Comprendre les zones de vent Eurocode pour vos carports et abris

Les zones de vent en France

Source: eurocode 1 Afnor

On constate de fortes différences entre la métropole et les DOM-TOM, où les vitesses de vent peuvent être beaucoup plus élevées.

L’étude de ces vents a permis de dresser une carte des zones dans lequel la vitesse de référence (Vb,0) est donnée. Cette vitesse de référence sert ensuite de base pour tous calculs nécessitant de prendre en compte l’action du vent sur une structure (pont, hangar, carport…). Cette vitesse correspond à la force moyenne du vent utilisée comme base pour calculer son action sur une structure.

Les catégories de terrain et la rugosité

En plus de la zone géographique, l’environnement immédiat du terrain joue un rôle essentiel dans l’effet du vent sur une structure. L’Eurocode 1 distingue plusieurs catégories de rugosité, en fonction de l’exposition et de la densité des obstacles.

Comprendre d’où vient le vent dominant est aussi important :

• · Une maison proche de la côte mais protégée par une forêt sera moins exposée.

• · À l’inverse, une maison en bord de village, sans obstacle, subira pleinement la pression du vent.

Exemple concret :

• Une cabane perchée à 6 m de haut subira une pression plus forte qu’une cabane à seulement 3 m, l’effet de levier du vent sur le tronc augmente avec la hauteur.

• De la même façon, un carport en rase campagne sera plus exposé qu’un carport construit derrière un lotissement ou une haie dense.

Ces données permettent de déterminer la pression dynamique de pointe, exprimée en kN/m² (kilonewton par mètre carré), qui sert ensuite au dimensionnement et au choix des assemblages et des sections de bois ou d’acier.

La pression dynamique du vent

Le vent exerce une force sur toute structure exposée. Cette force se traduit par la pression dynamique, qui dépend de la vitesse du vent corrigée en fonction de l’altitude et du type de terrain. Pour le déterminer, il convient de prendre en compte différent facteur comme :

Vitesse de référence du vent

C’est la vitesse de base corrigée par des coefficients liés à la direction (Cdir) et à la saison (Cseason).

Vb= Cdir × Cseason × Vb,0

• Cdir = coefficient de direction (ex. 1,0 si vent dominant)

• Cseason = coefficient saisonnier (souvent 1,0 pour sécurité)

• Vb0 = vitesse de base donnée par la carte de zone de vent

 Exemple : si Vb,0 = 28 m/s, alors Vb = 28 m/s

Pression dynamique de référence

Elle représente la pression du vent de base, calculée à partir de la vitesse du vent et de la densité de l’air.

Qb​=​ρ × vb /2​

• ρ = masse volumique de l’air = 1,225 kg/m³

• Vb = vitesse de référence du vent (corrigée par la direction et la saison)

Exemple : si Vb = 28 m/s

Qb=1,225×28² /2=480 N/m2

Vitesse moyenne

C’est la vitesse effective du vent à une hauteur donnée, tenant compte de la rugosité du terrain Cr(z) et de l’orographie C0(z).

Vm = Vb × Cr(z) × C0(z)

• Vb : vitesse de référence du vent (corrigée direction/saison).

• Cr(z) : coefficient de rugosité du terrain, qui dépend du type de sol et de la hauteur (ex. : terrain dégagé vs zone urbaine).

• C0(z) : coefficient orographique, qui traduit l’effet du relief (ex. : colline, crête, vallée).

Coefficient d’exposition

Il traduit l’effet du terrain et des turbulences sur la vitesse du vent en fonction de la hauteur.

Ce​(z)=(1+7Lv​)×Vm² /Vb²​​

• Lv = intensité de turbulence (fonction du site et de la hauteur)

• Vm = vitesse moyenne du vent à la hauteur z

 Ce terme ajuste la pression en fonction de l’environnement (ville, campagne, bord de mer).

Pression dynamique de pointe

C’est la pression réelle du vent à une hauteur donnée, tenant compte de l’exposition du site. C'est cette valeur qui sera prise en compte pour le calcul de la résistance des matériaux mis en œuvre et des assemblages.

Qp(z)=Qb×Ce(z)

• Ce(z) = coefficient d’exposition qui dépend de la hauteur et du type de terrain

Exemple : si Ce(z) = 2,0

Qp(z)=480×2,0=960 N/m2

Le but n’étant pas de vous perdre à ce stade de l'article : retenez simplement que l’endroit où vous habitez et la typologie de votre terrain seront les bases de calculs des actions des vents sur une structure.

Une fois la pression dynamique du vent déterminée, il faut l’appliquer à la structure à construire. L’Eurocode 1 tient compte de plusieurs paramètres :

• ·La direction du vent : un bâtiment orienté face au vent dominant sera plus sollicité que latéralement.

• Les dimensions et la hauteur de l’ouvrage : plus la surface exposée est grande, plus la pression exercée est importante.

• La forme de l'ouvrage : Un grand bâtiment ouvert au vent agira comme une voile alors qu'une structure fermée sera moins impacter

Selon ces éléments, des coefficients de pression ou de dépression sont appliqués sur les différentes faces de l’ouvrage :

• Sur une façade exposée au vent, on parle de pression.

• Du côté opposé (sous le vent), il peut se créer une dépression qui “aspire” la structure.
  

  Ces deux effets peuvent même se produire en même temps sur un même bâtiment.

Application aux constructions bois

Source : eurocode 1 Afnor

Selon la configuration d’un bâtiment, l’action du vent peut provoquer des phénomènes très différents :

• Bâtiment largement vitré ou ouvert aux vents : le vent génère une surpression à l’intérieur et une dépression à l’extérieur, créant des phénomènes d'aspiration sur les parois et la toiture.

• Bâtiment totalement fermé : le vent exerce une pression directe sur la paroi exposée et une dépression sur la face opposée, sollicitant fortement les ancrages et les fixations.

• Bâtiment partiellement ouvert (comme un carport ou un abri) : plusieurs cas sont possibles selon la surface d’ouverture et le type de stockage en dessous, avec des effets combinés de pression et de dépression.

Une fois ces cas étudiés, on peut déterminer les forces résultantes appliquées sur chaque élément de l’ouvrage (toiture, parois, poteaux, ancrages). Ces efforts sont ensuite vérifiés à l’aide des règles de calcul de résistance des matériaux : Eurocode 5 pour le bois, Eurocode 3 pour l’acier, Eurocode 2 pour le béton.

Ces calculs montrent clairement que la zone de vent et le type de terrain influencent directement la conception d’un projet.

Un carport situé en bord de mer et exposé devra par exemple comporter :

• des sections de bois plus importantes

• des ancrages renforcés

• une couverture adaptée pour résister aux soulèvements.

Cela illustre à quel point il est essentiel de ne pas négliger l’effet du vent dans vos constructions bois. Avec le changement climatique, les épisodes de tempêtes, de pluie intense et de grêle deviennent plus violents. Il est donc indispensable de choisir soigneusement les sections de bois, les ancrages et les assemblages avant tout achat.

La plupart des carports et abris vendus en kit ne respectent pas les normes de construction bois (DTU 31.2), ou du moins ne tiennent pas compte des spécificités liées aux zones de vent et aux charges de neige. Cette négligence peut réduire à néant votre travail en un simple coup de vent.

Dans le meilleur des cas, votre structure s’envole sans causer de dégâts majeurs. Dans le pire, vous devrez vous expliquer avec votre voisinage.

Pourquoi adapter vos plans de carports et abris

Les Eurocodes sont un ensemble de normes européennes qui servent de référence pour le dimensionnement et la sécurité des structures (bâtiments, ponts, ouvrages en béton, bois, acier, etc.).

Leur objectif est simple : harmoniser les règles de construction en Europe afin que tous les acteurs du bâtiment travaillent avec les mêmes bases techniques, du fabricant de matériaux aux techniciens de bureau d'étude.

L’idée est née dans les années 1970, lorsque la Commission européenne a cherché à créer un marché unique de la construction. Pour y parvenir, il fallait des règles communes, non seulement pour les matériaux et produits de construction (avec le marquage CE), mais aussi pour la conception des ouvrages.

Dans les années 1980, les premiers documents appelés « Eurocodes » voient le jour, avant de devenir de véritables normes officielles dans les années 1990, sous l’égide du Comité européen de normalisation (CEN).

Aujourd’hui, les Eurocodes couvrent une soixantaine de normes :

• ·Eurocode 0 et 1 : bases de calcul et actions sur les structures (dont le vent)

• Eurocodes 2 à 9 : conception en béton, acier, bois, maçonnerie, aluminium, géotechnique et règles parasismiques

En résumé, les Eurocodes permettent de garantir que toute construction en Europe répond aux mêmes exigences de résistance mécanique, stabilité, sécurité et durabilité.

Source : Wikipédia

Un mot sur l’histoire des Eurocodes

Quand le vent montre sa force : Photos de terrain

Au fil de mes voyages, j'ai pu observer concrètement l'impact du vent sur les constructions et comment certaines régions s'adaptent mieux que d'autres. Ces images parlent mieux que mille mots.

Irma aux Caraïbes : Sept mois après le passage de l’ouragan Irma, les traces de la catastrophe étaient encore partout. Toitures arrachées, maisons éventrées, infrastructures dévastées, végétation inexistante. Un rappel brutal de la puissance du vent et de l’importance d’une conception adaptée à son environnement.

Wellington, Nouvelle-Zélande : Ville connue pour être régulièrement balayée par des vents violents, Wellington impose aux constructeurs de s'adapter aux éléments. Multiplication des tirefonds sur les toitures, espacement réduit des fixations, et même cerclage des bacs acier sur les poutres métalliques pour éviter tout envol accidentel lors de la construction de la toiture.

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