Générer les charges de vent pour un dôme à base circulaire dans RFEM conformément à EN 1991-1-4

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En raison de leur efficacité structurale et de leur valeur économique, les toits en forme de dôme sont souvent utilisés pour des entrepôts ou des stades. Bien que le dôme ait une forme géométrique attrayante, il est encore plus complexe pour l'estimation des charges de vent en raison des effets de Reynolds-Number. Les coefficients de pression externe (c pe ) dépendent du nombre de Reynolds et de l'élancement de la structure. L'EN 1991-1-4 [1] donne des lignes directrices pour l'estimation des charges de vent sur un dôme. La section suivante fournit donc des informations sur la définition de la charge de vent dans RFEM. Les charges de vent sont réparties comme suit dans la structure représentée sur la Figure 01:

  • Charge de vent sur les parois
  • Charge de vent sur le dôme

Charge de vent sur le mur

Pour les surfaces de mur, la charge de vent est déterminée selon [1] le Chapitre 7.9. Il décrit les coefficients de pression externe des cylindres circulaires en fonction du nombre de Reynolds, de la rugosité et de l'élancement. Le nombre de Reynolds est obtenu pour l'entrepôt représenté sur la Figure 01 à une pression vitesse de 0,70 kN/m² à 3,35 · 10 7 . D'après la [7.2] Figure 7.27, les coefficients de pression externe pour le nombre de Reynolds 1,00 · 10 7 sont utilisés approximativement. Ceux-ci sont requis dans RFEM pour définir le facteur de charge en fonction de l'angle de rotation α.

Le type de charge «Charge variable libre» convient pour définir la charge variable le long du périmètre, à l'aide du menu «Insérer» -> «Charges». Les surfaces de mur y sont d'abord sélectionnées et la direction de projection définie. Le vent agissant sur l'axe local z de la surface, la direction de charge doit être ajustée en conséquence. La position de charge doit être sélectionnée de sorte que la projection du plan entoure tous les murs. La pression de vitesse est définie comme la valeur de charge selon [1] le Chapitre 4.5 ou selon le document de demande national. Comme la charge le long du périmètre n'est pas constante, la fonction «Le long du périmètre: Variable ... "est activé. Ainsi, il est possible de définir un facteur de charge le long de la circonférence à n'importe quel angle, facteur de la valeur de charge à partir de la boîte de dialogue précédente. Pour le facteur k α, il est possible d'appliquer directement le coefficient de pression externe (c pe ) pour l'angle respectif. La méthode la plus simple consiste à préparer un document dans Excel, puis à importer les paramètres via l'importation Excel. Avant de confirmer l'entrée, vous devez définir l'axe de rotation et, si nécessaire, l'angle initial.

Figure 01 - Boîte de dialogue pour les charges variables libres

Pour vérifier visuellement les charges appliquées, il est recommandé d'activer la fonction «Répartition des charges» dans le navigateur de résultats (voir la Figure 04). Pour ce contrôle, il suffit de calculer une itération pour le cas de charge correspondant. Cela permet de gagner du temps pour les grandes structures avec un maillage fin. La précision de la distribution des charges dépend du maillage EF. Plus le maillage EF est fin, plus les valeurs de charge sont précises.

Charge de vent sur le dôme

Le chapitre 7.2.8 de [1] précise les coefficients de pression externe des dômes à plan de sol rectangulaire et circulaire. Pour ces derniers, les coefficients de pression externe doivent être considérés comme constants le long de chaque plan perpendiculaire à la direction d'entrée. Dans [1] la Figure 7.12, les coefficients de pression externe sont visibles pour trois gammes (A, B et C). Les zones intermédiaires peuvent être interpolées linéairement. Un coefficient de pression externe de -0,65 pour la zone A, -0,80 pour la zone B et -0,25 pour la zone C. (voir la Figure 5). Ainsi, selon [1], l'Équation 5.1 résulte pour la pression de vitesse de 0,70 kN/m², une pression de vent de -0,46 kN/m² pour la zone A, -0,56 kN/m² pour la zone B et -0,18 kN/m² pour la plage C.

Figure 02 - Coefficients de pression extérieurs pour les dômes à base circulaire

La définition de cette charge peut être facilement définie dans RFEM à l'aide des charges rectangulaires libres qui peuvent être générées via le menu «Insérer» -> «Charges». En plus de la définition du plan de projection et de la direction de charge, vous pouvez également considérer une fonction linéaire pour la distribution de charge qui couvre l'interpolation entre les zones mentionnées dans le paragraphe précédent. Deux charges rectangulaires libres doivent être créées. L'un est pour les gammes A à B et l'autre pour les gammes B à C (voir la Figure 6).

Figure 03 - Boîte de dialogue pour une charge rectangulaire libre

Utilisez la fonction de Distribution de charge pour vérifier la charge de vent appliquée. Pour améliorer la documentation du diagramme de charge, vous pouvez créer une section (voir la Figure 7).

Figure 07 - Figure 07 – Répartition de charge sur un dôme

Figure 08 - Répartition de charge sur un dôme et ses voiles

Plus d'informations

Les dômes sont très sensibles aux effets du vent, notamment s'ils ont une membrane ou une coque et que le diamètre du dôme est très important (par exemple dans les stades) [2] . Dans ce cas, il ne suffit pas de considérer un seul cas de charge de vent, mais d'autres distributions de pression doivent être analysées. Comme tous les effets de vent défavorables ne sont pas déterminés pour de tels cas en [1], les coefficients de pression du vent doivent être déterminés à l'aide d'essais en soufflerie sur le modèle. Les influences de la position du dôme peuvent également être prises en compte (par exemple pour les bâtiments avoisinants).

Bibliographie

[1]   Eurocode 1: Actions sur les structures - Partie 1-4: Actions générales - Charges du vent; DIN EN 1991-1-4: 2010-12
[2]  Comité des normes DIN pour la construction (AN): Vérification selon DIN 1055-4. Berlin, 01/2011
[3]  Taylor, TJ: Les pressions du vent sur un dôme hémisphérique dans Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Volume 40, Numéro 2, Juin 1992, Pages 199 - 213

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