Détermination des coefficients de force des charges de barre résultante pour les structures pylônes 2D à partir des charges de vent

Article technique

Cet article présente un exemple simple de structure pylône pour expliquer la détermination du chargement dû au vent comme fonction de remplissage du pylône.

Vent perpendiculaire à la structure

Figure 01 – Dimensions de la charpente

Vitesse de référence  vb  = 25.000   m/s
Pression dynamique de la vitesse de référence  qb  = 0.390   kN/m²
Pression de la vitesse de reference maximum  qp(z)  = 0.596   kN/m²
 calculée comme suit:
$${\mathrm q}_\mathrm p(\mathrm z)\;=\;1.7\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm b\;\cdot\;\frac{\mathrm z}{10}^{0.37}\;=\;1.7\;\cdot\;0.39\;\cdot\;\frac{7.5}{10}^{0.37}\;=\;0.596\;\mathrm{kN}/\mathrm m²$$

Coefficient de force cf pour les structures pylônes :
$${\mathrm c}_\mathrm f\;=\;{\mathrm c}_{\mathrm f,0}\;\cdot\;{\mathrm\Psi}_\mathrm\lambda$$

Détermination du coefficient de force cf,0 pour les structures pylônes sans effet d’extrémité avec le taux de remplissage φ

Taux de remplissage :
$$\begin{array}{l}\mathrm\varphi\;=\;\frac{\mathrm A}{{\mathrm A}_\mathrm C}\;\end{array}$$

est la somme des aires des éléments
Ac  est l’aire circonscrite par les limites périphériques de la face examinée, calculée par:
$${\mathrm A}_\mathrm C\;=\;\mathrm l\;\cdot\;\mathrm b$$

Taux de l’aire du pylône:

$$\begin{array}{l}\mathrm A\;=\;2.828\;\mathrm m\;\cdot\;0.1\;\mathrm m\;\cdot\;5\;+\;2.0\;\mathrm m\;\cdot\;0.05\;\mathrm m\;\cdot\;4\;+\;2.0\;\mathrm m\;\cdot\;0.1\;\mathrm m\;\cdot\;2\;+\\+\;10\;\mathrm m\;\cdot\;0.2\;\mathrm m\;\cdot\;2\;=\;6.214\;\mathrm m^2\end{array}$$ $$\begin{array}{l}{\mathrm A}_\mathrm C\;=\;10\;\mathrm m\;\cdot\;2\;\mathrm m\;=\;20\;\mathrm m^2\end{array}$$

Figure 02 – Paramètres d’affichage pour la détermination du remplissage dans RFEM/RSTAB

Taux de remplissage :

$$\mathrm\varphi\;=\;\frac{6.214\;\mathrm m²}{20\;\mathrm m²}\;=\;0.3107$$

Une fois le taux de remplissage obtenu, le coefficient de force cf,0 de 1,6 peut être contrôlé à l’aide de la Figure 7.33 [1] de EN 1991-1-4, par exemple.

Figure 03 – Coefficient de force cf,0

Il est également nécessaire de définir l’élancement effectif du composant structural afin de » déterminer le facteur d’effet d’extrémité Ψλ.

 

Élancement effectif λ (Tableau 7.16 -> NF EN 1991-1-4 [2])

$$\mathrm\lambda\;=\;2\;\cdot\;\frac{10\;\mathrm m}{2\;\mathrm m}\;=\;10\;<\;70\;\rightarrow\;10\;\mathrm{is}\;\mathrm{governing}$$

À l’aide des valeurs calculées précédemment, le facteur d’effet d’extrémité Ψλ de 0,95 peut être contrôlé à l’aide de la Figure 7.36 de la norme.

Figure 04 – Facteur d’effet d’extrémité Ψλ

Avec ce facteur, le coefficient de force suivant est obtenu :

$${\mathrm c}_\mathrm f\;=\;{\mathrm c}_{\mathrm f,0}\;\cdot\;{\mathrm\Psi}_\mathrm\lambda\;=\;1.6\;\cdot\;0.95\;=\;1.52$$

Calcul de la charge de vent résultante de la structure pylône

Variante 1 : Charge statique équivalente Fw
$$\begin{array}{l}{\mathrm F}_\mathrm w\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm p(\mathrm z)\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\end{array}$$

Aref  est l’aire projetée $${\mathrm F}_\mathrm w\;=\;1.52\;\cdot\;0.596\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;\cdot\;6.214\;\mathrm m²\;=\;5.63\;\mathrm{kN}$$
Variante 2 : Charge comme charges de barre de la charge d’aire
$${\mathrm F}_{\mathrm w1}\;=\;1.52\;\cdot\;0.596\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;=\;0.91\;\mathrm{kN}/\mathrm m²$$

Pour ne distribuer cette charge de zone qu’aux barres dans RFEM/RSTAB, il est nécessaire de sélectionner l’option « Vide, seulement sur les barres » dans la section Zone d’application de charge. Après avoir entré la charge et avoir cliqué sur [OK], la somme des charges à appliquer est à nouveau affichée dans une fenêtre informative.

Littérature

[1]   Eurocode 1: Actions sur les structures - Partie 1-4 : Actions générales — Actions du vent; EN 1991‑1‑4:2005 + A1:2010 + AC:2010
[2]   Annexe Nationale Britannique à l'Eurocode 1: Actions sur les structures - Partie 1-4 : Actions générales — Actions du vent; BS EN 1991‑1‑4:2005+A1:2010

Téléchargements

Plus d'informations

Contactez-nous

Contactez-nous

Vous avez des questions relatives à nos produits ? Vous avez besoin de conseils pour votre projet en cours ? Contactez-nous ou visitez notre FAQ, vous y trouverez de nombreuses astuces et solutions.

+33 1 78 42 91 61

info@dlubal.fr

RFEM Logiciel principal
RFEM 5.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures aux éléments finis (MEF) pour les structures 2D et 3D composées de plaques, voiles, coques, barres (poutres), solides et éléments d'assemblage

Prix de la première licence
3 540,00 USD
RSTAB Logiciel principal
RSTAB 8.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures filaires composées de charpentes, poutres et treillis. Il permet d'effectuer le calcul linéaire et non-linéaire et de déterminer les efforts internes, déformations et réactions d'appui

Prix de la première licence
2 550,00 USD