Nouvel Eurocode pour évaluer l'action du vent 2010/04.03

CT Gros ŒuvreLes tempêtes survenues en Belgique les 28 février et 14 juillet 2010 nous ont rappelé combien l'action du vent est une composante importante du dimensionnement d'une construction. Si l'évocation des tempêtes fait généralement craindre des chutes d'arbres, les toitures et les cheminées sous-dimensionnées qui s'envolent sont également un souci majeur.
Les méthodes d'évaluation de l'action du vent ont fait l'objet de deux normes belges, NBN B 03-002-1 pour les effets statiques et NBN B 03-002-2 pour les effets dynamiques, toutes deux publiées en 1988. Un Eurocode relatif au vent a ensuite été publié une première fois en tant que prénorme (NBN ENV 1991-2-4) en 1995. Celle-ci sera bientôt définitivement remplacée par la norme NBN EN 1991-1-4 publiée par le NBN en 2005. En effet, pour être applicable en Belgique, cette dernière doit être complétée d'une Annexe nationale (ANB) qui devrait être publiée très prochainement. Nous présentons ici les évolutions importantes d'une norme à l'autre et les choix importants qui ont été faits dans l'Annexe nationale.

1. Calcul de l'action du vent

Les grands principes de détermination de l'action du vent n'ont pas beaucoup évolués depuis les normes belges. En effet, ce sont ces normes qui ont servi de base à l'élaboration de cet Eurocode 'Vent'. Le principe de base du calcul de la charge de vent consiste à déterminer une pression de référence, appelée pression dynamique de pointe, en se basant sur la hauteur de la construction, sur les conditions générales du terrain et de la région, et à pondérer cette pression par un coefficient de pression (cp,net) ou un coefficient de force (cf). Ce dernier dépend des dimensions et du type d'élément étudié (façade, toiture, échafaudage, …) ainsi que de la perméabilité à l'air des parois.

2. Annexe nationale Belge

L'Annexe nationale définit certains paramètres spécifiques à la Belgique tels que les vitesses de référence de vent, les coefficients de turbulence, la diminution du vent en fonction du mois de l'année pour les projets temporaires, l'influence de la direction principale du vent, … Parmi ceux-ci, la vitesse de référence et le coefficient de turbulence (kl) jouent un rôle prépondérant dans le calcul de la pression dynamique de pointe.

L'intensité des turbulences (Iv) était déjà prise en compte dans la prénorme, mais un paramètre supplémentaire a été ajouté à son calcul dans l'Eurocode : le coefficient de turbulence kl, qui permet de tenir compte plus précisément de la rugosité locale du terrain. Dans l'Annexe nationale, le choix est fait de conserver la valeur recommandée de 1 pour les catégories 0, I et II, mais de la réduire à 0,95 et 0,85 respectivement pour les catégories III et IV. Ce choix implique donc une diminution de la pression dynamique de pointe de 5 et 15 % pour ces catégories par rapport à la prénorme.

Carte des vitesses de référence en Belgique.

Dans cette dernière, la vitesse de référence du vent était fixée à 26,2 m/s pour toute la Belgique. La future Annexe nationale, se basant sur des études récentes de l'IRM, divise quant à elle la Belgique en quatre zones au sein desquelles les vitesses de références à considérer valent entre 23 et 26 m/s (cf. figure). La vitesse du vent intervenant au carré dans le calcul des pressions, ce changement implique des diminutions importantes des pressions par rapport à la prénorme (entre 2 et 23 % suivant le cas).

Le passage des normes belges NBN B 03-002-1 et -2 à la prénorme s'était accompagné d'une augmentation des pressions de 10 à 25 %. Ce nouvel Eurocode ramène donc souvent les pressions à des valeurs plus proches de ce que l'on appliquait en Belgique précédemment. Il est à noter que pour les constructions inférieures à 10 m en région urbanisée (catégories III et IV), le nouvel Eurocode tient compte davantage de la perte d'énergie du vent suite aux turbulences. Dans ces cas là, les pressions sont maintenant nettement inférieures à ce qui était considéré auparavant.

3. Programme de calcul

L'Antenne Normes 'Eurocodes' du CSTC a développé un logiciel de calcul du vent basé sur l'Eurocode et son Annexe nationale : Wind Interactive (WInt©). Il peut être téléchargé gratuitement sur www.normes.be/eurocodes sous la rubrique 'Normes', section 'Modules de calcul'. Cette application permet de déterminer les pressions de vent sur un bâtiment fermé ayant une toiture plate, à une pente ou à deux pentes. Il tient compte des vitesses de référence de vent et des catégories de terrain. Le tout est présenté de manière graphique très simple et interactive. Afin de faciliter l'intégration à un processus de dimensionnement complet, les résultats peuvent être exportés vers Microsoft Excel.

4. Conclusion

La publication de l'Annexe nationale de l'Eurocode 'Vent' marquera une étape supplémentaire dans le processus destiné à faire des Eurocodes 0 et 1 les normes de conception de référence pour le calcul de toute construction en Belgique. Cette norme est cruciale car elle a des répercussions dans de nombreux domaines : dans le calcul des structures, évidemment, mais également dans le domaine des menuiseries ou encore dans celui des étanchéités des toitures.


Article complet


G. Zarmati, ir., et B. Parmentier, ir., division 'Structures', CSTC