Verre · Charges

Calcul de la pression du vent sur les vitrages

La pression du vent sur une façade est la pression dynamique de pointe multipliée par un coefficient de pression. La pression de pointe augmente avec la vitesse de référence du vent, avec la hauteur au-dessus du sol et avec le dégagement des alentours. Le coefficient dépend de la position du vitrage : un angle du bâtiment subit une dépression bien plus forte que le milieu d’un mur. Cette page calcule les deux, selon l’Eurocode ou l’ASCE 7, et montre chaque facteur utilisé.

Emplacement

Valeur de base de la vitesse de référence du vent v_b,0 (m/s)

D’après la carte des vents de votre annexe nationale – moyenne sur 10 minutes, à 10 m du sol, terrain II, période de retour de 50 ans. En France, c’est la carte des régions de vent de la NF EN 1991-1-4/NA ; en Espagne (CTE DB SE-AE), 26 m/s en zone A, 27 en zone B et 29 en zone C. Cherchez votre valeur ; ne la devinez pas.

Catégorie de terrain

Hauteur du vitrage au-dessus du sol z (m)

Pour une façade, prenez la hauteur du haut du bâtiment s’il n’est pas élevé : l’Eurocode permet de vérifier toute la face à la hauteur de référence.

Position du vitrage

Zone de la façade

En cas de doute, laissez A : c’est la zone la plus exigeante, et c’est là que le verre casse réellement.

Forme du bâtiment h/d

Hauteur divisée par la profondeur dans le sens du vent. Ne change que les zones D et E.

Pression intérieure c_pi

—

Dépression (vers l’extérieur)

— kN/m²

Pression (vers l’intérieur)

— kN/m²

Pression dynamique de pointe q_p

— kN/m²

Valeur déterminante

— kN/m²

à utiliser pour le verre

Eurocode NF EN 1991-1-4, pas à pas

q_b = ½ · ρ · v_b² // ρ = 1,25 kg/m³, v_b = c_dir·c_season·v_b,0, tous deux pris égaux à 1,0 k_r = 0,19 · (z₀ / 0,05)^0,07 // facteur de terrain c_r(z)= k_r · ln(z / z₀) // coefficient de rugosité, borné en bas par z_min v_m = c_r · c_o · v_b // c_o = 1,0, terrain plat I_v = 1 / (c_o · ln(z / z₀)) // intensité de turbulence q_p = (1 + 7·I_v) · ½ · ρ · v_m² // pression dynamique de pointe w = q_p · (c_pe − c_pi) // pression nette sur le vitrage

Catégorie de terrain	z₀ (m)	z_min (m)
0 – mer ouverte	0,003	1
I – plat, sans végétation	0,01	1
II – végétation basse	0,05	2
III – suburbain	0,3	5
IV – urbain	1,0	10

Les coefficients de pression extérieure sont les coefficients locaux, c_pe,1, qui s’appliquent aux surfaces chargées de 1 m² ou moins. C’est la bonne colonne pour un vitrage ou une fixation ; les valeurs c_pe,10 valent pour des éléments de structure entiers et sous-estimeraient ici.

Zone de façade	A	B	C	D	E
c_pe,1, h/d ≥ 5	−1,4	−1,1	−0,5	+1,0	−0,7
c_pe,1, h/d = 1	−1,4	−1,1	−0,5	+1,0	−0,5
c_pe,1, h/d ≤ 0,25	−1,4	−1,1	−0,5	+1,0	−0,3

Pression intérieure : quand les ouvertures ne peuvent pas être estimées, la NF EN 1991-1-4 demande de retenir la plus défavorable de c_pi = +0,2 et −0,3. C’est ce que fait « Inconnue » ici, et c’est pourquoi la dépression est plus forte que ne le laisserait penser le seul coefficient extérieur.

Caractéristique ou de calcul ? La valeur ci-dessus est caractéristique. Pour une vérification à l’état limite ultime, on la multiplie par le coefficient partiel du vent, γ_Q = 1,5 dans les valeurs recommandées de la NF EN 1990 : c’est la valeur que demande le calculateur d’épaisseur. Les deux sont affichées.

ASCE 7-16, pas à pas

K_z = 2,01 · (z/z_g)^(2/α) // z au moins égal à 15 ft q_h = 0,00256 · K_z · K_zt · K_d · V² // psf ; K_zt = 1,0, K_d = 0,85 p = q_h · (GC_p − GC_pi) // GC_pi = ±0,18, bâtiment fermé exposition B : α = 7,0, z_g = 1200 ft exposition C : α = 9,5, z_g = 900 ft exposition D : α = 11,5, z_g = 700 ft

GC_p diminue quand la surface au vent effective augmente, de façon logarithmique entre 10 ft² et 500 ft². Pour les murs d’un bâtiment jusqu’à 60 ft : la zone 4 va de +1,0 / −1,1 à +0,7 / −0,8, et la zone 5 de +1,0 / −1,4 aux mêmes +0,7 / −0,8. Les charges de vent de l’ASCE 7 sont déjà au niveau de la résistance : il n’y a pas de 1,5 supplémentaire à appliquer ; pour une vérification aux contraintes admissibles, on prendrait plutôt 0,6 × la valeur.

Ce que cette page ne fait pas

Elle ne sait pas où vous êtes. Vous fournissez la vitesse de référence du vent d’après la carte de votre annexe nationale ou l’outil d’aléa de l’ASCE. Si ce chiffre est faux, tout ce qui en découle l’est aussi.
Terrain plat uniquement. Le coefficient d’orographie c_o vaut 1,0. Sur une colline, un escarpement ou en bord de falaise, il est plus grand, parfois beaucoup plus.
Bâtiments rectangulaires, murs verticaux. Pas de toitures, d’auvents, de murs isolés, d’acrotères ni de surfaces courbes.
Pas de réduction saisonnière ni directionnelle : c_dir et c_season valent tous deux 1,0, ce qui va dans le sens de la sécurité.
Partie ASCE : bâtiments fermés jusqu’à 60 ft, K_zt = 1. Les bâtiments partiellement fermés et ouverts ont d’autres coefficients intérieurs.

Exemple à vérifier à la main

v_b,0 = 27 m/s, terrain II, z = 10 m, zone A, c_pi inconnue.

q_b = ½ · 1,25 · 27² = 0,4556 kN/m² k_r = 0,19 · (0,05/0,05)^0,07 = 0,1900 c_r = 0,19 · ln(10/0,05) = 1,0067 v_m = 1,0067 · 27 = 27,180 m/s I_v = 1 / ln(10/0,05) = 0,18874 q_p = (1 + 7·0,18874) · ½ · 1,25 · 27,180² = 2,32119 · 0,46172 = 1,0717 kN/m² dépression = 1,0717 · (−1,4 − 0,2) = −1,715 kN/m² caractéristique × 1,5 = −2,572 kN/m² de calcul

À lire. Ceci est une aide au prédimensionnement pour des professionnels qui connaissent déjà le sujet. Ce n’est pas une note de calcul de structure, et elle ne remplace ni la norme, ni votre annexe nationale, ni l’ingénieur qui signe le projet. La vitesse de référence du vent et l’orographie sont à vous de les établir correctement.

Intégrer ce calculateur sur votre site – gratuit, avec un lien vers cette page (instructions en anglais).

Calcul de la pression du vent sur les vitrages

Eurocode NF EN 1991-1-4, pas à pas

ASCE 7-16, pas à pas

Ce que cette page ne fait pas

Et ensuite