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Domaine "Ingénierie du vent"

Aérodynamique, Vents forts, Confort, Neige, ...

  • les problèmes d’aérodynamique du génie civil, c’est-à-dire l’étude des effets du vent sur les bâtiments, sur les utilisateurs de surfaces influencées par le vent,
  • l’analyse de la probabilité d’occurrence des vents forts (climatologie des vents forts),
  • la simulation et l'étude de l'inconfort lié aux survitesses du vent produites par les bâtiments,
  • le transport et la dispersion de particules et de neige par le vent.
La construction et la réalisation d’objets, d’ouvrages, constructions, œuvres d’art de grande dimension sont presque toujours limitées par les incidences climatiques. Parmi l’ensemble des risques naturels, les effets des vents violents concernent tout particulièrement les structures légères et audacieuses rendues réalisables par l’utilisation de matériaux plus performants.

La mise en œuvre de ces nouveaux matériaux, les exigences relatives à leur durée de vie et à la réduction des coûts requièrent, dans la plupart des cas, des approches nouvelles souvent pluridisciplinaires.

Réaliser votre projet avec nous ...

Les compétences d'H&L dans les domaines de l'ingénierie du vent et de la construction, associées avec celles des Institutions universitaires, permettent d’analyser les projets et de les faire évoluer assez tôt vers des objets réalisables, avec un coût acceptable ou d’en assurer la rentabilité.

Compétences H&L dans ce domaine

Aérodynamique du génie civil
Définition des charges dues au vent
Climatologie des vents forts
Combinaison des risques dus au vent et à la neige
Transport de neige par le vent
Conception et construction de structures particulières


Vos contacts H&L : Jacques-André Hertig, F. Testuz

Constructions et effets du vent

La construction doit être pensée dans son ensemble, en se référant aux fondements des disciplines concernées. C’est en particulier le cas pour les structures en mouvement qui font appel à des connaissances approfondies en mécanique, physique et génie civil. On rencontre ce type de réalisations dans les grandes manifestations, rencontres internationales, expositions ou fêtes que les promoteurs tentent de rendre marquantes, exceptionnelles et techniquement avant-gardistes pour les spectateurs.

Dans ces cas, les effets du vent sont particulièrement difficiles à appréhender, car ils imposent des contraintes souvent inconciliables, contradictoires et pouvant heurter le sens commun. Les grands coups de vent sont soudains, souvent prévisibles, parfois imprévus et de courte durée. Si les manifestations peuvent être interrompues, si le confort des participants peut momentanément être réduit, la sécurité structurale doit quant à elle être assurée dans tous les cas.

Du point de vue des coûts, les charges de dimensionnement augmentant avec le carré de la vitesse, le coût de structures temporaires est souvent jugé trop important par rapport aux structures permanentes. La vue des déformations faibles des structures ou du second œuvre lors des coups de vent fréquents laisse parfois penser que la construction est surdimensionnée. Il est difficile d’imaginer qu’en cas de tempête exceptionnelle, les charges et les déplacements seront entre 4 et 10 fois supérieures à ce que l’on a vu ces 20 ou même 30 dernières années. La rareté de ces événements exceptionnels et la sécurité attendue sont source de conflits. Ces derniers proviennent d’interprétation différente des contraintes de la sécurité et de l’exploitation.

D’autre part, les objets mobiles comme les éoliennes, girouettes, drapeaux, tentures, bâtiments tournants ou autres ouvrages devant se déplacer sous l’action du vent, doivent à la fois fonctionner par vent très faible et résister aux vents extrêmes. Ceci pose des contraintes sévères qui peuvent parfois condamner les plus belles réalisations artistiques.

L’identification précoce de ces contraintes peut souvent permettre d’éviter des fautes de conception difficilement rattrapables ultérieurement, un fois le projet mis à l’enquête ou accepté par un organe de financement.

Sculpture Jocky 27

Jocky 27, un exemple de construction audacieuse ...

Jocky 27 est une sculpture de 27 m de haut, constituée de 2 longs parallélépipèdes de couleur rouge, fixés à 2 tubes circulaires noirs, encastrés dans le sol. Cette forme particulière, liée à une grande hauteur de construction, a posé de nombreux problèmes sur le comportement de la structure sous l'effet du vent. Des essais en soufflerie, complétés plus tard par des mesures sur la statue réelle, ont permis de prévoir l'effet du vent sur Jocky.

La géométrie peu conventionnelle de cette contruction conduit à de grands coefficients de majoration dynamique, mais les phénomènes d'instabilité ne sont pas à craindre.

On évoque aussi les problèmes constructifs, en particulier ceux liés aux variations de température sur le revêtement et ceux dus à la nécessité de réaliser un fort encastrement dans un terrain peu favorable.

Montage de la sculpture Jocky 27 à EPFL
A. Nallet : sculpteur; J.-A Hertig : analyse dynamique et essais en soufflerie; J.-P. Collet, Bureau Clément & Bongard : Ingénierie; M. Crisinel, ICOM : construction métallique

Analyse climatologique

Dans les aspects de sécurité structurale et d’aptitude au service mentionnés ci-dessus, l’analyse climatologique des vents forts représente une part importante de l’analyse des projets. Les données météorologiques à disposition en Suisse, en particulier les réseaux ANETZ et ENET de l’Institut suisse de Météorologie (ISM) sont particulièrement bien adaptés à l’étude des vents forts. Il est possible de déterminer les vents extrêmes ayant soufflés dans une région donnée en fonction de leur durée, du secteur et de la saison.

 
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Dernière mise à jour : 20.02.2014
   
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