activez l’option Bâtiment perméable, le logiciel prend la valeur du coefficient Cpi = 0,0.

Charge de neige

Les charges de neige sont générées comme des charges uniformes ou trapézoïdales sur les barres dans la direction globale verticale Z négative, appelée longueur projetée sur la direction horizontale X. Les charges sont appliquées aux éléments qui ne sont pas verticaux (non parallèles à l'axe Z). Pour les structures 2D, la charge linéaire appliquée sur une barre est calculée comme le produit de la pression de la neige S et de l’espacement entre les portiques - espacement e.

La valeur de la charge de neige est calculée d’après la formule (en fonction des conditions) :

Où :

Les schémas de charge suivants conformément au point 5.3 sont pris en compte :

Toitures plates en pente – à un versant

Valeur du coefficient µi suivant le tableau 5.2

Schémas de charge : charge uniforme μ 1 (α) (fig. 5.2).

Toitures plates en pente – à deux versants

Valeur du coefficient µi suivant le tableau 5.2

Schémas de charge :

  • Charge uniforme μ 1 (α 1 ) et μ 1 (α 2 )(fig. 5.3(i))
  • Charge égale à la moitié de l'intensité de charge 0,5*μ 1 (α 1 ) agissant sur une toiture et charge répartie de façon irrégulière égale à μ 1 (α 2 ) agissant sur la deuxième toiture (fig.7.3 (ii))
  • Charge répartie de façon irrégulière égale à μ 1 (α 1 ) agissant sur une toiture et charge égale à la moitié de l'intensité de charge 0,5*μ 1 (α 2 ) agissant sur la deuxième toiture (fig. 7.3(iii)).

Toitures plates en pente – à versants multiples

Valeur du coefficient µi suivant le tableau 5.2

Schémas de charge :

  • charge uniforme, comme ci-dessus (fig. 5.4(i))
  • Pour les cas qui ne satisfont pas les conditions comme sur la fig. B1 - charge irrégulière, μ 1 (α I ) sur l'inclinaison du toit, charge à variation linéaire à l'extrême μ 2 (α m ) où α m =( α 1 + α 2 )/2 sur les inclinaisons de toit internes (fig. 5.4(ii))
  • Pour les cas qui satisfont aux conditions comme sur la fig. B1 - charge répartie de façon irrégulière par la neige apportée par le vent, coefficient μ 1 (fig.B.1), où μ 1 suivant B2(2).

Toitures cylindriques

Les toitures de ce type ne sont pas gérées par l’algorithme général de génération des charges EC1. Elles sont disponibles dans le logiciel Robot pour la norme EC1-SERRES.

Toitures à redans

La charge de neige apportée par le vent n’est pas gérée de façon correcte.

Sujet parent : Charges de neige et vent - norme Eurocode1