Vieillissement des matériaux, des ouvrages et risques associés
Cours

Valeurs des actions

Vitesse du vent

Estimation de la vitesse de référence

Pour une construction, la vitesse maximale de référence présente une probabilité annuelle de dépassement de l'ordre de 0.02, avec une période de retour associée de 50 ans. Elle est déterminée à partir de la vitesse moyenne sur 10 minutes, pondérée par les effets de rugosité du terrain, d'orographie et de turbulence en fonction de la hauteur de la construction.

La pression dynamique exercée sur la construction fait quant à elle intervenir les paramètres d'exposition, de forme, de perméabilité et de comportement dynamique.

Des présentations détaillées de l'estimation de la vitesse et des effets vent sont donnée dans [EC1-1-4 2005] et [JCSS 2001].

Vitesse moyenne

La vitesse moyenne du vent sur une période de 10 minutes à 10 m au-dessus du sol suit une loi de Weibull de paramètres de forme k de l'ordre de 1.7 à 2.5, et de paramètre d'échelle λ déterminé en fonction des données météorologiques locale.

Le coefficient de variation est généralement compris entre 0.1 et 0.25. Il s'agit d'un processus stochastique fortement corrélé sur une durée d'environ 8 heures (durée moyenne de tempête en Europe de l'ouest). L'orientation du vent suit également une loi de Weibull.

Vitesse maximale annuelle

La vitesse maximale annuelle est celle qui est retenue dans les règlements, car sa statistique intègre les effets saisonniers. Elle présente une loi de Gumbel. Il n'y a pas de dépendance d'une année sur l'autre, ce qui permet aisément de passer de la période de retour de référence de 50 ans à une période de retour différente. Si l'on souhaite par exemple, pour des structures provisoires, considérer une période de retour de 5 ans, la valeur de calcul de la vitesse maximale peut être réduite de 12% par rapport à la vitesse maximale de référence.

Hauteur de neige

La hauteur de neige suit une loi Gamma [JCSS 2001] dont la moyenne et l'écart-type sont à déterminer à partir des données météorologiques locales. Le coefficient de variation est peut aller de 0.2 à 0.45. Le poids de la neige dépend de sa densité variant de 1 kN/m3 (neige fraiche) à 4 kN/m3 (neige mouillée). La répartition sur les toitures dépend de sa forme, de la présence d'obstacles ou saillies en toiture, de l'effet de construction voisine, etc [EC1-1-3 2004].

Surcharge de plancher

Processus stochastique

Les surcharges de plancher se présentent généralement comme la superposition de deux processus discrets à sauts : l'un pratiquement continu et à pulsation longue (quelques années) correspondant aux surcharges maintenues telles que le mobilier et les équipements, l'autre discontinu et à pulsation courte (quelques heures) correspondant aux surcharges transitoires telles que le poids des personnes.

Processus de surcharge
Processus de surcharge

Les deux processus sont des processus de Poisson, mais on peut admettre que les durées des pulsations sont pratiquement déterministes et fonction de la destination des locaux. Pour la surcharge maintenue, la durée di varie de 2 ans à 10 ans selon la destination [Calgaro 1996], [Melchers 1999], tandis que pour la surcharge transitoire elle peut être supposée instantanée devant la durée d'exploitation du bâtiment.

Expression de la surcharge maintenue

L'expression générale de l'intensité de la surcharge maintenue est donnée par [JCSS 2001] :

où Qm,cat est la surcharge liée à la destination du bâtiment (catégorie d'usage) représente l'écart par rapport à Qm,cat et ε(x,y) représente la variabilité spatiale. Les moyennes de et ε(x,y) sont nulles.

D'un point de vue pratique, c'est la surcharge uniforme équivalente Um qui est intéressante, définie par :

où I(x,y) est la fonction d'influence de la surcharge, permettant à Um de conduire aux mêmes sollicitations que Qm. On en déduit :

et

où A0 est l'aire de référence dans la statistique de Qm,cat.

On peut considérer que la surcharge uniforme équivalente suit une loi Gamma.

Surcharge maintenue maximale

Avec l'hypothèse que l'occurrence des sauts suit une loi de Poisson de taux de renouvellement , la loi de probabilité pour la surcharge maintenue maximale sur une période de T années est :

Le tableau ci-après donne les valeurs des paramètres pour quelques catégories d'usage [JCSS 2001].

Surcharge maintenue
Surcharge maintenue
Données géométriques (page suivante)Introduction (page Précédente)
AccueilImprimerRéalisé avec SCENARI