Charge de neige sur les toitures à un ou deux versants

Article technique

En France, la norme NF EN 1991-1-3 et son Annexe Nationale NF EN 1991-1-3/NA régulent les charges de neige. La norme s’applique aux ouvrages du génie civil à une altitude maximum de 1 000 m au-dessus du niveau de la mer.

Pour combiner les charges de neige avec d’autres actions (charges d’exploitation, de vent, etc.) dans le cadre de situations de calcul conformément à la norme de combinaisons NF EN 1990, la charge est classée comme une action variable, fixe ou statique [1], [2]. Il est nécessaire de connaître si le site de construction ait des conditions normales ou exceptionnelles. Une condition normale est supposée si des chutes de neige exceptionnelles sont peu susceptibles de se produire pour cette zone géographique. Dans ce cas, la charge doit être déterminée pour une situation de calcul permanente/transitoire. Une condition exceptionnelle est supposée si des chutes de neige sont probables pour la position géographique. Dans la Région Alpine, des charges de neige égales à plusieurs fois les valeurs calculées ont été enregistrées dans de rares cas. Ici, la charge doit être déterminée pour une situation de calcul permanente/transitoire et accidentelle. Les charges de neige accumulée ne sont, selon l’Annexe Nationale, pas des actions accidentelles.

[3]Conditions normalesConditions exceptionnelles
CasCas A
NF EN 1991-1-3 3.3
B1
NF EN 1991-1-3 3.2
DescriptionPas de chutes de neige exceptionnelles
Pas de charges de neige accumulées exceptionnelles
Chutes de neige exceptionnelles
Pas de charges de neige accumulées exceptionnelles
Situation de calcul 1Permanent/transitoirePermanent/transitoire
Charges de neige sur la toiturePas d’accumulation: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$Pas d’accumulation: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$
Accumulation: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$Accumulation: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$
Situation de calcul 2-Exceptionnelle
Charges de neige sur la toiture-Pas d’accumulation: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm{Ad}$
with ${\mathrm s}_\mathrm{Ad}\;=\;{\mathrm C}_\mathrm{esl}\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$
Accumulation: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm{Ad}$
with ${\mathrm s}_\mathrm{Ad}\;=\;{\mathrm C}_\mathrm{esl}\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$

${\mathrm\mu}_\mathrm i$ = Coefficient de forme de la charge de neige
$ {\ mathrm C} _ \ mathrm e $ = coefficient d'exposition (selon NA, $ {\ mathrm C} _ \ mathrm e \; = \; 1,0 $ à appliquer)
$ {\ mathrm C} _ \ mathrm t $ = coefficient thermique (selon NA, $ {\ mathrm C} _ \ mathrm t \; = \; 1,0 $ à appliquer)
$ {\ mathrm s} _ \ mathrm k $ = Valeur caractéristique de la charge de neige au sol
$ {\ mathrm s} _ \ mathrm {Ad} $ = Valeur de calcul pour la charge de neige accidentelle au sol
$ {\ mathrm C} _ \ mathrm {esl} $ = coefficient de charge de neige accidentelle (selon [5] , $ {\ mathrm C} _ \ mathrm {esl} \; = \; 2,3 $ dans la plaine nord de l'Allemagne)

Valeur caractéristique de la charge de neige sur le sol

Cette valeur est définie dans l’Annexe Nationale de la France et est calculée en fonction de la zone de charge de neige et l’altitude au-dessus du niveau de la mer. L’Annexe Nationale [2] affiche la carte de France avec les découpes par zones de neige. L’attribution exacte des charges de neige doit cependant être définie auprès des autorités compétentes, notamment aux contours de zones. Le Centre de compétences allemand pour la construction (DIBt) propose en allemand le tableau "Catégorisation des zones de charge de neige en fonction des limites administratives" pour chaque site sur ce sujet sur son site Web . Le tableau ci-dessous tiré de l’Annexe Nationale française d’EN 1991-1-3 indique les catégories de zones de neige sur le territoire de France métropolitaine.

Figure 01 - Zones de neige de la France métropolitaine

Région climatiqueValeur caractéristique ${\mathrm s}_\mathrm k$ de la charge de neige sur le sol en kN/m² à une altitude inférieure à 200 m
A10,45
A20,45
B10,55
B20,55
C10,65
C20,65
A = Altitude du sol par rapport au niveau de la mer en m
1) Dans la zone 3, des valeurs plus élevées peuvent être déterminantes que selon l'équation susmentionnée pour certains endroits (par exemple, Oberharz, haute altitude de Fichtelgebirge, Reit im Winkl, Obernach / Walchensee). Les informations sur la charge de neige dans cette région doivent être demandées aux autorités compétentes.
2) Nouvelles zones 3a et> 3a sur la base de [4] selon les informations communiquées par l'autorité de surveillance des bâtiments du ministère bavarois de l'Intérieur du 19.01.2018

Détermination avec l’outil en ligne de Dlubal

L’outil en ligne Zones de neige, de vent et de sismicité permet d’obtenir les informations normatives avec facilité. Les positions de service, en fonction du type de charge sélectionnée (neige, vent, sismicité) et la norme propre au pays, sont affichées sur la carte de zone respective calquée sur l’outil Google Maps. Avec la fonctionnalité de recherche il est possible de placer un marqueur sur la position de construction souhaitée par l’entrée de l’adresse, les coordonnées géographique ou les conditions locales. L’application détermine alors la charge caractéristique ou l’accélération via l’altitude au-dessus du niveau de la mer et les données de la zone. Si la nouvelle position de construction ne peut pas être identifiée par une adresse, il est possible de zoomer et de déplacer la vue sur la position souhaitée. Le déplacement du marqueur est suivi par un nouveau calcul de la nouvelle altitude et l’affichage des charges est actualisé.

Le service en ligne est disponible sur le site Dlubal en accédant à Solutions → Services en ligne.

Entrez les paramètres suivants:

1. Type de charge = neige
2. Norme = EN 1991-1-3
3. Annexe = France | NF EN 1991-1-3
4. Adresse = 11 rue de cambrai, Paris

Les résultats suivants sont affichés pour la position sélectionnée:

5. Zone de neige
6. Si applicable : informations additionnelles
7. Valeur caractéristique de la charge de neige ${\mathrm s}_\mathrm k$

Figure 02 - Service en ligne Dlubal

Si vous sélectionnez une position dans la Région Alpine, le service en ligne affiche au point 6 « Action accidentelle – AN.1 4 3 ». La charge calculée doit être considérée comme une action de neige exceptionnelle dans la situation de calcul exceptionnelle.

Coefficient de forme des toitures sélectionnées

La neige peut survenir dans plusieurs répartitions de charge sur une toiture. La neige dépend, entre autres de la forme de la toiture, des propriétés isolantes, la rugosité de la surface, la température sous la toiture, les immeubles avoisinants, le territoire environnant et évidemment le climat local. Ainsi, il est essentiel qu’une répartition non-accumulée et accumulée de la charge de neige soit considérée dans le calcul. La charge de neige à appliquer agit de manière perpendiculaire et se réfère à la projection horizontale de la surface de toiture.

Figure 03 - Charge de neige projetée

Fondamentalement, le coefficient de forme ${\mathrm\mu}_\mathrm i$ dépend de l’inclinaison $\mathrm\alpha$ dépend de l’inclinaison.

Coefficient de formeAngle de la toiture avec l'horizontale $\mathrm\alpha$1
$0^\circ\;\leq\;\mathrm\alpha\;\leq\;15^\circ$$15^\circ\;\leq\;\mathrm\alpha\;\leq\;30^\circ$$30^\circ\;\leq\;\mathrm\alpha\;\leq\;60^\circ$
${\mathrm\mu}_1\left(\mathrm\alpha\right)$${\mathrm\mu}_3\left(\mathrm\alpha\right)$${\mathrm\mu}_3\left(\mathrm\alpha\right)$0
${\mathrm\mu}_3\left(\mathrm\alpha\right)$ est la plus petite valeur entre 2h/sk et 2b/fs et 8 (b étant la plus grande valeur entre b1 et b2, et ls la plus petite valeur entre 5h, b1 et 15 m). Si le glisseur est obstrué, par exemple par un pare-neige, un grenier, etc., le coefficient de forme 0,8 doit être appliqué.

Une charge distribuée uniformément doit être appliquée avec et sans accumulation pour les toitures à un ou deux versants.

Figure 04 - Coefficient de forme pour les toitures à un ou deux versants

Trois dispositions de charge doivent être analysées pour les toitures à deux versants. Le Cas a) affiche la répartition sans les effets du vent. Les Cas b) et c) affichent la répartition des influences de l’accumulation et de la fonte. Ces deux distributions additionnelles sont souvent déterminantes pour les structures sensibles aux charges réparties de manière inégale.

Figure 05 - Coefficient de forme pour une toiture à deux versants

Mots-Clés

charge de neige versant unique double versant coefficient de forme

Littérature

[1]   Eurocode 1: Actions on structures - Part 1‑3: General actions - Snow actions; EN 1991‑1‑3:2003 + AC:2009
[2]   National Annex - Nationally determined parameters - Eurocode 1: Actions on structures - Part 1‑3: General actions - Snow actions; EN 1991‑1‑3/NA:2010‑12
[3]   Albert, A.: Schneider - Bautabellen für Ingenieure mit Berechnungshinweisen und Beispielen, 23. Auflage. Köln: Bundesanzeiger, 2018
[4]   Wichura, B.; Hoffmann, K.: Flächenhafte Analyse von Schneelastmesswerten in fünf Landkreisen und ihr Vergleich mit den Schneelastzonendaten der DIN 1055-5:2005 als Pilotuntersuchung für die Überarbeitung der Schneelastzonenkarte. Stuttgart: Fraunhofer IRB, 2017
[5]   Deutsches Institut für Bautechnik: Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen. Berlin: Deutsches Institut für Bautechnik, 2018

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