Objet :
Charges de vent sur les toitures en dôme circulaires selon l'ASCE 7-22
Commentaire :
De nombreuses ressources sont disponibles en complément des normes de calcul, et facilitant le travail des ingénieurs sur l'application de charges latérales dans le cas de charges de vent sur des structures relevant de la norme ASCE 7. Cependant, les ingénieurs peuvent avoir du mal à trouver des ressources similaires pour le chargement de vent sur les structures de type autre que bâtiment. Dans cet article, nous vous expliquons les étapes de calcul et d'application des charges de vent selon l'ASCE 7-22 sur un réservoir circulaire en béton armé avec une toiture en forme de dôme.
Description :
Détermination des charges de vent selon l'ASCE 7-22
Le tableau 29.1-2 de l'ASCE 7-22 [1] décrit les étapes à suivre pour déterminer les charges de vent sur une structure de réservoir circulaire selon le système principal de résistance de la force du vent (MWFRS).
Étape 1 : La catégorie de risque est déterminée à partir du Tableau 1.5-1 [1] en fonction de l'utilisation ou de l'occupation du bâtiment. Les structures en forme de dôme peuvent être utilisées comme entrepôts, ce qui présente un risque relativement faible pour la vie humaine. D'un autre côté, les dômes sont également utilisés pour le calcul des stades de sports, qui peuvent avoir un impact extrêmement élevé sur la vie humaine en cas de rupture.
Étape 2 : Après avoir déterminé la catégorie de risque à partir de l'étape 1, la vitesse de référence du vent (V) est disponible dans les Figs 26.5-1 et 26.5-2 [1]. Ces figures affichent les cartes de la vitesse de rafales aux États-Unis, qui varient selon l'emplacement et la catégorie de risque de la structure. Une interpolation linéaire est permise entre les lignes de contour données.
Étape 3 : Cette étape requiert plusieurs paramètres de charge de vent qui influencent en fin de compte la pression de la charge de vent.
Le facteur de directionnalité du vent (Kd ) du Tableau 26.6-1 [1] est de 1,0 pour les dômes circulaires et les réservoirs ronds.
La catégorie d'exposition est définie en fonction de la topographie, de la végétation et d'autres structures du côté d'exposition au vent, en considérant deux directions du vent. Plus la catégorie d'exposition est élevée (c'est-à-dire la catégorie D), plus la structure peut être exposée.
Le facteur topographique (K-zt) considère la vitesse du vent sur les collines, les faîtages et les escarpements. Cette valeur est calculée dans l'Équation 26.8-1 [1] à l'aide des facteurs K-1, K-2 et K-3 donnés dans la Figure 26.8-1 [1].
K-zt = (1 + K-1K-2K-3)²
Les facteurs K de la Figure 26.8-1 [1] dépendent du terrain, tel que la hauteur de la pente (H), l'espacement entre la crête et le site du bâtiment (x), la hauteur au-dessus du sol (z), etc.
Le Tableau 26.9-1 [1] donne le facteur d'élévation du sol (Ke) basé sur l'élévation de la structure au-dessus du niveau de la mer. Ce facteur peut également être considéré de manière conservatrice à 1,0 pour toutes les élévations.
La classification de revêtement peut être déterminée dans la section 26.2 [1]. Les ouvertures dans la structure peuvent avoir une influence sur cette classification. Dans de nombreux cas de locaux de stockage, la classification de revêtement est considérée comme « fermée ». Pour les stades de sport, cela peut dépendre des ouvertures dans les murs de la structure, de la toiture escamotable, etc.
Selon la classification de l'enveloppe, le coefficient de pression interne (GC-pi) est affiché dans le Tableau 26.13-1 [1] comme une valeur positive et négative pour considérer la pression agissant vers et hors des surfaces internes.
Le facteur de l'effet de rafale (G) dépend de la définition de rigidité de la structure comme rigide ou flexible de la section 26.2 [1]. La fréquence propre fondamentale joue un rôle important dans la détermination de cette classification. Le module complémentaire Analyse modale de RFEM 6 peut être utilisé pour trouver la fréquence propre fondamentale de la structure. La Section 26.11 [1] donne les formules appropriées pour calculer G pour les structures rigides ou flexibles. Autrement, la valeur 0,85 ne peut être utilisée que pour les structures rigides.
Étape 4 : Le coefficient d'exposition à la pression de vitesse (Kz) est disponible dans le Tableau 26.10-1 [1] en fonction de la catégorie d'exposition. Deux valeurs de Kz doivent être déterminées à partir de la hauteur moyenne de la paroi du dôme et de la hauteur moyenne de la toiture du dôme. L'interpolation linéaire peut être utilisée pour les valeurs de hauteur intermédiaire.
Étape 5 : La pression dynamique (q-h) est déterminée à partir de l'Équation 26.10-1 [1].
q-h = 0.00256K-zK-ztK-eV²
Toutes les variables de cette équation ont été déterminées dans les étapes précédentes. Deux valeurs q-h doivent être calculées pour être utilisées dans une étape ultérieure. Le premier sera q-h à la hauteur du centre de gravité du mur et le second à partir de la hauteur moyenne de la toiture en dôme, qui dépend des valeurs de K-z de l'étape 4. La notation de l'indice q-h vs q-z est utilisée de manière interchangeable dans l'équation 26.10-1 [1] selon la pression dynamique évaluée pour les voiles par rapport à la toiture, respectivement.
Étape 6 : Le coefficient de force (Cf) pour les parois d'un dôme isolé dans la Section 29.4.2.1 [1] peut être défini sur 0,63, où h-c/D est compris entre 0,25 et 4,0 avec h-c = hauteur du cylindre et D = diamètre. C-f pour les voiles des dômes groupés est calculé à partir de la Figure 29.4-6 [1].
Étape 7 : Le coefficient de pression extérieure (C-p) pour une toiture en dôme avec un angle de toiture supérieur à 10° est déterminé dans la Figure 27.3-2 [1...