Un exemple entièrement travaillé de SI 875-3 calculs de charge de vent
Dans cet article, un exemple de calcul de la pression du vent pour un bâtiment à Walwane, Maharashtra, Inde (18.945695°N, 74.564866°E) sera montré. Ce calcul sera conforme au SI 875-3:2015 calculs de charge de vent. SkyCivcalculateur de charge de vent gratuit a récemment ajouté l'IS 875-3 calculs de charge de vent, Par conséquent, nous allons montrer comment calculer les charges de vent, en utilisant un modèle S3D Barnhouse ci-dessous:

Pour cette étude de cas, les données de structure sont les suivantes:


Emplacement | Walwane, Maharashtra, Inde (18.945695°N, 74.564866°E) |
Occupation | Divers – Structure de la ferme |
Terrain | Terrain plat ouvert |
Dimensions | B = 4 m × L = 14 m en plan H = Hauteur d'avant-toit de 2.4 m Hauteur de l'apex en élévation. 3.4 m Pente du toit 1:2 (26.565°) Pas d'ouverture |
Bardage | Pannes espacées de 0,745m Poteaux muraux espacés de 0,8 m |
Utiliser le SI 875-3: 2015, la vitesse du vent de conception pour l'emplacement et la pression du vent de conception pour le bâtiment rectangulaire avec toit en pente peuvent être résolus à l'aide des équations ci-dessous:
Vitesse du vent de conception en hauteur avec (en m/s): Vavec = Vbk1k2k3k4 (1)
Où:
Vb est leVitesse du vent de base, SP
k1 est le Facteur de probabilité (coefficient de risque) basé sur 6.3.1 du SI 875-3
k2 est le Rugosité du terrain et facteur de hauteur basé sur 6.3.2 du SI 875-3
k3 est le Facteur de topographie basé sur 6.3.3 du SI 875-3
k4 est le Facteur d'importance pour la région cyclonique basée sur 6.3.4 du SI 875-3
Pression du vent de conception (en Pa): pré = KréKuneKcpavec (2)
Où:
Kré est le Facteur de directivité du vent basé sur 7.2.1 du SI 875-3. Égal à 1.0 en considérant les coefficients de pression locaux.
Kune est le Facteur de moyenne de zone basé sur 7.2.2 du SI 875-3
Kc est le Facteur de combinaison basé sur 7.3.3.13 EST 875-3
pavec est égal à 0.60Vavec2 en Pa
Noter que pré ne doit pas être pris moins de 0.70pavec
De la pression de conception pré obtenu, la pression sera répartie sur les membres de la en utilisant:
Force du vent sur la surface ou les membres (auberge): F = (Csur – Cpi)Apré (3)
Où:
UNE est la surface de l'élément structurel ou de l'unité de revêtement
Csur est le coefficient de pression externe
Cpje est le coefficient de pression interne
Nous allons plonger dans les détails de chaque paramètre ci-dessous.
Vitesse du vent de base Vb
De la figure 1 du SI 875-3, l'emplacement du site est la situation de la carte où la vitesse du vent de base Vb est égal à 39 SP.

SkyCiv peut automatiser les calculs de la vitesse du vent en définissant simplement l'emplacement du site en Inde. Essayez notre Outil de vent libre SkyCiv.
Facteur de probabilité (Coefficient de risque) k1
Table 1 du SI 875-3 présente les coefficients de risque pour différentes classes de structures dans différentes zones de vitesse du vent. Pour cette structure, puisqu'il s'agit d'une grange et servira à abriter quelques animaux d'élevage, la structure est classée sous “Bâtiments et structures présentant un faible degré de danger pour la vie et les biens en cas de défaillance, comme les tours isolées dans les zones boisées, bâtiments agricoles autres que les bâtiments résidentiels.” Par conséquent, de la table 1 du SI 875-3, le correspondant facteur de probabilité (coefficient de risque) k1 est égal à 0.92.

Rugosité du terrain et facteur de hauteur k2
Pour cette structure, il est situé au centre d'une ferme où il n'y a pas d'obstacles immédiats. Par conséquent, le terrain peut être classé comme Catégorie 1. Utilisation du tableau 2 du SI 875-3:2015, on peut obtenir k2 valeurs (qui varie en fonction de la hauteur considérée):
la taille | k2 |
Hauteur de référence, H = 2.4 m | 1.05 |
Facteur de topographie k3
Afin de tenir compte des effets topographiques, nous devons obtenir les données d'altitude de l'emplacement pour les huit (8) les points cardinaux – N, S, W, E, NO, NE, SW, et SE – en utilisant l'API d'élévation de Google. Sur la base des données, on peut généralement supposer que le terrain est “Plat” pour toutes les directions. Par conséquent, basé sur 6.3.3 du SI 875-3:2015, nous pouvons définir notre k3 égal à 1.0.
Facteur d'importance k4
Étant donné que l'emplacement du site n'est pas situé sur la côte est de l'Inde et que la structure ne sera utilisée qu'à des fins agricoles, la valeur de k4 est égal à 1.0 basé sur 6.3.4 du SI 875-3:2015
Vitesse du vent de conception Vavec
A partir des facteurs ci-dessus, nous pouvons déjà résoudre la vitesse du vent de conception Vavec en utilisant l'équation (1):
Niveau | Vb SP | k1 | k2 | k3 | k4 | Vavec SP |
H = 2.4 m | 39.0 | 0.92 | 1.05 | 1.0 | 1.0 | 37.674 |
De la vitesse du vent de conception, nous pouvons calculer la pression du vent de conception pré.
Facteur de directionnalité du vent Kré
De 7.2.1 du SI 875-3:2015, les Facteur de directionnalité du vent Kré est égal à 0.9 pour les cadres et en considérant les coefficients de pression locaux, sera égal à 1.0. Pour cet exemple, nous utiliserons Kré égal à 1.0 pour les pannes et les études de murs et pour Kré égal à 0.9 pour les colonnes et les fermes.
Zone Facteur de moyenne Kune
le Zone Facteur de moyenne Kune peut être calculé à l'aide du tableau 4 du SI 875-3:2015:
Kune = 1.0 pour une superficie inférieure ou égale à 10 m2.
Kune = 0.9 pour une aire égale à 25 m2.
Kune = 0.8 pour une superficie supérieure ou égale à 100 m2.
Noter que Kune peut être interpolé linéairement entre les valeurs. Pour cette structure, nous devons obtenir les zones tributaires des colonnes pour le vent (Zone A), côté sous le vent (Zone B), parois latérales (Zones C et D), et ferme pour le toit. de plus, nous considérerons également la zone tributaire des poteaux muraux et des pannes.
Composant | Zone, m2. | Kune |
Colonne | 2.4×3.5 m = 8.4 m2. | 1.0 |
Charpente | 4×3.5 m (projection) = 14 m2. | 0.97 |
Poteaux muraux | 0.8×3.5 m = 2.8 m2. | 1.0 |
Pannes | 0.745×3.5 m = 2.608 m2. | 1.0 |
Facteur de combinaison Kc
Puisque nous considérerons l'action simultanée des pressions des murs et du toit et des pressions internes, le supposé Facteur de combinaison Kc est égal à 0.9 comme référencé dans 7.3.3.13 du SI 875-3:2015.
Conception de la pression du vent, pré
Utiliser l'équation (2), nous pouvons calculer la pression du vent de conception, pré, Noter que pavec = 851.598 bien et pré ne doit pas être inférieur à 0.7pavec ou 596.119bien.
Composant | Kune | Kré | Kc | pavec | pré |
Colonne | 1.0 | 1.0 | 0.9 | 851.598 | 766.438 |
Charpente | 0.97 | 1.0 | 0.9 | 851.598 | 743.445 |
Poteaux muraux | 1.0 | 1.0 | 0.9 | 851.598 | 766.438 |
Pannes | 1.0 | 1.0 | 0.9 | 851.598 | 766.438 |
A partir de ces données, nous devons calculer les coefficients de pression afin de répartir la pression de conception sur les composants.
Coefficients de pression interne Cpi
le coefficients de pression interne Cpi peut être déterminé à partir de 7.3.2 du SI 875-3:2015. Pour cette structure, il est supposé que l'ouverture totale sur le mur est inférieure à 5 pour cent de la surface totale du mur. Par conséquent, les Cpi les valeurs de cet exemple sont +0.2 et -0.2.
Coefficients de pression externe Csur
le Coefficients de pression externe Csur dépendent de certains paramètres tels que la hauteur, largeur, longueur, angle de toit, et profil de toit.
Coefficients de pression externe du mur
Les coefficients de pression extérieure pour les murs dépendent de h/w et l/l rapport, où h est la hauteur de l'avant-toit, w est la plus petite dimension du bâtiment, et l est la plus grande dimension du bâtiment. Pour cet exemple, h = H, l = L, et w = B. Par conséquent, h/w = 0.6 et l/l = 3.5. De la table 5 du SI 875-3:2015, le correspondant Csur les valeurs sont les suivantes:

Pour l'angle du vent = 0 degrés:
Zone/Surface | Csur |
Zone A – Mur au vent | +0.7 |
Zone B – Mur sous le vent | -0.3 |
Zone C – Flanc | -0.7 |
Zone D – Flanc | -0.7 |
Zone locale (0.25w du bord) | -1.1 |
Pour l'angle du vent = 90 degrés:
Zone/Surface | Csur |
Zone A – Mur au vent | -0.5 |
Zone B – Mur sous le vent | -0.5 |
Zone C – Flanc | +0.7 |
Zone D – Flanc | -0.1 |
Zone locale (0.25w du bord) | -1.1 |
Noter que w = 4 m.
Coefficients de pression externe du toit
Pour cette structure, puisque le profil du toit est à pignon ou à duopitch, les coefficients de pression extérieure du toit seront calculés sur la base du tableau 6 du SI 875-3:2015. Pour cet exemple depuis h/w = 0.6, et l'angle du toit est 26.565°, les Csur les valeurs seront interpolées en utilisant les valeurs suivantes:

Remarque: et = 0,15w = 0.6m
Pour l'angle du vent = 0 degrés:
Angle de toit | Zone EF – Au vent | Zone GH – Côté sous le vent |
20° | -0.7 | -0.5 |
26.565° | -0.109 | -0.5 |
30° | -0.2 | -0.5 |
Pour l'angle du vent = 90 degrés:
Angle de toit | Zone EG – Vent de travers | Zone FH – Vent de travers |
20° | -0.8 | -0.6 |
26.565° | -0.8 | -0.6 |
30° | -0.8 | -0.6 |
Pour les pressions locales:
Angle de toit | Pignons | Zones de crête |
20° | -1.5 | -1.0 |
26.565° | -1.172 | -1.0 |
30° | -1.0 | -1.0 |
Les coefficients de pression finaux du toit seront:
Zone/Surface | Direction du vent – 0 degrés | Direction du vent – 90 degrés |
Zone EF – Au vent | -0.109 | – |
Zone GH – Côté sous le vent | -0.5 | – |
Zone EG – Vent de travers | – | -0.8 |
Zone FH – Vent de travers | – | -0.6 |
Pignons | -1.172 | -1.172 |
Zones de crête | -1.0 | -1.0 |
Pressions internes et externes combinées
A partir des valeurs ci-dessus, la force du vent peut être calculée à l'aide de l'équation (3). toutefois, pour la simplicité, nous aurons juste la pression de conception (ne pas multiplier les valeurs par la zone UNE) et envisagera également la angle de direction du vent 0 degrés pour le cadre principal (colonne et ferme). L'espacement des cadres est égal à 3.5m. Noter que pré = 766.438 bien pour les poteaux de colonne et de mur.
Pour colonnes et poteaux muraux – 0 degrés:
Zone/Surface | Csur | Cpi | Csur–Cpi | p = pré(Csur-Cpi) bien | Pour la colonne px3,5m N / m | Pour les poteaux muraux px0.8m N / m |
Zone A – Mur au vent | 0.7 | +0.2 -0.2 | +0.5 +0.9 | 383.219 689.795 | 1341.267 2414.281 | 306.575 551.836 |
Zone B – Mur sous le vent | -0.3 | +0.2 -0.2 | -0.5 -0.1 | -383.219 -76.644 | -1341.267 -268.253 | -306.575 -61.315 |
Zone locale (1m du bord) | -1.1 | +0.2 -0.2 | -1.3 -0.9 | -996.370 -689.795 | -3487.295 -2414.281 | -797.096 -551.836 |
Les pressions sur les colonnes seront multipliées à 3,5 m afin d'obtenir une charge uniforme. de plus, pour les poteaux muraux, il sera multiplié par 0,8m. Notez qu'une pression positive signifie qu'elle agit vers la surface et négative agit à l'opposé de la surface (succion).
Pour fermes et pannes – 0 dégresser:
Zone/Surface | Csur | Cpi | Csur–Cpi | p = pré(Csur-Cpi) bien | Charpente px3,5m N / m | Pannes px0.745m N / m |
Zone EF – Au vent | -0.109 | +0.2 -0.2 | -0.309 +0.091 | -229.725 67.654 | -804.036 236.787 | -171.145 50.402 |
Zone GH – Sous le vent | -0.5 | +0.2 -0.2 | -0.7 -0.3 | -520.412 -223.034 | -1821.441 -780.617 | -387.707 -166.160 |
Pignons | -1.172 | +0.2 -0.2 | -1.372 -0.972 | -1051.553 -744.978 | -3680.437 -2607.423 | – |
Zones de crête | -1.0 | +0.2 -0.2 | -1.2 -0.8 | -919.726 -613.151 | -3219.041 -2146.027 | – |
Les pressions sur la ferme seront multipliées à 3,5 m afin d'obtenir une charge uniforme. de plus, pour les poteaux muraux, il sera multiplié par 0,745m. Noter que pré = 766.438 bien pour les pannes et pré = 743.445 bien pour la ferme.
Considérant un cadre critique – l'espacement est de 3,5 m:
Pour pré(Csur – +Cpi):


Pour pré(Csur – -Cpi):


Pour la conception de poteaux muraux et de pannes, il vous suffit d'obtenir la pression maximale absolue agissant dessus et de l'utiliser comme base pour calculer les forces de conception. Pour ce cas, la charge de vent de conception sont: -797.096 N/m pour le montant du mur et -783.407N/m pour les pannes,
Ces calculs peuvent tous être effectués en utilisant Logiciel de générateur de charge de SkyCiv pour SI 875-3 et d'autres codes aussi. Les utilisateurs peuvent entrer dans un emplacement du site pour obtenir les vitesses du vent et les facteurs topographiques, entrer les paramètres du bâtiment et générer les pressions du vent. Essayez notre Outil de vent libre SkyCiv pour les calculs de vitesse et de pression du vent sur les structures à pignon.
Ingénieur en structure, Développement de produits
MS Génie Civil
Références:
- Charges de conception (Autre que le tremblement de terre) pour les bâtiments et les structures — Code de pratique (Partie 3 Charges de vent éd.). (2015). Bureau des normes indiennes.