ISO 4354:1997

NORME ISO
INTERNATIONALE
Premiére édition
1997-07-01
Actions du vent sur les structures
Wind actions on structures
Numéro de référence
ISO 4354: 1997(F)
IlSO 4354: 1997(F)
Page
Sommaire
Domaine d’application .
Référence normative .
.....................................................................................
Symboles
Actions du vent .
....................................... 4
Force due au vent par unité de surface
....................................... 4
Pression dynamique de référence, qref
Coefficient d’exposition, CeXp .
Coefficient aérodynamique de forme, cfig .
.............................................
Coefficient d’effet dynamique, cdy”
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 6
10 Critère pour l’instabilité aéroélastique
11 Méthodes d’analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
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
E Coefficient d’effet dynamique, &y” .
.....................................................
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
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
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
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)
OS0 4354: 1997(F) @ ISO
Symbole Grandeur
Unité
coefficient de traînée (coefficient de force dans la direction du vent)
CD
coefficient d’effet dynamique
%J
coefficient d’exposition 1
Cexp
coefficient d’exposition modifié
Cexp, mod
coefficient de force
cf
coefficient aérodynamique de forme
ctig
coefficient de forme extérieur
Cfig, ext
coefficient de forme intérieur
Cfig, int
coefficient de pression (moyenne temporelle et spatiale)
cP
coefficient de pression locale (moyenne temporelle)
CPI 1
coefficient de tourbillons alternés
qc2
C coefficient de force pour des éléments infiniment longs
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)
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
Ill
k coefficient de réduction pour des éléments
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
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
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
@ ISO
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
Re
nombre de Reynolds 1
s, s’ coefficients d’énergie spectrale
SC
nombre de Scruton
Sr
nombre de Strouhal
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
Wm
valeur de pointe de l’effet de changement
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
a angle de pente de la toiture
exposant
P
coefficient de sécurité partiel
n/v 1
coefficient de w,rrvitesse>>
s flèche moyenne
m
coefficient d’amortissement
c
coefficient d’amortissement aérodynamique
5 aer
coefficient d’amortissement structural
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
ow
V rapport cyclique
Hz
rapport du déplacement modal de la construction au point
i à l’amplitude maximale de la 1
@i
construction
@ 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.
@ 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.
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.
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.
@ ISO
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
- 0,3 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.
ISO4354:1997(F)
L
Hauteur de référence, II,,~
Surfaces des murs et toitures
Figure A.1 -
l-
I >
I I
I I
I I
50 100
2 5 10
0 1
Aire, m2
Valeurs de (CfQcdyn)ext pour les bâtiments peu élevés - Murs
Figure A.2 -
. .
x
QI
^c
h -5
tY
.E
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
-3
i
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
@ ISO
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.
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.
@ ISO
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 une norme nationale.
Tableau B.1 - Pressions dynamiques de référence
Pression dynamique Vitesse du vent
m/S
kPa
Période de retour, N
Localisation
années
10 100
ht?f’)
4mf ‘1
ww
wo)
I
NOTE - Valeurs à indiquer dans ce tableau lorsque la présente Norme internationale est utilisée comme modéle pour une
norme nationale
1) II est recommandé de prendre comme valeur minimale 0,3 kPa.
Pour la définition, voir le Guide des instruments métrologiques et des méthodes d’observation. no 8, Genève: OMM, 1983,
3)
article 6.6.2.
ISO4354:1997(F) 0 ISO
La pression dynamique de référence sur des périodes de retour autres que la valeur de 50 ans adoptée peut être
calculée à partir de l’expression suivante:
q(N) = 4(10) + [q(lOO) - q(1 0)] [(In N/ln 10). l]
. . . (B.l)
où N est la période de retour en années.
La pression dynamique pour la période de chantier de construction peut être obtenue en consultant les autorités
locales chargées de la météorologie.
Dans certains sites, la pression dynamique de reférence peut varier significativement avec la direction du vent du
fait de la topographie, de la rugosité du terrain et de l’existence de vents dominants: dans ces cas la pression
dynamique de référence peut être spécifiée pour chaque direction de vent et devrait être illustrée par une carte de la
région concernée.
B,3 Vitesse du vent et durée d’intégration de la moyenne
II peut s’avérer nécessaire dans certains pays d’utiliser d’autres mesures de la vitesse du vent et dans ces
conditions il faut effectuer les corrections appropriées. A titre indicatif, les vitesses du vent calculées sur diverses
durées d’intégration correspondant à plusieurs valeurs de qref sont données dans le tableau 8.2. (Ceci permet la
comparaison avec d’autres codes.)
Tableau B.2 - Relation entre la pression dynamique de référence, qref, et les vitesses de pointe du vent sur
de courts intervalles de temps, en rase campagne et & une hauteur équivalente de 10 m
4ref’)
vpeak
kPa m/S
Dur& d’intégration de la moyenne
10 min 10 min lh 1 min (ou «fastest mile,,) 3s
03 21 22,4 27 33
094 25 25,8 31 39
095 27 28,9 35 43
096 30 31,6 38 47
097 32 34,2 41 51
0’8 35 36,5 44 55
099 37 38,7 47 58
190 39 40,8 50 61
1’1 41 42,8 52 64
12 43 497 54 67
193 44 46,5 56 70
1’4 46 48,3 58 73
195 48 50,o 61 75
NOTE - Des valeurs intermbdiaires peuvent &re obtenues par interpolation.
1) Masse volumique de l’air, Pair = 1,2 kg/m3.
B.4 Masse volumique de l’air
Une valeur représentative de la masse volumique de l’air utilisée dans le calcul de la pression dynamique est
1,2 kg/ms mais elle varie selon l’altitude et est fonction de la température et de la pression attendue dans la région
pendant une tempête de vent. Une valeur acceptable peut être obtenue auprès d’une organisation météorologique
connaissant la région.
0 ISO ISO 4354: 1997(F)
8.5 Méthodes d’analyse
Pour déterminer la pression dynamique de référence, il convient normalement d’utiliser les méthodes d’analyse des
.
valeurs extrêmes. Les différentes étapes de la méthode sont les suivantes.
a) Les valeurs maximales annuelles de la pression dynamique (ou de la vitesse) sont déterminées à partir des
données de chacune des années d‘enregistrement. Les valeurs moyennes sur 10 min sont préférées.
b) Les valeurs de vitesse ou de pression dynamique sont corrigées en fonction de l’exposition et du temps
d’intégration sur lequel sont calculées les moyennes; s’il s’agit de vitesses, les valeurs corrigées sont
transformées en pression dynamique.
c) Les valeurs extrêmes annuelles sont traitées selon les méthodes classiques d’analyse des valeurs extrêmes,
décrites dans la littérature. Pour cela, la distribution de Fisher-Tippet type 1 est recommandée.
d) À partir de la distribution statistique s’ajustant le mieux aux données, on détermine la pression dynamique de
référence correspondant à la probabilité annuelle égale a 1/50 ou a une autre valeur.
II existe d’autres méthodes permettant de déterminer les valeurs extrêmes, par exemple à partir du taux
d’occurrence de tempêtes isolées ou d’une population apparentée; ces méthodes peuvent également être utilisées.
II peut être nécessaire de traiter d’une façon particulière les valeurs extrêmes des régions sujettes aux cyclones
tropicaux.
B.6 Propriétés de la turbulence du vent
D’autres propriétés du vent, telles que l’intensité, la densité spectrale et l’échelle de la turbulence sont nécessaires
pour établir la charge due au vent. Ces propriétés sont décrites à l’annexe E dans le contexte dans lequel elles sont
nécessaires.
8.7 Tornades et orages
La présente Norme internationale ne traite pas des effets particuliers des tornades et des orages. Le rapport entre
vitesse de pointe et vitesse moyenne adopté ici pour le calcul de Cdyn n’est pas applicable aux régions dominées
par les tornades et orages.
@ ISO
Annexe C
(informative)
Coefficient d’exposition, CexP
C.1 Généralités
Le coefficient d’exposition utilisé dans la présente Norme internationale, et défini à l’article 7, décrit la variation de la
pression dynamique de référence en fonction de la hauteur, de la rugosité du terrain et de la topographie.
C.2 Profils du vent sur terrain plat
D’un point de vue aérodynamique, la rugosité du terrain est décrite par le paramètre de rugosité a, qui caractérise
la dimension et la répartition des obstacles autour et au-dessus desquels souffle le vent. Des terrains plats
représentatifs et leur paramètre de rugosité sont illustrés à la figure C.l et décrits au tableau CA, lesquels montrent
que des terrains caractéristiques peuvent correspondre à toute une gamme de valeurs du paramètre de rugosité.
Des valeurs du paramètre de rugosité autres que celles indiquées dans le tableau C.l peuvent être adoptées si
elles paraissent plus appropriées.
Tableau C.l - Terrains plats représentatifs et caractéristiques correspondantes
Profil logarithmique Profil de loi en puissance
Description
Paramètre de rugosité Facteur d’échelle Exposant Facteur d’échelle
du terrain m
P
kl, q) %
zo Jo
.
Mer houleuse 194
0,003 0,021 0,ll
Rase campagne11
0,14 190
O,O3 0,030
Banlieues, zones
0,041 0,22 03
boisées
Centre ville 0,31 0,16
3 0,058
NOTE - Profils alignés à 30 m de hauteur.
1) Valeurs recommandees pour utilisation normale.
Le coefficient d’exposition à la hauteur Z, recommandé dans la présente Norme internationale, est défini soit par un
profil logarithmique soit par un profil de loi en puissance. Le profil logarithmique est donné par l’expression:
c . . . (C.1)
ew, z = 4 z() [WZO)]
dans laquelle k 1, zo prend les valeurs indiquées dans le tableau C.l pour différents terrains et paramètres de rugosité
Ce profil peut être étroitement approché par un profil de loi en puissance donné par l’expression:
. . . (C.2)
c
= $, z(J (41 OPB
exp, z
dans laquelle p et k, zo dépendent de la rugosité du sol et sont donnés dans le tableau C.l.
#
@ ISO
F
2 I
-
g 0,4 -
m
*ru
u
?J
2 0,3 -
ru
d
4 02 -
c
.-
%
c
OJ
Pleine mer Rase campagne
Banlieues, zones boisées Centre ville
I I
m I 1
0 c
0,001 0,Ol oa1 1
Paramètre de rugosité, z,, m
1) Exposant de la loi en puissance, /3 = /,,
Figure C.1 - Variation de la vitesse moyenne du vent avec la hauteur sur terrains rugueux
II convient de noter que ces deux profils peuvent être alignés étroitement pour toute gamme donnée de hauteurs en
utilisant l’expression:
. . . (C.3)
où ~1 est une hauteur représentative (30 m, ou la hauteur moyenne de la construction est en général appropriée).
C.3 Changement de rugosité
Pour la gamme des hauteurs concernant la plupart des constructions, l’effet d’une nouvelle rugosité sur
l’écoulement n’est pleinement établi qu’après que le vent ait parcouru une distance d’environ 5 km au-dessus de
cette nouvelle rugosité. Dès lors, la diminution de la vitesse du vent correspondant au passage à un terrain plus
rugueux, ne devrait être admise que si ce terrain s’étend sur cette distance, ou si des formules appropriées,
traduisant l’effet d’un changement de rugosité, sont utilisées.
@ ISO
OSO4354:1997( F)
C.4 Survitesse au-dessus des collines et des escarpements
L’accroissement de la vitesse moyenne du vent au-dessus des collines et des escarpements est un facteur
important pour les constructions situées en terrain vallonné ou accidenté. Le coefficient d’exposition à la hauteur z
est égal à celui existant sur un terrain plat multiplié par un facteur (1 + A,!$)* où A& est le ((coefficient de survitesse»
de la vitesse moyenne du vent.
Ceci est illustré par la figure C.2. A proximité du sommet et à une distance 1x1~ k&H, le coefficient d’exposition
devient:
. . . (C.4)
cxp,mod =c*xp,~[l+~~,m~(l-~)e +dlH)l2
où
C exp, z est le coefficient d’exposition sur terrain plat donné par équation (C.l) ou (C.2);
As z ma est le coefficient de sutvitesse relatif au sommet à proximité du sol;
s
a est un coefficient de décroissance de la sur-vitesse en fonction de la hauteur.
Les valeurs de a et A& ma dépendent de la forme et de la pente de la colline. Des valeurs représentatives de la
sutvitesse maximum au’sommet des collines sont données dans le tableau C.2 et la définition de la hauteur H et de
la longueur LH de la colline est donnée à la figure C.2.
II convient de noter que la survitesse affecte principalement la vitesse moyenne du vent et non la turbulence. (Des
indications concernant les effets de la survitesse due aux collines sur cdyn sont données en E.2.)
Tableau C.2 - Paramètres relatifs à la survitesse au-dessus de collines peu élevées
kred
Forme de la colline a
4,max
XC0
x>o
Crêtes bidimensionnelles (ou vallées en H négatif) 2 Hi& 3
1’5 1’5
Escarpements bidimensionnels
1,8Hl& 23 4
I
Collines axisymétriques tridimensionnelles 1,6H/L+j 4
195 195
NOTE - Lorsque HI& > O,5, on utilisera HILH = 0,5.
\
z
Z
«Survitesse»
#vitesse»
a) Tcrraln plat b) Colllncs c) Escarpement
Figure C.2 -
Définitions relatives h la «survitesse» du vent au-dessus des différents terrains
@ ISO ISO 4354:1997(F)
Annexe D
(informative)
Coefficient aérodynamique de forme, Cfig
D.l Généralités
est un coefficient aérodynamique sans dimension qui traduit les pressions
Le coefficient de forme, Cfig,
aérodynamiques s’exerçant sur la construction ou ses éléments sous la forme de leur rapport avec la pression
dynamique (normalement 9refCexp) de l’écoulement incident. Normalement le coefficient de forme concerne les
pressions moyennes (moyenne temporelle) mais, dans quelques applications particulières (pour des pressions
perpendiculaires à l’écoulement par exemple, dont la moyenne est faible ou nulle) d’autres mesures statistiques
.telles que la moyenne quadratique, sont utilisées. Ces applications particulières sont indiquées dans le texte. Les
coefficients de forme utilisés dans la présente Norme internationale se divisent en trois catégories.
a) Les coefficients aérodynamiques de forme (coefficients de pression) utilisés pour définir les pressions locales
sur la construction, agissant perpendiculairement à la surface et notés
Cp 1.
b) Les coefficients aérodynamiques de forme (coefficients de force) utilisés pour définir les forces résultantes sur
certaines surfaces de la construction. II s’agit normalement de la simple moyenne spatiale de la composante
des coefficients de pression agissant dans la direction de la force résultante considérée.
c) Les coefficients aérodynamiques de forme définissant des actions résultantes d’ordre supérieur, tels que les
moments et les couples.
Les coefficients des catégories a) et c) sont définis dans l’article où ils sont utilisés.
D.2 Coefficients d’exposition de référence
Les coefficients de forme sont définis avec le coefficient d’exposition qui leur est associé. Le coefficient d’exposition
est calculé normalement pour la même hauteur dans l’écoulement ou pour une hauteur de référence fixée, par
exemple celle du sommet du bâtiment. Dans tous les cas, ainsi que pour les coefficients de force, la hauteur pour
laquelle le coefficient d’exposition doit être calculé, est indiquée dans le paragraphe qui en traite. Pour certaines
pressions locales, le coefficient d’exposition associé au coefficient de forme est calculé pour une hauteur fixée, afin
de simplifier la description numérique de ces coefficients aérodynamiques.
Pour le calcul des éléments de façade et des structures, les pressions agissantes résultent de l’action combinée des
pressions s’exerçant sur les surfaces intérieures et extérieures.
0.3 Méthodes d’essai en soufflerie
Les coefficients de forme devraient normalement être déterminés à partir d’essais effectués sur des maquettes en
soufflerie. Les coefficients dynamiques, Cdyn devraient, si possible, être obtenus également au moyen de ces
essais. Ces souffleries doivent reproduire convenablement les conditions existant en grandeur réelle.
En général, pour les constructions en trois dimensions, il est nécessaire de reproduire les caractéristiques
principales de la couche limite naturelle, c’est-à-dire la variation de sa vitesse moyenne avec la hauteur et la
structure de la turbulence. Dans certains cas, on accepte l’utilisation de facteurs de forme déterminés à partir
d’essais en soufflerie effectués dans un écoulement s’écartant du vent naturel (par exemple dans l’écoulement
0 ISO
Ils0 4354:1997(F)
uniforme des souffleries aéronautiques). Cette approche convient au calcul des sections de grands mâts. Les
coefficients aérodynamiques des formes à arêtes vives ne sont généralement pas sensibles à la vitesse du vent.
Avec les formes arrondies telles que les cylindres, il existe une certaine sensibilité au nombre de Reynolds, ainsi
qu’à la rugosité de surface de la construction et aux caractéristiques de la turbulence.
D.4 Modes de présentation
Pour certaines formes présentant une section courbe, telles que les cheminées, le nombre de Reynolds, ainsi que
l’intensité et l’échelle de la turbulence peuvent avoir des influences significatives. II convient de ne pas oublier ces
influences lors de la définition des valeurs de CQ pour ces formes particulières.
Dans la définition des coefficients de forme utilisés dans la présente Norme internationale, il a été dit qu’ils ne
correspondent qu’aux pressions et aux forces moyennes (moyennes temporelles) ou dans le cas contraire à la
moyenne quadratique si la valeur moyenne est faible. Les fluctuations de l’écoule
...

NORME ISO
INTERNATIONALE
Premiére édition
1997-07-01
Actions du vent sur les structures
Wind actions on structures
Numéro de référence
ISO 4354: 1997(F)
IlSO 4354: 1997(F)
Page
Sommaire
Domaine d’application .
Référence normative .
.....................................................................................
Symboles
Actions du vent .
....................................... 4
Force due au vent par unité de surface
....................................... 4
Pression dynamique de référence, qref
Coefficient d’exposition, CeXp .
Coefficient aérodynamique de forme, cfig .
.............................................
Coefficient d’effet dynamique, cdy”
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 6
10 Critère pour l’instabilité aéroélastique
11 Méthodes d’analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
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
E Coefficient d’effet dynamique, &y” .
.....................................................
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
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
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
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)
OS0 4354: 1997(F) @ ISO
Symbole Grandeur
Unité
coefficient de traînée (coefficient de force dans la direction du vent)
CD
coefficient d’effet dynamique
%J
coefficient d’exposition 1
Cexp
coefficient d’exposition modifié
Cexp, mod
coefficient de force
cf
coefficient aérodynamique de forme
ctig
coefficient de forme extérieur
Cfig, ext
coefficient de forme intérieur
Cfig, int
coefficient de pression (moyenne temporelle et spatiale)
cP
coefficient de pression locale (moyenne temporelle)
CPI 1
coefficient de tourbillons alternés
qc2
C coefficient de force pour des éléments infiniment longs
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)
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
Ill
k coefficient de réduction pour des éléments
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
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
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
@ ISO
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
Re
nombre de Reynolds 1
s, s’ coefficients d’énergie spectrale
SC
nombre de Scruton
Sr
nombre de Strouhal
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
Wm
valeur de pointe de l’effet de changement
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
a angle de pente de la toiture
exposant
P
coefficient de sécurité partiel
n/v 1
coefficient de w,rrvitesse>>
s flèche moyenne
m
coefficient d’amortissement
c
coefficient d’amortissement aérodynamique
5 aer
coefficient d’amortissement structural
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
ow
V rapport cyclique
Hz
rapport du déplacement modal de la construction au point
i à l’amplitude maximale de la 1
@i
construction
@ 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.
@ 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.
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.
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.
@ ISO
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
- 0,3 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.
ISO4354:1997(F)
L
Hauteur de référence, II,,~
Surfaces des murs et toitures
Figure A.1 -
l-
I >
I I
I I
I I
50 100
2 5 10
0 1
Aire, m2
Valeurs de (CfQcdyn)ext pour les bâtiments peu élevés - Murs
Figure A.2 -
. .
x
QI
^c
h -5
tY
.E
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
-3
i
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
@ ISO
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.
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.
@ ISO
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 une norme nationale.
Tableau B.1 - Pressions dynamiques de référence
Pression dynamique Vitesse du vent
m/S
kPa
Période de retour, N
Localisation
années
10 100
ht?f’)
4mf ‘1
ww
wo)
I
NOTE - Valeurs à indiquer dans ce tableau lorsque la présente Norme internationale est utilisée comme modéle pour une
norme nationale
1) II est recommandé de prendre comme valeur minimale 0,3 kPa.
Pour la définition, voir le Guide des instruments métrologiques et des méthodes d’observation. no 8, Genève: OMM, 1983,
3)
article 6.6.2.
ISO4354:1997(F) 0 ISO
La pression dynamique de référence sur des périodes de retour autres que la valeur de 50 ans adoptée peut être
calculée à partir de l’expression suivante:
q(N) = 4(10) + [q(lOO) - q(1 0)] [(In N/ln 10). l]
. . . (B.l)
où N est la période de retour en années.
La pression dynamique pour la période de chantier de construction peut être obtenue en consultant les autorités
locales chargées de la météorologie.
Dans certains sites, la pression dynamique de reférence peut varier significativement avec la direction du vent du
fait de la topographie, de la rugosité du terrain et de l’existence de vents dominants: dans ces cas la pression
dynamique de référence peut être spécifiée pour chaque direction de vent et devrait être illustrée par une carte de la
région concernée.
B,3 Vitesse du vent et durée d’intégration de la moyenne
II peut s’avérer nécessaire dans certains pays d’utiliser d’autres mesures de la vitesse du vent et dans ces
conditions il faut effectuer les corrections appropriées. A titre indicatif, les vitesses du vent calculées sur diverses
durées d’intégration correspondant à plusieurs valeurs de qref sont données dans le tableau 8.2. (Ceci permet la
comparaison avec d’autres codes.)
Tableau B.2 - Relation entre la pression dynamique de référence, qref, et les vitesses de pointe du vent sur
de courts intervalles de temps, en rase campagne et & une hauteur équivalente de 10 m
4ref’)
vpeak
kPa m/S
Dur& d’intégration de la moyenne
10 min 10 min lh 1 min (ou «fastest mile,,) 3s
03 21 22,4 27 33
094 25 25,8 31 39
095 27 28,9 35 43
096 30 31,6 38 47
097 32 34,2 41 51
0’8 35 36,5 44 55
099 37 38,7 47 58
190 39 40,8 50 61
1’1 41 42,8 52 64
12 43 497 54 67
193 44 46,5 56 70
1’4 46 48,3 58 73
195 48 50,o 61 75
NOTE - Des valeurs intermbdiaires peuvent &re obtenues par interpolation.
1) Masse volumique de l’air, Pair = 1,2 kg/m3.
B.4 Masse volumique de l’air
Une valeur représentative de la masse volumique de l’air utilisée dans le calcul de la pression dynamique est
1,2 kg/ms mais elle varie selon l’altitude et est fonction de la température et de la pression attendue dans la région
pendant une tempête de vent. Une valeur acceptable peut être obtenue auprès d’une organisation météorologique
connaissant la région.
0 ISO ISO 4354: 1997(F)
8.5 Méthodes d’analyse
Pour déterminer la pression dynamique de référence, il convient normalement d’utiliser les méthodes d’analyse des
.
valeurs extrêmes. Les différentes étapes de la méthode sont les suivantes.
a) Les valeurs maximales annuelles de la pression dynamique (ou de la vitesse) sont déterminées à partir des
données de chacune des années d‘enregistrement. Les valeurs moyennes sur 10 min sont préférées.
b) Les valeurs de vitesse ou de pression dynamique sont corrigées en fonction de l’exposition et du temps
d’intégration sur lequel sont calculées les moyennes; s’il s’agit de vitesses, les valeurs corrigées sont
transformées en pression dynamique.
c) Les valeurs extrêmes annuelles sont traitées selon les méthodes classiques d’analyse des valeurs extrêmes,
décrites dans la littérature. Pour cela, la distribution de Fisher-Tippet type 1 est recommandée.
d) À partir de la distribution statistique s’ajustant le mieux aux données, on détermine la pression dynamique de
référence correspondant à la probabilité annuelle égale a 1/50 ou a une autre valeur.
II existe d’autres méthodes permettant de déterminer les valeurs extrêmes, par exemple à partir du taux
d’occurrence de tempêtes isolées ou d’une population apparentée; ces méthodes peuvent également être utilisées.
II peut être nécessaire de traiter d’une façon particulière les valeurs extrêmes des régions sujettes aux cyclones
tropicaux.
B.6 Propriétés de la turbulence du vent
D’autres propriétés du vent, telles que l’intensité, la densité spectrale et l’échelle de la turbulence sont nécessaires
pour établir la charge due au vent. Ces propriétés sont décrites à l’annexe E dans le contexte dans lequel elles sont
nécessaires.
8.7 Tornades et orages
La présente Norme internationale ne traite pas des effets particuliers des tornades et des orages. Le rapport entre
vitesse de pointe et vitesse moyenne adopté ici pour le calcul de Cdyn n’est pas applicable aux régions dominées
par les tornades et orages.
@ ISO
Annexe C
(informative)
Coefficient d’exposition, CexP
C.1 Généralités
Le coefficient d’exposition utilisé dans la présente Norme internationale, et défini à l’article 7, décrit la variation de la
pression dynamique de référence en fonction de la hauteur, de la rugosité du terrain et de la topographie.
C.2 Profils du vent sur terrain plat
D’un point de vue aérodynamique, la rugosité du terrain est décrite par le paramètre de rugosité a, qui caractérise
la dimension et la répartition des obstacles autour et au-dessus desquels souffle le vent. Des terrains plats
représentatifs et leur paramètre de rugosité sont illustrés à la figure C.l et décrits au tableau CA, lesquels montrent
que des terrains caractéristiques peuvent correspondre à toute une gamme de valeurs du paramètre de rugosité.
Des valeurs du paramètre de rugosité autres que celles indiquées dans le tableau C.l peuvent être adoptées si
elles paraissent plus appropriées.
Tableau C.l - Terrains plats représentatifs et caractéristiques correspondantes
Profil logarithmique Profil de loi en puissance
Description
Paramètre de rugosité Facteur d’échelle Exposant Facteur d’échelle
du terrain m
P
kl, q) %
zo Jo
.
Mer houleuse 194
0,003 0,021 0,ll
Rase campagne11
0,14 190
O,O3 0,030
Banlieues, zones
0,041 0,22 03
boisées
Centre ville 0,31 0,16
3 0,058
NOTE - Profils alignés à 30 m de hauteur.
1) Valeurs recommandees pour utilisation normale.
Le coefficient d’exposition à la hauteur Z, recommandé dans la présente Norme internationale, est défini soit par un
profil logarithmique soit par un profil de loi en puissance. Le profil logarithmique est donné par l’expression:
c . . . (C.1)
ew, z = 4 z() [WZO)]
dans laquelle k 1, zo prend les valeurs indiquées dans le tableau C.l pour différents terrains et paramètres de rugosité
Ce profil peut être étroitement approché par un profil de loi en puissance donné par l’expression:
. . . (C.2)
c
= $, z(J (41 OPB
exp, z
dans laquelle p et k, zo dépendent de la rugosité du sol et sont donnés dans le tableau C.l.
#
@ ISO
F
2 I
-
g 0,4 -
m
*ru
u
?J
2 0,3 -
ru
d
4 02 -
c
.-
%
c
OJ
Pleine mer Rase campagne
Banlieues, zones boisées Centre ville
I I
m I 1
0 c
0,001 0,Ol oa1 1
Paramètre de rugosité, z,, m
1) Exposant de la loi en puissance, /3 = /,,
Figure C.1 - Variation de la vitesse moyenne du vent avec la hauteur sur terrains rugueux
II convient de noter que ces deux profils peuvent être alignés étroitement pour toute gamme donnée de hauteurs en
utilisant l’expression:
. . . (C.3)
où ~1 est une hauteur représentative (30 m, ou la hauteur moyenne de la construction est en général appropriée).
C.3 Changement de rugosité
Pour la gamme des hauteurs concernant la plupart des constructions, l’effet d’une nouvelle rugosité sur
l’écoulement n’est pleinement établi qu’après que le vent ait parcouru une distance d’environ 5 km au-dessus de
cette nouvelle rugosité. Dès lors, la diminution de la vitesse du vent correspondant au passage à un terrain plus
rugueux, ne devrait être admise que si ce terrain s’étend sur cette distance, ou si des formules appropriées,
traduisant l’effet d’un changement de rugosité, sont utilisées.
@ ISO
OSO4354:1997( F)
C.4 Survitesse au-dessus des collines et des escarpements
L’accroissement de la vitesse moyenne du vent au-dessus des collines et des escarpements est un facteur
important pour les constructions situées en terrain vallonné ou accidenté. Le coefficient d’exposition à la hauteur z
est égal à celui existant sur un terrain plat multiplié par un facteur (1 + A,!$)* où A& est le ((coefficient de survitesse»
de la vitesse moyenne du vent.
Ceci est illustré par la figure C.2. A proximité du sommet et à une distance 1x1~ k&H, le coefficient d’exposition
devient:
. . . (C.4)
cxp,mod =c*xp,~[l+~~,m~(l-~)e +dlH)l2
où
C exp, z est le coefficient d’exposition sur terrain plat donné par équation (C.l) ou (C.2);
As z ma est le coefficient de sutvitesse relatif au sommet à proximité du sol;
s
a est un coefficient de décroissance de la sur-vitesse en fonction de la hauteur.
Les valeurs de a et A& ma dépendent de la forme et de la pente de la colline. Des valeurs représentatives de la
sutvitesse maximum au’sommet des collines sont données dans le tableau C.2 et la définition de la hauteur H et de
la longueur LH de la colline est donnée à la figure C.2.
II convient de noter que la survitesse affecte principalement la vitesse moyenne du vent et non la turbulence. (Des
indications concernant les effets de la survitesse due aux collines sur cdyn sont données en E.2.)
Tableau C.2 - Paramètres relatifs à la survitesse au-dessus de collines peu élevées
kred
Forme de la colline a
4,max
XC0
x>o
Crêtes bidimensionnelles (ou vallées en H négatif) 2 Hi& 3
1’5 1’5
Escarpements bidimensionnels
1,8Hl& 23 4
I
Collines axisymétriques tridimensionnelles 1,6H/L+j 4
195 195
NOTE - Lorsque HI& > O,5, on utilisera HILH = 0,5.
\
z
Z
«Survitesse»
#vitesse»
a) Tcrraln plat b) Colllncs c) Escarpement
Figure C.2 -
Définitions relatives h la «survitesse» du vent au-dessus des différents terrains
@ ISO ISO 4354:1997(F)
Annexe D
(informative)
Coefficient aérodynamique de forme, Cfig
D.l Généralités
est un coefficient aérodynamique sans dimension qui traduit les pressions
Le coefficient de forme, Cfig,
aérodynamiques s’exerçant sur la construction ou ses éléments sous la forme de leur rapport avec la pression
dynamique (normalement 9refCexp) de l’écoulement incident. Normalement le coefficient de forme concerne les
pressions moyennes (moyenne temporelle) mais, dans quelques applications particulières (pour des pressions
perpendiculaires à l’écoulement par exemple, dont la moyenne est faible ou nulle) d’autres mesures statistiques
.telles que la moyenne quadratique, sont utilisées. Ces applications particulières sont indiquées dans le texte. Les
coefficients de forme utilisés dans la présente Norme internationale se divisent en trois catégories.
a) Les coefficients aérodynamiques de forme (coefficients de pression) utilisés pour définir les pressions locales
sur la construction, agissant perpendiculairement à la surface et notés
Cp 1.
b) Les coefficients aérodynamiques de forme (coefficients de force) utilisés pour définir les forces résultantes sur
certaines surfaces de la construction. II s’agit normalement de la simple moyenne spatiale de la composante
des coefficients de pression agissant dans la direction de la force résultante considérée.
c) Les coefficients aérodynamiques de forme définissant des actions résultantes d’ordre supérieur, tels que les
moments et les couples.
Les coefficients des catégories a) et c) sont définis dans l’article où ils sont utilisés.
D.2 Coefficients d’exposition de référence
Les coefficients de forme sont définis avec le coefficient d’exposition qui leur est associé. Le coefficient d’exposition
est calculé normalement pour la même hauteur dans l’écoulement ou pour une hauteur de référence fixée, par
exemple celle du sommet du bâtiment. Dans tous les cas, ainsi que pour les coefficients de force, la hauteur pour
laquelle le coefficient d’exposition doit être calculé, est indiquée dans le paragraphe qui en traite. Pour certaines
pressions locales, le coefficient d’exposition associé au coefficient de forme est calculé pour une hauteur fixée, afin
de simplifier la description numérique de ces coefficients aérodynamiques.
Pour le calcul des éléments de façade et des structures, les pressions agissantes résultent de l’action combinée des
pressions s’exerçant sur les surfaces intérieures et extérieures.
0.3 Méthodes d’essai en soufflerie
Les coefficients de forme devraient normalement être déterminés à partir d’essais effectués sur des maquettes en
soufflerie. Les coefficients dynamiques, Cdyn devraient, si possible, être obtenus également au moyen de ces
essais. Ces souffleries doivent reproduire convenablement les conditions existant en grandeur réelle.
En général, pour les constructions en trois dimensions, il est nécessaire de reproduire les caractéristiques
principales de la couche limite naturelle, c’est-à-dire la variation de sa vitesse moyenne avec la hauteur et la
structure de la turbulence. Dans certains cas, on accepte l’utilisation de facteurs de forme déterminés à partir
d’essais en soufflerie effectués dans un écoulement s’écartant du vent naturel (par exemple dans l’écoulement
0 ISO
Ils0 4354:1997(F)
uniforme des souffleries aéronautiques). Cette approche convient au calcul des sections de grands mâts. Les
coefficients aérodynamiques des formes à arêtes vives ne sont généralement pas sensibles à la vitesse du vent.
Avec les formes arrondies telles que les cylindres, il existe une certaine sensibilité au nombre de Reynolds, ainsi
qu’à la rugosité de surface de la construction et aux caractéristiques de la turbulence.
D.4 Modes de présentation
Pour certaines formes présentant une section courbe, telles que les cheminées, le nombre de Reynolds, ainsi que
l’intensité et l’échelle de la turbulence peuvent avoir des influences significatives. II convient de ne pas oublier ces
influences lors de la définition des valeurs de CQ pour ces formes particulières.
Dans la définition des coefficients de forme utilisés dans la présente Norme internationale, il a été dit qu’ils ne
correspondent qu’aux pressions et aux forces moyennes (moyennes temporelles) ou dans le cas contraire à la
moyenne quadratique si la valeur moyenne est faible. Les fluctuations de l’écoule
...