ISO 4354:1997
(Main)Wind actions on structures
Wind actions on structures
Actions du vent sur les structures
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD 4354
First edition
1997-07-01
Wind actions on structures
Actions du vent sur /es structures
Reference number
IS0 4354: 1997(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 4354:1997(E)
Page
Contents
1
1 Scope .
1
2 Normative reference .
1
.......................................................................................
3 Symbols
4
4 Wind actions .
4
..............................................................
5 Wind force per unit area
4
.................................................
6 Reference velocity pressure, qref
.................................................................. 5
7 Exposure factor, Cexp
5
8 Aerodynamic shape factor, Cfig .
5
....................................................
9 Dynamic response factor, Cdyn
................................................ 6
16 Criterion for aeroelastic instability
6
.....................................................................
11 Methods of analysis
Annexes
7
......................................................
A Simplified method of analysis
13
.................................................
B Reference velocity pressure, 4ref
16
..................................................................
C Exposure factor, Cexp
19
...................................................
D Aerodynamic shape factor, Cfig
.................................................... 37
E Dynamic response factor, c(jyn
46
..................................................................
F Safety considerations
0 IS0 1997
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Internet central @ iso.ch
x.400 c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
@ IS0 IS0 4354:1997(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for which
a technical committee has been established has the right to be represented
on that committee. International organizations, governmental and non-
governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotech nical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical stand ardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 4354 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 98, Bases for design of sfructures, Subcommittee SC 3, Loads,
forces and other actions.
Annexes A to F of this International Standard are for information only.
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 4354: 1997(E) @ IS0
This International Standard is intended as a model to be used as guidelines
for drafting national standards. The data in the annexes are only examples
and are not intended to be complete.
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD @ IS0 IS0 4354:1997(E)
Wind actions on structures
1 Scope
This International Standard describes the actions of wind on structures and specifies methods for calculating
characteristic values of wind loads for use in designing buildings, towers, chimneys, bridges and other structures, as
well as their components and appendages. The loads are suitable for use in conjunction with IS0 2394 and other
International Standards concerned with wind loads.
Structures of an unusual nature, size or complexity (e.g. suspension bridges and guyed masts) may require special
engineering study; some guidance is given on the limitations of this International Standard in these cases.
2 Normative reference
The following standard contains provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this
International Standard. At the time of publication, the edition indicated was valid. All standards are subject to
revision, and parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent edition of the standard indicated below. Members of IEC and IS0 maintain
registers of currently valid International Standards.
IS0 2394:-l ), General principles on reliability for structures.
3 Symbols
Symbol Quantity Unit
A area m*
cross-sectional area m*
AS
ASIA solidity ratio 1
decay coefficient
a 1
peak acceleration m/S*
aP
B background response factor 1
b breadth of structure m
C aerodynamic damping coefficient 1
aer
drag coefficient (force coefficient in the along-wind direction) 1
CD
dynamic response factor 1
Cdyn
1) To be published. (Revision of IS0 2394:1986)
---------------------- Page: 5 ----------------------
@ IS0
IS0 4354: 1997(E)
Symbol
Quantity Unit
C exposure factor 1
eXP
modified exposure factor 1
Cexp, mod
force coefficient
1
cf
aerodynamic shape factor 1
Cfig
external shape factor 1
Cfig, ext
internal shape factor 1
Cfig, int
pressure coefficient (time and spatially averaged) 1
cP
time-averaged local pressure coefficient 1
CPs I
vortex shedding coefficients 1
Cl, c2
,
force coefficients for infinitely long member
C 1
n, -9 ct, 00
D diameter m
d width of building m
horizontal deck load N
Fh
force on member N
Fm
traffic loads
N
Fvl Fv2
vertical deck load N
FV
force on windward girder N
Fl
force on leeward girder
N
Fll
natural frequency (first mode) Hz
fo
statistical peak factor (for the loading effect) 1
it,
H hill height m
h height of structure m
reference height
m
href
height of truss m
ht
h height of vehicle above truss m
VI
height of truss above deck level
m
hv2
turbulence intensity 1
kl
k reduction factor for sharp-edged members 1
P
scale factor of the logarithmic law
1
kl, zo
scale factor of the power law
1
kP* zo
reduction factor 1
kred
shielding factor
1
kX
L turbulent length
m
half hill length m
LH
1 length of member m
length of bridge
m
lB
length of vehicle m
lV
m mass
kg
mass per unit length kg/m
mi
N return period year
squared reduced velocity ill/S
Q
velocity pressure
Pa
4
reduced velocity pressure Pa
4x
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
@ IS0 IS0 4354:1997(E)
Symbol Quantity Unit
critical velocity pressure at the top of the structure Pa
qhcr
reference velocity pressure Pa
4ref
Pa
velocity pressure with return period of N
q(N)
R resonant response 1
1
Re Reynolds number
s, s’ spectral energy factors 1
SC Scruton number 1
Sr Strouhal number 1
T averaging time
S
V wind velocity m/S
critical wind velocity at the top of the structure
m/S
vhcr
peak wind velocity m/s
vpeak
reference wind velocity m/S
vref
velocity at height above ground, z m/S
3
W wind force N
mean loading effect 1
Wm
peak loading effect 1
wP
W wind force per unit area Pa
wind force per unit length N/m
WL
x distance m
maximum amplitude of structure 1 m
Yo
height above ground m
2
roughness length of terrain m
20
0
a roof slope
index of the power law 1
P
partial safety factor 1
XIV
“speed-up” factor 1
4
mean deflection m
s
damping ratio 1
c
aerodynamic damping ratio
1
c aer
structural damping ratio 1
c str
mass density of air kg/m3
Pair
average mass density of the building superstructure envelope kg/m3
Pbldg
root mean square loading effect 1
DW
V cycling rate Hz
ratio of the dynamic deflection of the structure at point “i” to the maximum amplitude of the
1
ei
structure
---------------------- Page: 7 ----------------------
@ is0
IS0 4354: 1997(E)
4 Wind actions
Wind actions which shall be considered in the design of a structure may produce the following:
a) excessive forces or instability in the structure or its structural members or elements;
b) excessive deflection or distortion of the structure or its elements;
repeated dynamic forces causing fatigue or structural elements;
Cl
d) aeroelastic instability, in which motion of the structure in wind produces aerodynamic forces augmenting the
motion;
e) excessive dynamic movements causing concern or discomfort to occupants or onlookers.
5 Wind force per unit area
For the actions referred to in clause 4 a), b), c) and e), the wind forces per unit area are, in principle, determined
from a relationship of the general form:
. . .
(1)
w = Chef ’ cexp . cfig ’ Cdyn
The wind force per unit area is assumed to act statically in a direction normal to the surface of the structure or
element, except where otherwise specified, e.g. with tangential frictional forces. Both internal and external forces
shall be considered.
The effects of wind from all directions shall be considered.
For some structures it may be appropriate to represent the wind forces by their resultants. These resultants shall
include alongwind (drag), crosswind (lift), torsional and overturning actions. Different magnitudes and distributions of
the wind force may be necessary to evaluate the actions described in clause 4 a), b), c) and e).
6 Reference velocity pressure, 4ref
Velocity pressure is defined by the expression:
1
. . .
4 = 5 Pairv2 (2)
The reference velocity pressure qref is normally the specified value of the velocity pressure for the geographical area
in which the structure is located. It refers to a standard exposure (i.e. roughness, height and topography), averaging
time and annual probability of recurrence (or recurrence interval). In some situations, the reference velocity pressure
may be specified as varying with direction
Analysis procedures and recommended values are given for information in annex B.
In certain cases, critical loading may occur at values of q differing from that specified above. These critical values of
q (with reference to a height h) are denoted qhcr and are substituted for qref= These cases are discussed in annex E.
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
@ IS0 IS0 4354:1997(E)
7 Exposure factor, Cexp
The exposure factor accounts for the variability of the velocity pressure at the site of the structure due to
a) the height above ground level,
the roughness of the terrain, and
b)
the shape and slope of the ground contours in undulating terrain.
C)
The value of the exposure factor may vary with wind direction.
Recommended values of the exposure factor are given for information in annex C.
8 Aerodynamic shape factor, Cfig
the structure to the velocity
The aerodynamic shape factor is the ratio of the aerodynamic pressure on surface of the
the product of the exposure factor and the refe rence velocity pressure.
pressure. The latter is normally
The aerodynamic shape factor normally refers to the mean (time averaged) value of the pressures but, in certain
applications (when the mean is very small), it may refer to other statistical measures such as the peak pressure or
root mean square pressure. It may refer to a point pressure, a resultant or an average pressure over an area. It is
influenced by the geometry and shape of the structure, the exposure, the relative wind direction, the Reynolds
number and the averaging time.
Enclosed structures will be subjected to internal pressures determined by the size and distribution of openings and
by any pressurization, mechanical or otherwise. Allowance should be made for these by combining the aerodynamic
shape factors for the external pressures with those for the internal pressures.
Aerodynamic shape factors may be determined from one of the following sources:
a) annex D;
b) appropriate wind tunnel tests, as described in annex D;
c) other codes or standards, provided that appropriate adjustment is made for any discrepancies in averaging time
and exposure from those used in this International Standard, and provided that adequate provision is made for
a dynamic response factor.
9 Dynamic response factor, cdyn
The dynamic response factor accounts for the following actions of the wind:
a) fluctuating pressures due to random wind gusts acting for an interval of time shorter than that specified in the
averaging time for the reference velocity pressure, and acting over all or part of the surface area of the
structure;
b) fluctuating pressures in the wake of the structures (vortex shedding forces), producing resultant forces acting
transversely as well as torsionally and longitudinally;
c) fluctuating pressures induced by the motion of the structure due to the wind.
Information on these effects and appropriate values of the dynamic response factor are given for information in
annex E.
---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 4354: 1997(E) @ IS0
Resonance may amplify the response to these forces in certain wind-sensitive structures. Such structures are
characterized by their lightness, flexibility and low level of structural damping. Indications of the wind-sensitive
characteristics of structures are provided in annex E.
10 Criterion for aeroelastic instability
For structures affected by wind actions specified in clause 4 d) that cause aeroelastic instability, it must be shown
that the performance of the structure, without further application of the load factor, is acceptable up to a wind
velocity somewhat higher than vref. Unless alterative rational procedures are available, this wind velocity shall be
taken as ,/g-vef, where yW is the normal partial safety factor and vref is the reference design wind velocity
(corresponding to qref as defined in clause 6). A discussion of this problem is given in annex E.
11 Methods of analysis
Two methods or levels of design analysis are recommended in this Internationa .I Standard which are referred to as
__ -
the simplified method and the detailed method. In addition, for certain wind-sensitive structures, special
supplementary studies are recommended.
The simplified method for estimating wind loading is described fully in annex A. It provides simplified values of the
aerodynamic shape factor Cfig and dynamic response factor cdyn, consistent with those in
exposure factor Cxp,
annexes C, D and E. The method is intended for the design of cladding of most normal structures. It can also be
used for the design of the main structural system of structures meeting all the criteria given in annex A.
For the detailed method of estimating wind loading, the appropriate values of the exposure factor, shape factor and
dynamic response factor are given in annexes C, D and E. This method is principally of assistance in assessing the
dynamic response of the structure, the influence of unusual exposure, and the characteristics of more complex
aerodynamic shapes.
Structures sensitive to wind include those that are particularly flexible, slender, tall or of light weight. Unusual
geometry may also give rise to an unexpectedly large response to wind. In these instances, supplementary studies
by an expert in the field are recommended and these may include wind-tunnel tests. These tests may be used to
establish details of the overall structural loads and the distribution of external local pressures. Details of suitable
testing procedures are given in annex D.
Alternative methods of analysis to those recommended in this International Standard may be permitted provided it
can be demonstrated that the level of safety achieved is generally equivalent to that achieved in this International
Standard. Guidance on the level of safety is given in annex F.
---------------------- Page: 10 ----------------------
@ IS0 IS0 4354:1997(E)
Annex A
(informative)
Simplified method of analysis
A.1 Criteria
This simplified method is intended for the design of the cladding of most normal structures. It can also be used for
the design of the main structural system of structures which meet all of the following criteria.
a) The structure is less than 15 m in height above ground.
b) The structure is not unusually exposed for any wind direction; i.e. it is not situated near a hillcrest nor headland.
c) The structure is relatively rigid. For habitable buildings, the deflections under wind loading, calculated by the
simplified method, should be less than l/500 of the height of the structure or of the relevant span. For industrial
structures (e.g. chimneys), higher deflections may be acceptable depending on the serviceability requirements.
A.2 General relationship
The general relationship for determining the wind loading is given by equation (1) (see clause 5):
W = 4ref cexp cfig Cdyn
The values of the factors to be used are given below.
A.3 Reference velocity pressure, 4ref
This is defined in annex B, for a given region.
A.4 Exposure factor, Cexp
This is determined from table A.1 for each height range in question.
exp given in table A.1 should be increased by a
On coastal or particularly exposed, flat, open sites, the values of
C
factor. This factor will normally be in a range from 1,2 to 1,4. If detailed information is not available, the value 1,3 is
recommended.
---------------------- Page: 11 ----------------------
@ IS0
IS0 4354: 1997(E)
Table A.1 - Exposure factor, Cexp - Simplified metho
Applicability Range of height of structure, h
m
O
Structural design 5
lO
O
192
20
193
25
194
35
195
Cladding design
45
196
55~ h 6 65
17
65
198
80
199
A.5 Combined aerodynamic shape factor and dynamic response factor, cfigcdyn
The combined wind loading on external and internal surfaces should be based on the combinedfactor as follows:
. . . (A.l)
(~figCdy&orn = (CfigCdyn)ext - (Cfigcdynhnt
A.5.1 Walls and roofs
The products of the internal aerodynamic shape factor and dynamic response factor, (cfigcdyn)int, are given in table
A2 . .
Table A.2 - Internal pressures - Shape factors and dynamic response factors
dustrial buildings with shipping doors or
lity of being open; large glass windows
(e.g. most enclosed buildings with windows and doorways)
Buildings without large openings, and only small openings of less
than 0,l % of total area 0 1 0
- 0,3
1 - 0,3
(e.g most tall buildings which are normally sealed and ventilated
mechanically; exceptionally, low buildings such as windowless
warehouses with door systems designed to withstand the wind)
For low buildings with flat or gable roofs, the product of the external aerodynamic shape factor and the dynamic
response factor, (cfigcdyn)efi, is presented in figures A.1 j A.2 and A.3.
The cladding, fastenings, secondary structural elements (girts and purlins) and individual roof or wall panels should
be designed using factors given in figure A.2 for walls and figure A.3 for roofs. Reductions for larger tributary areas
may be made.
a
---------------------- Page: 12 ----------------------
@ IS0 IS0 4354:1997(E)
L- Reference height, href
lO”
Figure A.1 - Surfaces of walls and roofs
G
AC
: )r -3
CJI
.-
G
- 1
29
0 1 2 5 10 20 50 100
Area, m*
Values of (cfigcdyn)ext for IOW buildings - walls
Figure A.2 -
‘_
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
IS0 4354:1997(E) @ IS0
r
”
1 2 5 IO 20 50 100 - 0 1 2 5 IO 20 50 100
Area,m*
Area, m*
I) Canopy coefficients include contributions from both
upper and lower surfaces.
2) s and r are applicable to both roofs and canopies.
al 0.e aslO’ b) O*= a?r30’
+
it
^c
h -b-
LY
.F
G
-3 -
Y---
-1
i
0
All regions
I I I I I I I
2*
2 5 IO 20 so 100
0 1
Area,m*
cl 30’ a a s 45’
Figure A.3 - Values of (cfigc&fi for 10~ buildings - Roofs
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
@ IS0
IS0 4354:1997(E)
For estimation for the loads for the design of the foundations and footings, excluding anchorages, 70 % of the
values of (CfigCdyn)& may be used.
The abscissa areas in figures A.2 and A.3 are the design tributary area within the specified zone.
The reference height h,,f for pressures is the mid-height of the roof or 6 m, whichever is the larger.
DX is 10 % of the smallest horizontal dimension or 40 % of height h, whichever is the smaller. Also, where DX 3 1 m,
DX 2 4 % of the smallest horizontal dimension.
AS.2 Frames
Figure A.4 shows the wind directions to be considered on the surfaces of framed low buildings.
Factors given in tables A.3 and A.4 for the frame loading may be used only if more than one roof or wall surface
participates in the action, and only for estimating loading on rigid frames, total roof uplift, sliding shear or
overturning. The design should consider wind acting from any direction.
For estimation of the loads for the design of the foundations and footings, excluding anchorages, 70 % of the values
of (Cfigcdyn) may be used.
The building should be designed for all wind directions. Each corner should be considered in turn as the windward
corner shown in figure A.4. For all roof slopes, load case A and load case Bl (see tables A.3 and A.4) are required
as two separate loading conditions to generate the wind actions. If the roof slope is 20° or more, a third loading
condition B2 is also required (see table A.4).
The value of DY is 6 m or 2 DX, whichever is the greater.
Table A.3 - Values of (CfQcdyn)& for load case A: Winds generally perpendicular to ridge
Building surface
Roof slope
a 1 2 3 4 IE 2E 3E 4E
1
0” to 5” 0,75 - I,3 - 0,7 - 0,55 I,15 -2
20”
30” to 45O
90”
Table A.4 - Values of (CfigCdyn)ext for load cases Bl and B2: Winds generally parallel to ridge
Roof
Building surface
Load case slope
I
a
I 2 3 4 5 6 IE 2E 3E 4E 5E 6E
-0,7 0 0,75 - 0,55 0 - 2 - 1 0 - I,15 -0,6
Bl < 20” 0 - I,3
I B2 I 2 20” I -0,651 -I,3 1 - 0,7 1 - 0,85 1 0 1 0 I-099 1 -2 1 -1 I -0,91 0 I 0
11
---------------------- Page: 15 ----------------------
@ IS0
IS0 4354:1997(E)
4E--
--+w
/-
B
Wind direction
range
Figure A.4 - Wind on surfaces of frames
shape factor: other structures and members
A6 m Aerodynamic
For other structural shapes and members, the values of aerodynamic shapes factors are given in annex D for
external and internal pressures.
A.7 Dynamic response factor, cdyn
If the dynamic response factor is not given in conjunction with the aerodynamic shape, its value should be taken as
follows:
25
for cladding:
9
2
for main structure
(including anchorages):
1,4
for foundations and footings*):
2) See annex E.
12
---------------------- Page: 16 ----------------------
@ IS0 IS0 4354:1997(E)
Annex B
(informative)
Reference velocity pressure, qref
8.1 General
This annex recommends procedures for determining the reference velocity pressure qref for the calculation of the
wind load w stated in clause 5. This reference velocity pressure should be determined from meteorological data for
the region, obtained’over a number of years. The exact nature of these data varies from country to country. In some
instances, the measured data may refer to the velocity pressure itself but, more often, they refer to some measure
of the wind velocity [see equation (2)]. Furthermore, the measurements frequently deviate from the standard
exposure of 10 m above open terrains) and averaging time of 10 min used in this International Standard. For
example, short-duration gust wind velocities are the standard measurement made in some countries, while mean
velocities averaged over periods from 1 min to 1 h are standard in others. There is therefore a need for methods to
reconcile these data with the basis recommended. Such methods are outlined below.
B.2 Definitions of qref
The reference velocity pressure qref recommended for use in this International Standard, as stated in clause 6,
corresponds to the mean velocity pressure over open terrain at an equivalent elevation of 10 m, averaged over a
period of approximately 10 min and with a recurrence interval (return period) of once-in-50 years. This is an annual
probability of 0,02 and corresponds to the most likely greatest wind velocity in a 50-year period. A period of this
order is conventional in wind loading applications. (Under some circumstances it may be related to a nominal
lifetime or in-service period of the structure.)
Because wind near the surface of the earth is turbulent and gusty, use of the lo-min mean velocity pressure permits
a stable definition of the wind over an area which is larger than the structure and over a period longer than the
“response time” of the structure.
Values of qref for the region of application are inserted in table B.l when this International Standard is used as the
model for a national standard.
Table B.l - Reference wind velocity pressures
Wind velocity pressure
Wind velocity
Location
kPa
m/S
I
Return period, N, years
10
100
hef’)
NOTE - Values are to be entered in this table when this international Standard is used as the model for a national
standard.
1) It is recommended that 0,3 kPa be taken as a minimum value.
The reference velocity pressure over return periods other than the 50.year value adopted can be found using the
expression
q(N) = q(10) + [q(lOO) - q(1 o)] [(In N/In lo> - 11
3) For a definition, see Guide to Metrological Instruments and Methods of Qbsewation. No. 8, Geneva: WMO, 1983, clause
6.6.2.
13
---------------------- Page: 17 ----------------------
@ IS0
IS0 4354: 1997(E)
. . . (B.l)
where N is the return period, in years. Velocity pressures for the construction period should be obtained by
consultation with the local meteorological authorities.
In some locations the reference velocity pressure may vary significantly with direction due to the topography, terrain
roughness and the prevailing wind climate; in these cases the reference velocity pressure may be specified by
direction and should be illustrated by a map of the region concerned.
B.3 Wind velocities and averaging intervals
It may be necessary in some countries to use other wind velocity measurements and, in these cases, careful
correction is necessary. As a guide, the wind velocities over different averaging intervals corresponding to various
values of qref are given in table 8.2. (This allows comparison with other codes.)
Relationship between reference velocity pressure, qref, and peak wind velocity, vDe& measured
Table B.2 -
over short time intervals in open terrain at an equivalent elevation of 10 m ’
4 r ef’)
vpeak
kPa m/S
Averaging time
10 min 10 min Ih 1 min (or “fastest mile”) 3s
33
21 22,4 27
093
31 39
25 25,8
094
43
28,9 35
03 27
47
30 31,6 38
096
41 51
32 34,2
097
55
36,5 44
W 35
58
38,7 47
099 37
39 40,8 50 61
1
42,8 52 64
191 41
67
44,7 54
12 43
56 70
44 46,5
I,3
58 73
194 46 48,3
75
50 61
195 48
NOTE - Intermediate values may be interpolated.
1) Assuming air density Pair = 1,2 kg/m?
B.4 Air density
A representative value of air density to be used in the calculation of velocity pressure is 1,2 kg/ma, but this is
affected by altitude and is a function of the temperature and pressure to be expected in the region during a wind
storm. A suitable value should be obtained from a meteorological authority familiar with the region.
B.5 Methods of analysis
To determine the reference velocity pressure, extreme-value analysis should normally be applied. The steps in this
procedure are as follows.
---------------------- Page: 18 ----------------------
@ ISQ IS0 4354:1997(E)
a) Annual maximum velocity pressures (or velocities) should be determined from the data for each year of record;
lO-min mean values are preferred.
b) The values of velocity or velocity pressure are corrected for exposure and averaging time; in the case of
velocities, the corrected values should be converted to velocity pressure.
c) Extreme-value analysis is applied to the annual extremes as outlined in standard references. The Fisher-Tippet
type 1 distribution is recommended for this purpose.
d) From the statistical distribution “best” fitting the data, the required reference velocity pressures for the l/50 and
other annual probabilities are estimated.
Alternative methods of determining the extreme values (e.g. from the rate of occurrence of individual storms or the
parent population) are available and may be used. Special treatment of extreme values in regions of hurricane winds
may be required.
B.6 Properties of wind turbulence
.Other properties of the wind are needed in the development of the wind load, such as the intensity, the spectrum
and scale of turbulence. These properties are described in annex E in the context in which they are needed.
B.7 Tornadoes and thunderstorms
This International Standard does not include the special effects of tornadoes and thunderstorms. The ratio between
mean and gust speeds adopted here to derive c(jy” is not applicable to regions dominated by tornadoes and
thunderstorms.
15
---------------------- Page: 19 ----------------------
IS0 4354:1997(E)
Annex C
(informative)
Exposure factor, Cexp
C.1 General
The exposure factor for use in this International Standard and referred to in clause 7 describes the va
...
NORME ISO
4354
INTERNATIONALE
Premiére édition
1997-07-01
Actions du vent sur les structures
Wind actions on structures
Numéro de référence
ISO 4354: 1997(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IlSO 4354: 1997(F)
Page
Sommaire
1
Domaine d’application .
1
Référence normative .
1
.....................................................................................
Symboles
4
Actions du vent .
....................................... 4
Force due au vent par unité de surface
....................................... 4
Pression dynamique de référence, qref
5
Coefficient d’exposition, CeXp .
5
Coefficient aérodynamique de forme, cfig .
5
.............................................
Coefficient d’effet dynamique, cdy”
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 6
10 Critère pour l’instabilité aéroélastique
6
11 Méthodes d’analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
7
Méthode simplifiée d’analyse .
A
....................................... 13
B Pression dynamique de référence, 9ref
...................................................... 16
C Coefficient d’exposition, Cexp
................................... 19
D Coefficient aérodynamique de forme, cfig
37
E Coefficient d’effet dynamique, &y” .
47
.....................................................
F Considérations sur la sécurité
0 BO 1997
Droits de reproduction reserves. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisee sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cede, electronique ou mkanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
&xit de Mditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Suisse
Internet central @ iso.ch
x.400
c=ch; a=4OOnet; p=iso; o=isocs; s=central
Imprime en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 4354:1997(F)
0 ISO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. LIS0 collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en
ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 4354 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 98, Bases du calcul des constructions, sous-comité SC 3, Charges
et sollicitations.
Les annexes A à F de la présente Norme internationale sont données
uniquement à titre d’information.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 4354: 1997(F)
@ ISO
Introduction
La présente Norme internationale est à considérer comme un modèle
donnant des indications pour la rédaction des normes nationales. Les
données contenues dans les annexes ne sont que des exemples et ne
prétendent pas être complètes.
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 4354:1997(F)
NORME INTERNATIONALE @ 60
Action du vent sur les structures
Il Domaine d’application
La présente Norme internationale décrit les actions du vent sur les constructions et prescrit les méthodes de calcul
-des valeurs caractéristiques des charges dues au vent utilisées dans le calcul des bâtiments, des tours, des
cheminées, des ponts et autres constructions ainsi que de leurs éléments et accessoires. Ces charges pourront être
utilisées conjointement à d’autres normes internationales traitant des charges dues au vent.
Les constructions de nature, dimension ou complexité inhabituelles (par exemple des ponts suspendus) peuvent
nécessiter des études techniques spéciales; quelques indications sont données sur les limitations de la présente
Norme internationale pour ces cas particuliers.
2 Référence normative
La norme suivante contient des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, l’édition indiquée était en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés. sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus récente de la norme indiquée ci-
après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur à un
moment donné.
ISO 2394:-V, Principes généraux de la sécurité des constructions.
3 Symboles
Symbole Grandeur Unité
A aire
m2
aire de la section m2
AS
A,IA rapport de perméabilité 1
a coefficient d’amortissement 1
accélération de crête tTl/S2
aP
B coefficient de réponse 1
b largeur de la construction m
c coefficient aérodynamique d’amortissement 1
aer
1) À publier. (Révision de NS0 2394:1986)
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
OS0 4354: 1997(F) @ ISO
Symbole Grandeur
Unité
coefficient de traînée (coefficient de force dans la direction du vent)
1
CD
coefficient d’effet dynamique
1
%J
coefficient d’exposition 1
Cexp
coefficient d’exposition modifié
1
Cexp, mod
coefficient de force
1
cf
coefficient aérodynamique de forme
1
ctig
coefficient de forme extérieur
1
Cfig, ext
coefficient de forme intérieur
1
Cfig, int
coefficient de pression (moyenne temporelle et spatiale)
1
cP
coefficient de pression locale (moyenne temporelle)
1
CPI 1
coefficient de tourbillons alternés
1
qc2
C coefficient de force pour des éléments infiniment longs
1
n, 009 ct, -
D
diamètre m
d largeur du bâtiment
m
charge horizontale du tablier
N
Fh
force sur l’élément
Fm N
charges
N
&Il 9 &2
charge verticale du tablier
N
FV
force sur la poutre au vent
FI N
force sur la poutre sous le vent
N
FII
fréquence propre (premier mode)
HZ
fo
facteur statistique de crête (pour l’effet de charge)
1
gw
H hauteur d’une colline
m
h hauteur de la construction
m
hauteur de référence
m
bref
hauteur
m
ht
hauteur du véhicule
m
hvl
hauteur du véhicule m
hll2
intensité de turbulence
1
Ill
k coefficient de réduction pour des éléments
1
P
facteur d’échelle de la loi logarythmique 1
kl, Q
facteur d’échelle de la loi en puissance 1
kP* 20
coefficient de réduction
1
bd
k coefficient d’écran
X 1
L
longueur de turbulence m
demi-longueur d’une colline
m
LH
1 longueur d’un élément
m
longueur d’un pont m
lB
1
longueur d’un véhicule m
V
m masse
QI
passe par unité de longueur
mi wm
N
période de. year
vitesse réduite. m/S
Q
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Symbole Grandeur
nité
pression dynamique Pa
. 4
pression dynamique réduite Pa
4x
pression dynamique critique au sommet de la construction
Pa
4hcr
pression dynamique de référence Pa
4ref
pression dynamique de période de retour de N
Pa
dl9
R réponse en résonance
1
Re
nombre de Reynolds 1
s, s’ coefficients d’énergie spectrale
1
SC
nombre de Scruton
1
Sr
nombre de Strouhal
1
T durée de moyennage
S
V vitesse du vent
m/S
vitesse critique du vent au sommet de la construction
vhcr m/S
vitesse de pointe du vent
I?d
vpeak
vitesse de référence du vent
Vref m/S
vitesse du vent à une hauteur z au-dessus du sol
lYl/S
vz
W force due au vent
N
valeur moyenne de l’effet de changement
1
Wm
valeur de pointe de l’effet de changement
1
wP
W force due au vent par unité d’aire
Pa
force due au vent par unité de longueur
WL Nlm
x distance
m
amplitude maximale d’une construction
m
Y0
z hauteur au-dessus du sol
m
paramètre de rugosite du terrain
20 m
0
a angle de pente de la toiture
exposant
1
P
coefficient de sécurité partiel
n/v 1
coefficient de w,rrvitesse>>
1
4
s flèche moyenne
m
coefficient d’amortissement
1
c
coefficient d’amortissement aérodynamique
1
5 aer
coefficient d’amortissement structural
1
c str
.
masse volumique de l’air
kg/ms
Pair
masse volumique moyenne de l’enveloppe structurale du bâtiment
kg/ms
Pbldg
effet de charge quadratique moyenne
1
ow
V rapport cyclique
Hz
rapport du déplacement modal de la construction au point
i à l’amplitude maximale de la 1
@i
construction
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
@ ISO
OS0 4354: 1997(F)
4 Actions du vent
Les actions du vent à considérer dans le calcul d’une construction peuvent produire
a) des forces excessives ou une instabilité dans la construction ou dans ses éléments porteurs;
b) une flèche ou une déformation excessive de la construction ou de ses éléments;
c) des forces dynamiques répétées causant la fatigue des éléments porteurs;
d) une instabilité aéroélastique au cours de laquelle le mouvement de la construction soumise au vent produit des
forces aérodynamiques accroissant le mouvement;
e) des mouvements dynamiques excessifs occasionnant l’inconfort ou l’inquiétude des occupants ou des
passants.
5 Force due au vent par unité de surface
Pour les actions énumérées dans l’article 4 a), b), c) et e), les forces dues au vent par unité de surface sont
déterminées, en principe, a partir d’une relation de la forme générale suivante:
. . .
w = !hef l cexp l cfig l cdyn (1)
La force due au vent par unité de surface est supposée s’appliquer statiquement dans une direction perpendiculaire
à la surface de construction ou de l’élément de construction sauf spécification contraire, par exemple avec des
forces tangentielles de frottement. Les forces intérieures aussi bien qu’extérieures sont à prendre en compte.
Les effets du vent sont à considérer pour toutes les directions.
Pour certaines constructions, il peut s’avérer utile de présenter les forces dues au vent par leurs résultantes. Ces
résultantes doivent comporter les actions dans le sens du vent (trainée), dans la direction perpendiculaire au vent
(portante), de torsion et de renversement. II peut s’avérer nécessaire de recourir à différentes amplitudes et
distributions de la force due au vent pour évaluer les différentes actions décrites à l’article 4 a), b), c) et e).
6 Pression dynamique de référence, 4ref
La pression dynamique est définie par l’expression:
La pression dynamique de référence, qref, est normalement la valeur de la pression dynamique spécifiée pour la
région géographique où est située la construction. Elle correspond à des conditions de référence relatives à
l’exposition (rugosité, hauteur et topographie), à la durée d’intégration sur laquelle elle est définie et a sa probabilité
annuelle d’occurrence (ou sa période de retour). Dans certaines situations, la pression dynamique de référence
peut être spécifiée comme fonction de la direction du vent.
Les méthodes d’analyse et les valeurs recommandées sont données pour information à l’annexe B.
Dans certains cas, des cas de charge critiques peuvent apparaître pour des valeurs de 4 différentes de celle
spécifiée ci-dessus. Ces valeurs critiques de 4 (correspondant à une certaine hauteur h) sont notées qhcr et se
substituent à qref. Ces cas sont discutés en annexe E.
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
@ ISO
SO 4354:1997(F)
7 Coefficient d’exposition, Cexp
.
Le coefficient d’exposition rend compte de la variation de la pression dynamique sur le site de la construction, due
aux facteurs suivants:
a) la hauteur au-dessus du sol;
b) la rugosité du terrain;
c) sur terrain accidenté, la forme et la pente des contours du sol.
Les valeurs du coefficient d’exposition peuvent varier selon la direction du vent.
Les valeurs recommandées pour le coefficient d’exposition sont données pour information à l’annexe C.
8 Coefficient aérodynamique de forme, Cfig
Le coefficient aérodynamique de forme est le rapport entre une pression aérodynamique agissant sur la surface de
la construction et une pression dynamique. Cette dernière est normalement le produit du coefficient d’exposition par
la pression dynamique de référence.
Le coefficient aérodynamique de forme correspond normalement à la valeur moyenne (moyenne temporelle) des
pressions mais dans certaines applications (par exemple lorsque la valeur moyenne est très petite) elle peut
correspondre à d’autres valeurs statiques, par exemple à la valeur maximale ou à la moyenne quadratique de la
pression. II peut s’agir de la pression en un point, d’une résultante ou d’une pression moyenne pour toute une
surface. Ce coefficient dépend de la géométrie et de la forme de la construction, de l’exposition, de l’angle
d’incidence du vent, du nombre de’Reynolds et de la durée d’intégration sur laquelle est définie la moyenne.
Les constructions fermées connaissent des pressions internes déterminées par la dimension et la répartition des
ouvertures et par toute pressurisation, mécanique ou autre. Pour en tenir compte, on doit combiner les coefficients
aérodynamiques correspondant aux pressions externes avec ceux correspondant aux pressions internes.
Les facteurs de forme aérodynamique peuvent être déterminés à partir d’une des sources suivantes:
a) annexe D;
b) essais appropriés en soufflerie comme décrit à l’annexe D;
c) autres codes ou normes dans la mesure où les valeurs sont adaptées convenablement en ce qui concerne la
période d’intégration sur laquelle est définie la moyenne et l’exposition, et dans la mesure où il est tenu compte
d’un coefficient d’effet dynamique approprié.
9 Coefficient d’effet ‘dynamique, Cdyn
Le coefficient d’effet dynamique tient compte des actions du vent suivantes:
a) pressions fluctuantes dues aux rafales aléatoires du vent agissant sur un intervalle de temps plus court que la
période d’intégration sur laquelle est définie la pression dynamique de référence et agissant sur tout ou partie
de la surface de la construction;
b) pressions fluctuantes dans le sillage de construction (forces dues au détachement des tourbillons) qui
produisent des forces résultantes transversalement au vent, ainsi qu’en torsion et longitudinalement; et
c) pressions fluctuantes engendrées par le mouvement de la construction dû au vent.
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
0 ISO
ISO4354:1997(F)
Des informations sur ces effets et les valeurs adéquates du coefficient d’effet dynamique sont données pour
information a l’annexe E.
La résonance peut amplifier l’effet de ces forces sur certaines constructions sensibles au vent. Ces constructions se
caractérisent par leur légèreté, leur flexibilité et leur faible niveau d’amortissement structural. Des indications
concernant les caractéristiques des constructions sensibles au vent sont données à l’annexe E.
10 Critère pour l’instabilité aéroélastique
Pour les constructions soumises à des actions de vent du type visé dans l’article 4 d), c’est-à-dire causant une
instabilité aéroélastique, il devra être montré que le comportement de la construction sans application d’un
coefficient de sécurité est acceptable jusqu’à une valeur de vitesse de vent sensiblement supérieure à vref. En
l’absence d’autres méthodes d’étude, cette valeur sera prise égale à ,/g-vrf l Dans cette formule, yw est le
coefficient de sécurité habituel et vref est la vitesse du vent de calcul de référence (correspondant à qref défini à
l’article 6). Cette question est traitée à l’annexe E.
11 Méthodes d’analyse
Deux méthodes de calcul ou niveaux d’analyse sont présentées dans la présente Norme internationale sous
l’appellation de ((méthode simplifiée>> et <
recommandées, pour certaines constructions sensibles au vent.
La méthode simplifiée pour l’estimation des charges dues au vent est décrite à l’annexe A. Elle indique des valeurs
le coefficient aérodynamique Cfig et le coefficient d’effet dynamique
simplifiées pour le coefficient d’exposition Cexp,
Cdyn, cohérentes avec celles des annexes C, D et E. Cette méthode est destinée au calcul des revêtements
extérieurs de la plupart des constructions habituelles. Elle peut également être employée pour le calcul des
structures des constructions satisfaisant à l’ensemble des critères donnés à l’annexe A.
Dans la méthode détaillée d’estimation des charges dues au vent, les valeurs appropriées du coefficient
d’exposition, du coefficient aérodynamique et du coefficient d’effet dynamique sont données aux annexes C, D et E.
Cette méthode est particulièrement utile pour déterminer la réponse dynamique de la construction, l’influence d’une
exposition inhabituelle et les caractéristiques de formes aérodynamiques plus complexes.
Les constructions sensibles au vent comprennent celles qui sont particulièrement flexibles, élancées, légères ou
élevées. Une géométrie inhabituelle peut également provoquer un effet du vent d’une importance inattendue. Dans
ces cas précis des études supplémentaires menées par un expert dans ce domaine sont recommandées et peuvent
comporter des essais en soufflerie. Ces essais peuvent être utilisés pour connaître en détail les actions d’ensemble
du vent sur les structures et la distribution des pressions extérieures locales. Des précisions concernant les
méthodes d’essai appropriées sont données à l’annexe D.
D’autres méthodes d’analyse que celles recommandées dans cette forme peuvent être autorisées, à condition qu’il
soit démontré que le niveau de sécurité atteint est en général équivalent à celui obtenu avec la présente Norme
internationale. Des commentaires concernant le niveau de sécurité sont données à l’annexe F.
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 4354:1997(F)
Annexe A
(informative)
Méthode Si~mplifiée d’analyse
A.1 Critères
La méthode simplifiée est destinée au calcul des revêtements extérieurs de la plupart des constructions normales.
Elle peut également être utilisée pour le calcul du système structural principal des constructions remplissant tous les
critères suivants.
La hauteur au-dessus du sol de la construction est inférieure à 15 m.
a)
b) La construction n’est pas anormalement exposée dans une quelconque direction du vent, c’est-à-dire qu’elle
n’est pas située à proximité du sommet d’une colline ou d’un promontoire.
La construction est relativement rigide. Pour les batiments habitables, les déformations sous les charges dues
c)
au vent, calculées selon la méthode simplifiée, sont inférieures à 1/500 de la hauteur de la structure ou de la
portée. Pour des structures industrielles (par exemple les cheminées), des déformations plus grandes peuvent
être acceptables selon les exigences de service.
A.2 Relation générale
La relation générale permettant de déterminer la charge due au vent par unité de surface est donnée par l’équation
(1) (voir article 5):
w = Bref l cexp l cfig l Cdyn
Les valeurs des coefficients à utiliser sont données ci-dessous.
A.3 Pression dynamique de référence, qref
Elle est définie à l’annexe B, pour une région donnée.
A.4 Coefficient d’exposition, Cexp
II est déterminé à partir du tableau A.1 pour chaque gamme de hauteurs concernées.
Dans les sites côtiers ou particulièrement exposés, s’ils sont plats et dégagés, il convient d’augmenter les valeurs
de Cexp données au tableau A.1 en les multipliant par un facteur. Ce facteur est normalement de 1,2 à 1,4. La valeur
de 1,3 est recommandée si l’on ne dispose pas d’informations détaillées.
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Tableau A.1 - Coefficient d’exposition, Cex, - Méthode simplifiée
Calcul de la structure
35
Calcul des revêtements ext&ieurs
45
55
65chs 80
80
I
A.5 Combinaison du coefficient aérodynamique de forme et du coefficient d’effet
dynamique, cfigcdyn
Les charges combinées dues au vent sur les faces externes et internes sont à calculer à partir du coefficient
combind suivant:
. . . (A.l)
(~fig~dynhnb = (cfi&dyn)ext - (~fig~dynhnt
A.5.1 Murs et toitures
Le produit du coefficient aérodynamique de forme intérieur par le coefficient d’effet dynamique (cfigcdyn)i”t est
donné dans le tableau A.2.
Tableau A.2 - Pressions intérieures, coefficients de forme et coefficients d’effet dynamique
Type de structure
Cfig, int Gyn, int (Cfi&ynhnt
Bâtiments comportant de grandes ouvertures
(par exemple, hangar dont un côté est ouvert; bâtiments industriels dotés
de portes de dechargement ou ventilateurs ayant une probabilite elevee ZiI 0,7 2 AI 1,4
d’etre ouverts; grandes fenêtres vitrees exposées au risque d’être endom-
magees par des debris)
BMiments comportant des ouvertures non uniformément réparties
représentant moins de 1 Oh de la surface totale I?I 0,7 1 ck 0,7
(par exemple, la plupart des batiments clos comportant des fenêtres et des
portes)
Bâtiments ne prdsentant pas de grandes ouvertures mais ayant de
petites ouvertures représentant le 0,l % environ de la surface totale 0 1
0
- 0,3 1 - 0,3
(par exemple, la plupart des batiments de grande hauteur qui, par nature,
sont rendus étanches à l’air et ventiles mécaniquement et, plus rarement,
des batiments bas, tels que les magasins sans fen&tres dotes de
syst&nes de portes conçus pour resister au vent)
Pour les bâtiments peu élevés avec des toitures, terrasses ou des toitures à deux versants, le produit du coefficient
aérodynamique de forme extérieur par le coefficient d’effet dynamique (cfiscd&efi est présenté aux figures A.1 ’ A.2
et A.3.
Il convient de calculer les revêtements extérieurs, les fixations, les éléments porteurs secondaires (poutrelles et
pannes) et les éléments de toiture ou de mur, en utilisant les coefficients donnés à la figure A.2 pour les murs et à la
figure A.3 pour les toitures. Des réductions sont applicables lorsque les surfaces concernées ont des aires plus
importantes.
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO4354:1997(F)
L
Hauteur de référence, II,,~
Surfaces des murs et toitures
Figure A.1 -
l-
I >
I I
I I
I I
2
50 100
20
2 5 10
0 1
Aire, m2
Valeurs de (CfQcdyn)ext pour les bâtiments peu élevés - Murs
Figure A.2 -
. .
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 4354:1997( F) @ ISO
x
QI
^c
h -5
tY
.E
22
0- 01"""1
0 1 2 5 10 20 50 100 0 1 2 5 10 20 50 100
Aire, m2 Aire, m2
1) Les coefficients relatifs aux auvents comprennent les
contributions des deux surf aces superieure et inférieure.
2) s et F sont applicables aussi bien aux toitures qu’aux auvents.
a) O'œ arlO*
b) 0'. ar30'
x
a4
-2
s -4
z
s
22
-3
i
0
Toutes régions
2 5 10 20 50 100
Aire, m*
cl 30’ = a s 4s’
Figure A.3 - Valeurs de (cfj&d&fi pour les bâtiments peu élevés - Toitures
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Pour l’estimation des charges destinées au dimensionnement des fondations et des semelles, à l’exclusion des
ancrages, il est possible de n’utiliser que 70 % des valeurs de (Cfi&j&~ ci-dessous.
.
L’aire en abscisse des graphiques est celle des surfaces considérées pour le dimensionnement, appartenant à la
zone spécifiée.
La hauteur de référence h,,f pour le calcul des pressions, est mesurée à mi-hauteur de la toiture, mais ne peut être
inférieure à 6 m.
& est la plus petite des deux valeurs suivantes: 10 % de la plus petite dimension horizontale ou 40 % de la hauteur
2 1 m et dx 2 4 % de la plus petite dimension horizontale.
h. En outre, k
Les coefficients donnés dans le diagramme concernant les charpentes ne peuvent être utilisés que dans le cas où
deux faces au moins, de toiture ou de paroi, participent, à l’action et seulement pour estimer la charge sur les
charpentes rigides, le soulèvement d’ensemble de la toiture, le glissement ou le renversement. Le calcul doit
considérer toutes les directions du vent.
Pour l’estimation des charges destinées au dimensionnement des fondations et des semelles à l’exclusion des
ancrages, il est possible de n’utiliser que 70 % des valeurs cfQc@” ci-dessus.
Le bâtiment doit être calculé pour toutes les directions de vent. Chacun des coins doit, à tour de rôle, être considéré
comme le coin au vent indiqué sur la figure. Pour toutes les pentes de toitures, le cas A et le cas Bl doivent être
considérés comme deux cas de charges indépendants. Lorsque la pente de la toiture est égale ou supérieure a 20°,
un troisième cas de charge (B2; cf. deuxième ligne du tableau correspondant au cas B) doit être également
considéré.
La valeur de Ay est la plus grande des deux valeurs suivantes: 6 m ou 2 k.
Tableau A.3 - Valeurs de (Cfigc@& pour le cas de charge A:
Vents sensiblement perpendiculaires au faîte
.
Surface du bâtiment
Pente de la toiture
3E 4E
1 2 3 4 IE 2E
a
- 1,3 - 0,7 -0,55 1,15 -2 -1 - 0,8
0" à 5O 0,75
-2 - 1,3 - 1,2
2o" 190 - 1,3 - 0,9 - 0,8 1,5
1,3 0,5 -1 - 0,9
30" à45" 1,05 0,4 - 0,8 -0,7
1,05 - 0,7 - 0,7 193 x3 - 0,9 - 0,9
90" 1,05
Tableau A.4 - Valeurs de (CfQCd&fi pour les cas de charges Bl et B2:
Vents sensiblement parallèles au faîte
Pente Pente
Surface Surface du du bâtiment bâtiment
Cas Cas de de charge charge de de la la toiture toiture
a a
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 IE IE 2E 2E 3E 3E 4E 4E 5E 5E 6E 6E
!
1 1
Bl Bl <20" <20" 0 0 - - 1,3 1,3 -0,7 -0,7 0 0 0,75 0,75 -0,55 -0,55 0 0 -2 -2 -1 -1 0 0 -1,15 -1,15 -0,6 -0,6
82 82 2 2 20" 20" -0,65 -0,65 -1,3 -1,3 -0,7 -0,7 -0,85 -0,85 0 0 0 0 -0,9 -0,9 -2 -2 -1 -1 -0,9 -0,9 0 0 0 0
k
A.5.2 Charpentes
La figure A.4 montre les directions du vent qui doivent être prises en compte sur les surfaces des charpentes des
bâtiments peu élevés.
11
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO4354:1997(F)
Y
-\L
/-
B
Direction
du vent
Figure A.4 - Vent sur les surfaces des charpentes
A.6 Coefficient aérodynamique de forme: autres constructions et éléments de
construction
Pour les autres formes de construction et éléments de construction, la valeur des coefficients aérodynamiques de
forme est donnée à l’annexe D, pour les pressions externes et internes.
A.7 Coefficient d’effet dynamique, Cdyn
Si le coefficient d’effet dynamique n’est pas donné en même temps que le coefficient aérodynamique de forme, sa
valeur doit être prise comme suit:
pour le revêtement extérieur: 25
I
pour la structure primaire: 2
(ancrages compris)
1,4
pour les fondations et les semelle&
2) Voir annexe E.
12
---------------------- Page: 16 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Annexe B
(informative)
Pression dynamique de référence, qfef
B.1 Ghéralités
La présente annexe recommande des méthodes permettant de déterminer la pression dynamique de référence,
qref, utilisée pour le calcul de la charge au vent, W, comme indiqué à l‘article 5. La pression dynamique de référence
devrait être calculée à partir de données météorologiques recueillies pendant un certain nombre d’années dans la
région considérée. La nature exacte de ces données varie d’un pays à l’autre. Dans certains cas, les données
mesurées sont de même nature que la pression dynamique elle-même mais, le plus souvent il s’agit d’une mesure
de vitesse du vent [voir équation (2)]. De plus, les mesurages diffèrent souvent des conditions utilisées dans la
présente Norme internationale, soit 10 m au-dessus d’un terrain de rase campagnes) et un temps d’intégration de
10 min pour la mesure de la vitesse moyenne. Par exemple, dans certains pays, les données mesurées
correspondent à des vitesses de pointe relatives à des rafales de courte durée alors que dans d’autres, il s’agit de
vitesses moyennes intégrées sur des périodes allant de 1 min à 1 h. II est donc nécessaire de recourir à des
méthodes permettant de mettre en accord ces données avec les bases retenues. Ces méthodes sont détaillées ci-
dessous.
B.2 Définition de 4ref
La pression dynamique de référence qref utilisée dans la présente Norme .internationale, comme indiqué à l’article 6,
correspond à la pression dynamique moyenne en rase campagne, à une hauteur équivalente de 10 m, intégrée sur
une période d’environ 10 min et de période de retour égale à 50 ans. Elle a une probabilité annuelle d’être observée
ou dépassée de 0,02 et correspond à la vitesse maximale du vent la plus probable au cours d’une période de 50
ans. Une période de cet ordre est traditionnellement retenue pour les calculs de charges dues au vent. (Dans
certaines circonstances, elle peut être apparentée à une durée de vie nominale ou période d’utilisation de la
construction.)
Le vent près de la surface de la terre présentant des turbulences et des rafales, l’utilisation d’une pression
dynamique moyenne sur 10 min permet de donner une définition stable du vent sur une zone plus étendue que celle
de la construction et sur une période plus longue que le (> de la construction.
Les valeurs de Bref pour la région d’application sont données dans le tableau B.l, lorsque la présente Norme
internationale est utilisée comme modèle pour
...
NORME ISO
4354
INTERNATIONALE
Premiére édition
1997-07-01
Actions du vent sur les structures
Wind actions on structures
Numéro de référence
ISO 4354: 1997(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IlSO 4354: 1997(F)
Page
Sommaire
1
Domaine d’application .
1
Référence normative .
1
.....................................................................................
Symboles
4
Actions du vent .
....................................... 4
Force due au vent par unité de surface
....................................... 4
Pression dynamique de référence, qref
5
Coefficient d’exposition, CeXp .
5
Coefficient aérodynamique de forme, cfig .
5
.............................................
Coefficient d’effet dynamique, cdy”
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 6
10 Critère pour l’instabilité aéroélastique
6
11 Méthodes d’analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
7
Méthode simplifiée d’analyse .
A
....................................... 13
B Pression dynamique de référence, 9ref
...................................................... 16
C Coefficient d’exposition, Cexp
................................... 19
D Coefficient aérodynamique de forme, cfig
37
E Coefficient d’effet dynamique, &y” .
47
.....................................................
F Considérations sur la sécurité
0 BO 1997
Droits de reproduction reserves. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisee sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cede, electronique ou mkanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
&xit de Mditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Suisse
Internet central @ iso.ch
x.400
c=ch; a=4OOnet; p=iso; o=isocs; s=central
Imprime en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 4354:1997(F)
0 ISO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. LIS0 collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en
ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 4354 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 98, Bases du calcul des constructions, sous-comité SC 3, Charges
et sollicitations.
Les annexes A à F de la présente Norme internationale sont données
uniquement à titre d’information.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 4354: 1997(F)
@ ISO
Introduction
La présente Norme internationale est à considérer comme un modèle
donnant des indications pour la rédaction des normes nationales. Les
données contenues dans les annexes ne sont que des exemples et ne
prétendent pas être complètes.
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 4354:1997(F)
NORME INTERNATIONALE @ 60
Action du vent sur les structures
Il Domaine d’application
La présente Norme internationale décrit les actions du vent sur les constructions et prescrit les méthodes de calcul
-des valeurs caractéristiques des charges dues au vent utilisées dans le calcul des bâtiments, des tours, des
cheminées, des ponts et autres constructions ainsi que de leurs éléments et accessoires. Ces charges pourront être
utilisées conjointement à d’autres normes internationales traitant des charges dues au vent.
Les constructions de nature, dimension ou complexité inhabituelles (par exemple des ponts suspendus) peuvent
nécessiter des études techniques spéciales; quelques indications sont données sur les limitations de la présente
Norme internationale pour ces cas particuliers.
2 Référence normative
La norme suivante contient des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, l’édition indiquée était en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés. sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus récente de la norme indiquée ci-
après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur à un
moment donné.
ISO 2394:-V, Principes généraux de la sécurité des constructions.
3 Symboles
Symbole Grandeur Unité
A aire
m2
aire de la section m2
AS
A,IA rapport de perméabilité 1
a coefficient d’amortissement 1
accélération de crête tTl/S2
aP
B coefficient de réponse 1
b largeur de la construction m
c coefficient aérodynamique d’amortissement 1
aer
1) À publier. (Révision de NS0 2394:1986)
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
OS0 4354: 1997(F) @ ISO
Symbole Grandeur
Unité
coefficient de traînée (coefficient de force dans la direction du vent)
1
CD
coefficient d’effet dynamique
1
%J
coefficient d’exposition 1
Cexp
coefficient d’exposition modifié
1
Cexp, mod
coefficient de force
1
cf
coefficient aérodynamique de forme
1
ctig
coefficient de forme extérieur
1
Cfig, ext
coefficient de forme intérieur
1
Cfig, int
coefficient de pression (moyenne temporelle et spatiale)
1
cP
coefficient de pression locale (moyenne temporelle)
1
CPI 1
coefficient de tourbillons alternés
1
qc2
C coefficient de force pour des éléments infiniment longs
1
n, 009 ct, -
D
diamètre m
d largeur du bâtiment
m
charge horizontale du tablier
N
Fh
force sur l’élément
Fm N
charges
N
&Il 9 &2
charge verticale du tablier
N
FV
force sur la poutre au vent
FI N
force sur la poutre sous le vent
N
FII
fréquence propre (premier mode)
HZ
fo
facteur statistique de crête (pour l’effet de charge)
1
gw
H hauteur d’une colline
m
h hauteur de la construction
m
hauteur de référence
m
bref
hauteur
m
ht
hauteur du véhicule
m
hvl
hauteur du véhicule m
hll2
intensité de turbulence
1
Ill
k coefficient de réduction pour des éléments
1
P
facteur d’échelle de la loi logarythmique 1
kl, Q
facteur d’échelle de la loi en puissance 1
kP* 20
coefficient de réduction
1
bd
k coefficient d’écran
X 1
L
longueur de turbulence m
demi-longueur d’une colline
m
LH
1 longueur d’un élément
m
longueur d’un pont m
lB
1
longueur d’un véhicule m
V
m masse
QI
passe par unité de longueur
mi wm
N
période de. year
vitesse réduite. m/S
Q
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Symbole Grandeur
nité
pression dynamique Pa
. 4
pression dynamique réduite Pa
4x
pression dynamique critique au sommet de la construction
Pa
4hcr
pression dynamique de référence Pa
4ref
pression dynamique de période de retour de N
Pa
dl9
R réponse en résonance
1
Re
nombre de Reynolds 1
s, s’ coefficients d’énergie spectrale
1
SC
nombre de Scruton
1
Sr
nombre de Strouhal
1
T durée de moyennage
S
V vitesse du vent
m/S
vitesse critique du vent au sommet de la construction
vhcr m/S
vitesse de pointe du vent
I?d
vpeak
vitesse de référence du vent
Vref m/S
vitesse du vent à une hauteur z au-dessus du sol
lYl/S
vz
W force due au vent
N
valeur moyenne de l’effet de changement
1
Wm
valeur de pointe de l’effet de changement
1
wP
W force due au vent par unité d’aire
Pa
force due au vent par unité de longueur
WL Nlm
x distance
m
amplitude maximale d’une construction
m
Y0
z hauteur au-dessus du sol
m
paramètre de rugosite du terrain
20 m
0
a angle de pente de la toiture
exposant
1
P
coefficient de sécurité partiel
n/v 1
coefficient de w,rrvitesse>>
1
4
s flèche moyenne
m
coefficient d’amortissement
1
c
coefficient d’amortissement aérodynamique
1
5 aer
coefficient d’amortissement structural
1
c str
.
masse volumique de l’air
kg/ms
Pair
masse volumique moyenne de l’enveloppe structurale du bâtiment
kg/ms
Pbldg
effet de charge quadratique moyenne
1
ow
V rapport cyclique
Hz
rapport du déplacement modal de la construction au point
i à l’amplitude maximale de la 1
@i
construction
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
@ ISO
OS0 4354: 1997(F)
4 Actions du vent
Les actions du vent à considérer dans le calcul d’une construction peuvent produire
a) des forces excessives ou une instabilité dans la construction ou dans ses éléments porteurs;
b) une flèche ou une déformation excessive de la construction ou de ses éléments;
c) des forces dynamiques répétées causant la fatigue des éléments porteurs;
d) une instabilité aéroélastique au cours de laquelle le mouvement de la construction soumise au vent produit des
forces aérodynamiques accroissant le mouvement;
e) des mouvements dynamiques excessifs occasionnant l’inconfort ou l’inquiétude des occupants ou des
passants.
5 Force due au vent par unité de surface
Pour les actions énumérées dans l’article 4 a), b), c) et e), les forces dues au vent par unité de surface sont
déterminées, en principe, a partir d’une relation de la forme générale suivante:
. . .
w = !hef l cexp l cfig l cdyn (1)
La force due au vent par unité de surface est supposée s’appliquer statiquement dans une direction perpendiculaire
à la surface de construction ou de l’élément de construction sauf spécification contraire, par exemple avec des
forces tangentielles de frottement. Les forces intérieures aussi bien qu’extérieures sont à prendre en compte.
Les effets du vent sont à considérer pour toutes les directions.
Pour certaines constructions, il peut s’avérer utile de présenter les forces dues au vent par leurs résultantes. Ces
résultantes doivent comporter les actions dans le sens du vent (trainée), dans la direction perpendiculaire au vent
(portante), de torsion et de renversement. II peut s’avérer nécessaire de recourir à différentes amplitudes et
distributions de la force due au vent pour évaluer les différentes actions décrites à l’article 4 a), b), c) et e).
6 Pression dynamique de référence, 4ref
La pression dynamique est définie par l’expression:
La pression dynamique de référence, qref, est normalement la valeur de la pression dynamique spécifiée pour la
région géographique où est située la construction. Elle correspond à des conditions de référence relatives à
l’exposition (rugosité, hauteur et topographie), à la durée d’intégration sur laquelle elle est définie et a sa probabilité
annuelle d’occurrence (ou sa période de retour). Dans certaines situations, la pression dynamique de référence
peut être spécifiée comme fonction de la direction du vent.
Les méthodes d’analyse et les valeurs recommandées sont données pour information à l’annexe B.
Dans certains cas, des cas de charge critiques peuvent apparaître pour des valeurs de 4 différentes de celle
spécifiée ci-dessus. Ces valeurs critiques de 4 (correspondant à une certaine hauteur h) sont notées qhcr et se
substituent à qref. Ces cas sont discutés en annexe E.
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
@ ISO
SO 4354:1997(F)
7 Coefficient d’exposition, Cexp
.
Le coefficient d’exposition rend compte de la variation de la pression dynamique sur le site de la construction, due
aux facteurs suivants:
a) la hauteur au-dessus du sol;
b) la rugosité du terrain;
c) sur terrain accidenté, la forme et la pente des contours du sol.
Les valeurs du coefficient d’exposition peuvent varier selon la direction du vent.
Les valeurs recommandées pour le coefficient d’exposition sont données pour information à l’annexe C.
8 Coefficient aérodynamique de forme, Cfig
Le coefficient aérodynamique de forme est le rapport entre une pression aérodynamique agissant sur la surface de
la construction et une pression dynamique. Cette dernière est normalement le produit du coefficient d’exposition par
la pression dynamique de référence.
Le coefficient aérodynamique de forme correspond normalement à la valeur moyenne (moyenne temporelle) des
pressions mais dans certaines applications (par exemple lorsque la valeur moyenne est très petite) elle peut
correspondre à d’autres valeurs statiques, par exemple à la valeur maximale ou à la moyenne quadratique de la
pression. II peut s’agir de la pression en un point, d’une résultante ou d’une pression moyenne pour toute une
surface. Ce coefficient dépend de la géométrie et de la forme de la construction, de l’exposition, de l’angle
d’incidence du vent, du nombre de’Reynolds et de la durée d’intégration sur laquelle est définie la moyenne.
Les constructions fermées connaissent des pressions internes déterminées par la dimension et la répartition des
ouvertures et par toute pressurisation, mécanique ou autre. Pour en tenir compte, on doit combiner les coefficients
aérodynamiques correspondant aux pressions externes avec ceux correspondant aux pressions internes.
Les facteurs de forme aérodynamique peuvent être déterminés à partir d’une des sources suivantes:
a) annexe D;
b) essais appropriés en soufflerie comme décrit à l’annexe D;
c) autres codes ou normes dans la mesure où les valeurs sont adaptées convenablement en ce qui concerne la
période d’intégration sur laquelle est définie la moyenne et l’exposition, et dans la mesure où il est tenu compte
d’un coefficient d’effet dynamique approprié.
9 Coefficient d’effet ‘dynamique, Cdyn
Le coefficient d’effet dynamique tient compte des actions du vent suivantes:
a) pressions fluctuantes dues aux rafales aléatoires du vent agissant sur un intervalle de temps plus court que la
période d’intégration sur laquelle est définie la pression dynamique de référence et agissant sur tout ou partie
de la surface de la construction;
b) pressions fluctuantes dans le sillage de construction (forces dues au détachement des tourbillons) qui
produisent des forces résultantes transversalement au vent, ainsi qu’en torsion et longitudinalement; et
c) pressions fluctuantes engendrées par le mouvement de la construction dû au vent.
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
0 ISO
ISO4354:1997(F)
Des informations sur ces effets et les valeurs adéquates du coefficient d’effet dynamique sont données pour
information a l’annexe E.
La résonance peut amplifier l’effet de ces forces sur certaines constructions sensibles au vent. Ces constructions se
caractérisent par leur légèreté, leur flexibilité et leur faible niveau d’amortissement structural. Des indications
concernant les caractéristiques des constructions sensibles au vent sont données à l’annexe E.
10 Critère pour l’instabilité aéroélastique
Pour les constructions soumises à des actions de vent du type visé dans l’article 4 d), c’est-à-dire causant une
instabilité aéroélastique, il devra être montré que le comportement de la construction sans application d’un
coefficient de sécurité est acceptable jusqu’à une valeur de vitesse de vent sensiblement supérieure à vref. En
l’absence d’autres méthodes d’étude, cette valeur sera prise égale à ,/g-vrf l Dans cette formule, yw est le
coefficient de sécurité habituel et vref est la vitesse du vent de calcul de référence (correspondant à qref défini à
l’article 6). Cette question est traitée à l’annexe E.
11 Méthodes d’analyse
Deux méthodes de calcul ou niveaux d’analyse sont présentées dans la présente Norme internationale sous
l’appellation de ((méthode simplifiée>> et <
recommandées, pour certaines constructions sensibles au vent.
La méthode simplifiée pour l’estimation des charges dues au vent est décrite à l’annexe A. Elle indique des valeurs
le coefficient aérodynamique Cfig et le coefficient d’effet dynamique
simplifiées pour le coefficient d’exposition Cexp,
Cdyn, cohérentes avec celles des annexes C, D et E. Cette méthode est destinée au calcul des revêtements
extérieurs de la plupart des constructions habituelles. Elle peut également être employée pour le calcul des
structures des constructions satisfaisant à l’ensemble des critères donnés à l’annexe A.
Dans la méthode détaillée d’estimation des charges dues au vent, les valeurs appropriées du coefficient
d’exposition, du coefficient aérodynamique et du coefficient d’effet dynamique sont données aux annexes C, D et E.
Cette méthode est particulièrement utile pour déterminer la réponse dynamique de la construction, l’influence d’une
exposition inhabituelle et les caractéristiques de formes aérodynamiques plus complexes.
Les constructions sensibles au vent comprennent celles qui sont particulièrement flexibles, élancées, légères ou
élevées. Une géométrie inhabituelle peut également provoquer un effet du vent d’une importance inattendue. Dans
ces cas précis des études supplémentaires menées par un expert dans ce domaine sont recommandées et peuvent
comporter des essais en soufflerie. Ces essais peuvent être utilisés pour connaître en détail les actions d’ensemble
du vent sur les structures et la distribution des pressions extérieures locales. Des précisions concernant les
méthodes d’essai appropriées sont données à l’annexe D.
D’autres méthodes d’analyse que celles recommandées dans cette forme peuvent être autorisées, à condition qu’il
soit démontré que le niveau de sécurité atteint est en général équivalent à celui obtenu avec la présente Norme
internationale. Des commentaires concernant le niveau de sécurité sont données à l’annexe F.
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 4354:1997(F)
Annexe A
(informative)
Méthode Si~mplifiée d’analyse
A.1 Critères
La méthode simplifiée est destinée au calcul des revêtements extérieurs de la plupart des constructions normales.
Elle peut également être utilisée pour le calcul du système structural principal des constructions remplissant tous les
critères suivants.
La hauteur au-dessus du sol de la construction est inférieure à 15 m.
a)
b) La construction n’est pas anormalement exposée dans une quelconque direction du vent, c’est-à-dire qu’elle
n’est pas située à proximité du sommet d’une colline ou d’un promontoire.
La construction est relativement rigide. Pour les batiments habitables, les déformations sous les charges dues
c)
au vent, calculées selon la méthode simplifiée, sont inférieures à 1/500 de la hauteur de la structure ou de la
portée. Pour des structures industrielles (par exemple les cheminées), des déformations plus grandes peuvent
être acceptables selon les exigences de service.
A.2 Relation générale
La relation générale permettant de déterminer la charge due au vent par unité de surface est donnée par l’équation
(1) (voir article 5):
w = Bref l cexp l cfig l Cdyn
Les valeurs des coefficients à utiliser sont données ci-dessous.
A.3 Pression dynamique de référence, qref
Elle est définie à l’annexe B, pour une région donnée.
A.4 Coefficient d’exposition, Cexp
II est déterminé à partir du tableau A.1 pour chaque gamme de hauteurs concernées.
Dans les sites côtiers ou particulièrement exposés, s’ils sont plats et dégagés, il convient d’augmenter les valeurs
de Cexp données au tableau A.1 en les multipliant par un facteur. Ce facteur est normalement de 1,2 à 1,4. La valeur
de 1,3 est recommandée si l’on ne dispose pas d’informations détaillées.
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Tableau A.1 - Coefficient d’exposition, Cex, - Méthode simplifiée
Calcul de la structure
35
Calcul des revêtements ext&ieurs
45
55
65chs 80
80
I
A.5 Combinaison du coefficient aérodynamique de forme et du coefficient d’effet
dynamique, cfigcdyn
Les charges combinées dues au vent sur les faces externes et internes sont à calculer à partir du coefficient
combind suivant:
. . . (A.l)
(~fig~dynhnb = (cfi&dyn)ext - (~fig~dynhnt
A.5.1 Murs et toitures
Le produit du coefficient aérodynamique de forme intérieur par le coefficient d’effet dynamique (cfigcdyn)i”t est
donné dans le tableau A.2.
Tableau A.2 - Pressions intérieures, coefficients de forme et coefficients d’effet dynamique
Type de structure
Cfig, int Gyn, int (Cfi&ynhnt
Bâtiments comportant de grandes ouvertures
(par exemple, hangar dont un côté est ouvert; bâtiments industriels dotés
de portes de dechargement ou ventilateurs ayant une probabilite elevee ZiI 0,7 2 AI 1,4
d’etre ouverts; grandes fenêtres vitrees exposées au risque d’être endom-
magees par des debris)
BMiments comportant des ouvertures non uniformément réparties
représentant moins de 1 Oh de la surface totale I?I 0,7 1 ck 0,7
(par exemple, la plupart des batiments clos comportant des fenêtres et des
portes)
Bâtiments ne prdsentant pas de grandes ouvertures mais ayant de
petites ouvertures représentant le 0,l % environ de la surface totale 0 1
0
- 0,3 1 - 0,3
(par exemple, la plupart des batiments de grande hauteur qui, par nature,
sont rendus étanches à l’air et ventiles mécaniquement et, plus rarement,
des batiments bas, tels que les magasins sans fen&tres dotes de
syst&nes de portes conçus pour resister au vent)
Pour les bâtiments peu élevés avec des toitures, terrasses ou des toitures à deux versants, le produit du coefficient
aérodynamique de forme extérieur par le coefficient d’effet dynamique (cfiscd&efi est présenté aux figures A.1 ’ A.2
et A.3.
Il convient de calculer les revêtements extérieurs, les fixations, les éléments porteurs secondaires (poutrelles et
pannes) et les éléments de toiture ou de mur, en utilisant les coefficients donnés à la figure A.2 pour les murs et à la
figure A.3 pour les toitures. Des réductions sont applicables lorsque les surfaces concernées ont des aires plus
importantes.
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO4354:1997(F)
L
Hauteur de référence, II,,~
Surfaces des murs et toitures
Figure A.1 -
l-
I >
I I
I I
I I
2
50 100
20
2 5 10
0 1
Aire, m2
Valeurs de (CfQcdyn)ext pour les bâtiments peu élevés - Murs
Figure A.2 -
. .
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 4354:1997( F) @ ISO
x
QI
^c
h -5
tY
.E
22
0- 01"""1
0 1 2 5 10 20 50 100 0 1 2 5 10 20 50 100
Aire, m2 Aire, m2
1) Les coefficients relatifs aux auvents comprennent les
contributions des deux surf aces superieure et inférieure.
2) s et F sont applicables aussi bien aux toitures qu’aux auvents.
a) O'œ arlO*
b) 0'. ar30'
x
a4
-2
s -4
z
s
22
-3
i
0
Toutes régions
2 5 10 20 50 100
Aire, m*
cl 30’ = a s 4s’
Figure A.3 - Valeurs de (cfj&d&fi pour les bâtiments peu élevés - Toitures
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Pour l’estimation des charges destinées au dimensionnement des fondations et des semelles, à l’exclusion des
ancrages, il est possible de n’utiliser que 70 % des valeurs de (Cfi&j&~ ci-dessous.
.
L’aire en abscisse des graphiques est celle des surfaces considérées pour le dimensionnement, appartenant à la
zone spécifiée.
La hauteur de référence h,,f pour le calcul des pressions, est mesurée à mi-hauteur de la toiture, mais ne peut être
inférieure à 6 m.
& est la plus petite des deux valeurs suivantes: 10 % de la plus petite dimension horizontale ou 40 % de la hauteur
2 1 m et dx 2 4 % de la plus petite dimension horizontale.
h. En outre, k
Les coefficients donnés dans le diagramme concernant les charpentes ne peuvent être utilisés que dans le cas où
deux faces au moins, de toiture ou de paroi, participent, à l’action et seulement pour estimer la charge sur les
charpentes rigides, le soulèvement d’ensemble de la toiture, le glissement ou le renversement. Le calcul doit
considérer toutes les directions du vent.
Pour l’estimation des charges destinées au dimensionnement des fondations et des semelles à l’exclusion des
ancrages, il est possible de n’utiliser que 70 % des valeurs cfQc@” ci-dessus.
Le bâtiment doit être calculé pour toutes les directions de vent. Chacun des coins doit, à tour de rôle, être considéré
comme le coin au vent indiqué sur la figure. Pour toutes les pentes de toitures, le cas A et le cas Bl doivent être
considérés comme deux cas de charges indépendants. Lorsque la pente de la toiture est égale ou supérieure a 20°,
un troisième cas de charge (B2; cf. deuxième ligne du tableau correspondant au cas B) doit être également
considéré.
La valeur de Ay est la plus grande des deux valeurs suivantes: 6 m ou 2 k.
Tableau A.3 - Valeurs de (Cfigc@& pour le cas de charge A:
Vents sensiblement perpendiculaires au faîte
.
Surface du bâtiment
Pente de la toiture
3E 4E
1 2 3 4 IE 2E
a
- 1,3 - 0,7 -0,55 1,15 -2 -1 - 0,8
0" à 5O 0,75
-2 - 1,3 - 1,2
2o" 190 - 1,3 - 0,9 - 0,8 1,5
1,3 0,5 -1 - 0,9
30" à45" 1,05 0,4 - 0,8 -0,7
1,05 - 0,7 - 0,7 193 x3 - 0,9 - 0,9
90" 1,05
Tableau A.4 - Valeurs de (CfQCd&fi pour les cas de charges Bl et B2:
Vents sensiblement parallèles au faîte
Pente Pente
Surface Surface du du bâtiment bâtiment
Cas Cas de de charge charge de de la la toiture toiture
a a
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 IE IE 2E 2E 3E 3E 4E 4E 5E 5E 6E 6E
!
1 1
Bl Bl <20" <20" 0 0 - - 1,3 1,3 -0,7 -0,7 0 0 0,75 0,75 -0,55 -0,55 0 0 -2 -2 -1 -1 0 0 -1,15 -1,15 -0,6 -0,6
82 82 2 2 20" 20" -0,65 -0,65 -1,3 -1,3 -0,7 -0,7 -0,85 -0,85 0 0 0 0 -0,9 -0,9 -2 -2 -1 -1 -0,9 -0,9 0 0 0 0
k
A.5.2 Charpentes
La figure A.4 montre les directions du vent qui doivent être prises en compte sur les surfaces des charpentes des
bâtiments peu élevés.
11
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO4354:1997(F)
Y
-\L
/-
B
Direction
du vent
Figure A.4 - Vent sur les surfaces des charpentes
A.6 Coefficient aérodynamique de forme: autres constructions et éléments de
construction
Pour les autres formes de construction et éléments de construction, la valeur des coefficients aérodynamiques de
forme est donnée à l’annexe D, pour les pressions externes et internes.
A.7 Coefficient d’effet dynamique, Cdyn
Si le coefficient d’effet dynamique n’est pas donné en même temps que le coefficient aérodynamique de forme, sa
valeur doit être prise comme suit:
pour le revêtement extérieur: 25
I
pour la structure primaire: 2
(ancrages compris)
1,4
pour les fondations et les semelle&
2) Voir annexe E.
12
---------------------- Page: 16 ----------------------
@ ISO
ISO 4354:1997(F)
Annexe B
(informative)
Pression dynamique de référence, qfef
B.1 Ghéralités
La présente annexe recommande des méthodes permettant de déterminer la pression dynamique de référence,
qref, utilisée pour le calcul de la charge au vent, W, comme indiqué à l‘article 5. La pression dynamique de référence
devrait être calculée à partir de données météorologiques recueillies pendant un certain nombre d’années dans la
région considérée. La nature exacte de ces données varie d’un pays à l’autre. Dans certains cas, les données
mesurées sont de même nature que la pression dynamique elle-même mais, le plus souvent il s’agit d’une mesure
de vitesse du vent [voir équation (2)]. De plus, les mesurages diffèrent souvent des conditions utilisées dans la
présente Norme internationale, soit 10 m au-dessus d’un terrain de rase campagnes) et un temps d’intégration de
10 min pour la mesure de la vitesse moyenne. Par exemple, dans certains pays, les données mesurées
correspondent à des vitesses de pointe relatives à des rafales de courte durée alors que dans d’autres, il s’agit de
vitesses moyennes intégrées sur des périodes allant de 1 min à 1 h. II est donc nécessaire de recourir à des
méthodes permettant de mettre en accord ces données avec les bases retenues. Ces méthodes sont détaillées ci-
dessous.
B.2 Définition de 4ref
La pression dynamique de référence qref utilisée dans la présente Norme .internationale, comme indiqué à l’article 6,
correspond à la pression dynamique moyenne en rase campagne, à une hauteur équivalente de 10 m, intégrée sur
une période d’environ 10 min et de période de retour égale à 50 ans. Elle a une probabilité annuelle d’être observée
ou dépassée de 0,02 et correspond à la vitesse maximale du vent la plus probable au cours d’une période de 50
ans. Une période de cet ordre est traditionnellement retenue pour les calculs de charges dues au vent. (Dans
certaines circonstances, elle peut être apparentée à une durée de vie nominale ou période d’utilisation de la
construction.)
Le vent près de la surface de la terre présentant des turbulences et des rafales, l’utilisation d’une pression
dynamique moyenne sur 10 min permet de donner une définition stable du vent sur une zone plus étendue que celle
de la construction et sur une période plus longue que le (> de la construction.
Les valeurs de Bref pour la région d’application sont données dans le tableau B.l, lorsque la présente Norme
internationale est utilisée comme modèle pour
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.