Cours de Projet de Pont Actions du vent cours de projet de pont - actions 1 NF EN 1991 Eurocode 1 Actions sur les structures Partie 1-4 : Actions du vent cours de projet de pont - actions 2 SOMMAIRE Avant-propos Section 1 – Généralités Section 2 – Situations de calcul Section 3 – Modélisation des actions du vent Section 4 – Vitesse et pression aérodynamique Section 5 – Actions du vent Section 6 – Coefficient structural cscd Section 7 – Coefficients de pression et de force Section 8 – Actions du vent sur les ponts Annexe A (I) – Effets du terrain Annexe B (I) – Procédure 1 de détermination du coefficient structural cscd Annexe C (I) – Procédure 2 de détermination du coefficient structural cscd Annexe D (I) – Valeurs cscd pour les différents types de structures Annexe E (I) - Détachedment tourbillonnaire et instabilités aéroélastiques Annexe F (I) - Caractéristiques dynamiques des structures cours de projet de pont - actions 3 Vent et pression dynamique 1 2 1 2 qb = ρvb = ρ (cdir .cseason .vb , 0 ) 2 2 Réduction pour direction de vent peu fréquente vb , 0 Réduction pour construction temporaire Vitesse de base Vitesse moyenne, à 10 m au dessus du sol, en rase campagne ; période de retour 50 ans – Carte nationale cours de projet de pont - actions 4 Carte de la valeur de base de la vitesse de référence en France métropolitaine cours de projet de pont - actions 5 De la vitesse moyenne de base à la pression de pointe à la cote z Pression de pointe à la cote z Vitesse moyenne de référence (10m) 1 q p ( z ) = ce ( z ) ρvm2 ( z ) 2 vb Coefficient d’exposition 7k k 2 ce ( z ) = cr ( z ) 1 + l r cr ( z ) Vitesse moyenne à la cote z kl = Coefficient de turbulence (=1,0) Paramètre de rugosité vm ( z ) = cr ( z )vb z0 Coefficient de rugosité z kr = 0,19 0 z0, II z cr ( z ) = kr Ln z0 cours zmin ≤de z ≤projet zmax de pont - actions 0 , 07 6 Catégories de rugosité de terrains (EN 1991-1-4, Annexe A) Caté Catégorie 0 : Mer, côte en bordure de mer ouverte Caté Catégorie I : Bord de lacs, zones sans obstacles avec une vé végétation négligeable Caté Catégorie II : Zones avec une végétation basse et des obstacles isolé isolés (arbres, bâtiments) espacé espacés d ’au moins 50 fois Caté III : Catégorie leur hauteur Zones avec un couvert ré régulier de vé végétation ou de bâtiments ou d’obstacles isolé isolés espacé espacés d’au plus 20 fois leur hauteur (villages, Caté IV : Catégorieforêt permanente) Zones dont au moins 15% de la surface est construite, avec des bâtiments dont la hauteur moyenne dépasse 15 mètres cours de projet de pont - actions 7 Rugosité 0 (mer) et IV (ville) Rugosité IIIa (campagne avec haies) Rugosité II (aéroport) Rugosité IIIb (bocage dense) Rugosité II (rase campagne) Rugosité IIIb (zone industrielle) cours de projet de pont - actions 8 Rugosité IV (forêt) Rugosité IV (ville - b) Rugosité IV (ville - a) cours de projet de pont - actions 9 Annexe nationale cours de projet de pont - actions 10 Catégorie de terrain 0 z0 (m) zmin (m) 0,003 1 I 0,01 1 II 0,05 2 III 0,3 5 IV 1,0 10 zmax = 200 m cours de projet de pont - actions 11 catégories de terrain IV III II I 0 100 90 80 70 60 z en mètres hauteur au-dessus du sol 50 40 30 20 10 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 ce(z) coefficient d’exposition (sans effet d’orographie) cours de projet de pont - actions 12 Annexe nationale cours de projet de pont - actions 13 Actions du vent turbulent Pressions aérodynamiques sur les parois we = q p ( ze ).c pe Pression extérieure Pression dynamique de pointe (à la cote de référence ze et wi = q p ( zi ).c pi Coefficient de pression ou de force Pression intérieure (Chap. 7 et 8) Aire de référence Fw = q p ( ze ).c f . Aref .(cs cd ) Coefficien t structural Forces aérodynamiques cours de projet de pont - actions 14 ¨ Champ d’application pour les ponts • Ponts dont la portée déterminante est inférieure à 200 m (sous réserve de stabilité aérodynamique) • Tabliers uniques de hauteur constante et de section « classique » • Ne sont pas (totalement ou partiellement) couverts : • les vibrations de torsion, • les vibrations des tabliers dues à la turbulence transversale du vent • les ponts à câbles, les ponts en arc, les ponts avec toiture, les ponts mobiles, etc. • les vibrations excitant d’autres modes que le mode fondamental. cours de projet de pont - actions 15 Exemples de sections couvertes par l’Eurocode cours de projet de pont - actions 16 ¨ Actions du vent 1. Actions directes du vent turbulent : (vent de référence) • pressions et forces aérodynamiques de « pointe » : traitées par l’EN • effets dynamiques (excitation des modes propres) : traités à l’annexe E informative, pour le mode fondamental parallèle au vent 2. Effets des tourbillons alternés : (vitesse critique) • traités à l’annexe E informative (E.1) 3. Effets des forces aéroélastiques : (vitesse critique) • traités à l’annexe E informative (E.2 pour le « galop » classique, E.3 pour le galop d’interférence, E.4 pour la divergence et le flottement) cours de projet de pont - actions 17 Pression dynamique de pointe à la cote z Pression dynamique de base qp = 1 2 ρv b 2 ρ = 1,25 kg / m 3 1 2 q p ( z ) = c e ( z ) ρv m ( z ) 2 ce(z) coefficient d’exposition 7k l k r c e ( z ) = c r ( z )1 + c z ( ) r 2 Forces aérodynamiques Fw , x = µAref , x Aire de référence µ = c s cd × c f , x × q p ( ze ) Coefficient structural cours de projet de pont - actions Coefficient de force 18 Simplifications recommandées dans le cas des ponts Référentiel du tablier Altitude de référence cours de projet de pont - actions 19 Hauteurs à prendre en compte pour Aref,x Dispositif de retenue Sur un côté Garde-corps ajouré ou barrière de sécurité ajourée Garde-corps plein ou barrière de sécurité pleine Garde-corps ajouré et barrière de sécurité ajourée d + 0,3 m Sur deux côtés d + 0,6 m d + d1 d + 2d1 d + 0,6 m d + 1,2 m cours de projet de pont - actions 20 Dans les cas courants cdircsaison = c0(z) = 1 FWk , x = µ x Aref , x 1 µx = c f , x ce ( ze ) × ρv m2 ( ze ) 2 c f , x = 1,30 ou cours de projet de pont - actions 21 Méthode simplifiée FWx 1 2 = ρv b CAref , x 2 Valeurs de C b/dtot ze ≤ 20 m ze = 50 m ≤ 0,5 5,7 7,1 ≥ 4,0 3,1 3,8 La méthode simplifiée correspond aux hypothèses suivantes : •Terrain de catégorie 2 * cf,x calculé selon graphique * c0 = 1 (coefficient d’orographie) * kI = 1 (facteur de turbulence) •Interpolation admise pour valeurs intermédiaires cours de projet de pont - actions 22 FWk , y = kFWk , x k = 0,2 (voiles ) ou 0,5 ( treillis ) FWk , z = µz Aref , z 1 2 µz = c f , z ce ( ze ) × ρv m ( ze ) 2 Valeurs recommandées : Cf,z = ± 0,9 cours de projet de pont - actions 23
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