Le Vent Arrache.
La Neige Écrase.
L'Eurocode 1
Quantifie les Deux.

Les forces du ciel sur vos structures

La charge de neige est souvent perçue comme une action climatique banale, bien inférieure en dramatisme à un séisme ou à une tempête. C'est une erreur de perspective que paient chaque hiver des dizaines de gestionnaires de bâtiments agricoles, industriels ou sportifs dont les toitures s'effondrent sous l'effet de l'accumulation de neige. L'EN 1991-1-3 définit la charge de neige sur le sol sk (entre 0,45 kN/m² en zone A1 à Paris et 4,50 kN/m² en zone E2 en montagne) et des coefficients de forme μi qui convertissent cette charge de sol en charge sur toiture. Pour une toiture à un versant incliné à 15°, μi = 0,8 et la charge s'applique uniformément. Mais dès que la géométrie devient complexe — toiture à deux niveaux, acrotère, vallée entre deux bâtiments adjacents — des cas d'accumulation de neige apparaissent, décrits aux annexes B et C de l'EN 1991-1-3. Dans ces configurations, la charge locale peut atteindre μ2 = 2,0 à 4,0 fois la valeur uniforme sk. Un bâtiment industriel de 80 × 40 m en zone C2 (sk = 0,9 kN/m²) peut ainsi subir une charge locale de 3,6 kN/m² en pied d'un acrotère de 1,20 m de hauteur — soit un chargement que la charpente métallique n'est pas conçue pour reprendre si le calcul n'a pas intégré ce cas d'accumulation.

Le vent n'est pas une force statique. C'est un écoulement turbulent dont la vitesse varie dans le temps et dans l'espace selon la rugosité du terrain, la présence d'obstacles et les effets de relief. L'EN 1991-1-4 modélise cet écoulement de façon rigoureuse : à partir de la vitesse de base vb (de 22 m/s en zone 1 à 29 m/s en zone 4 côtière), il calcule un profil de vitesse moyenne vm(z) qui augmente avec la hauteur et dépend de la catégorie de terrain (de 0 = mer à IV = centre-ville dense). Il y superpose une composante turbulente caractérisée par l'intensité de turbulence Iv(z). La pression de vitesse de pointe qp(z) — qui est la grandeur de base de tout calcul de vent — combine ces deux composantes : qp(z) = [1 + 7×Iv(z)] × ½ρ×vm²(z). Cette formulation intègre intrinsèquement les effets dynamiques pour les bâtiments courants (bâtiments rigides dont la fréquence propre est > 1 Hz). Pour les bâtiments élancés ou à grande portée (fréquence propre < 1 Hz), un facteur structurel cscd supplémentaire, calculé selon l'annexe B de l'EN 1991-1-4, tient compte de la résonance éolienne.

La répartition des pressions de vent sur un bâtiment n'est pas uniforme. L'EN 1991-1-4 distingue les pressions extérieures (sur les parois exposées au vent et sous le vent) des pressions intérieures (dépendant de la perméabilité des parois). Les coefficients de pression externe cpe varient fortement selon la zone de paroi : les zones A et B en bord de façade et de toiture sont soumises à des dépressions très intenses (cpe = −1,8 en bord de toit), tandis que la zone centrale est soumise à une dépression modérée (cpe = −0,7). Cette hétérogénéité est critique pour le dimensionnement des fixations de bardage et de couverture : un fixateur conçu pour la pression de vent de la zone centrale est sous-dimensionné d'un facteur 2,5 pour la zone de bord. Les effets de sillage entre deux bâtiments proches peuvent également créer des accélérations locales et des dépressions importantes dans les espaces inter-bâtiments — phénomène qui nécessite parfois des essais en tunnel à vent pour être caractérisé précisément. STRUCTALIS identifie systématiquement ces effets locaux lors de l'établissement de la note de calcul vent.