Wind pressure on buildingsPression du vent sur les bâtimentsفشار باد روی ساختمان

What it isDe quoi s'agit-il ?موضوع چیست؟

EN 1991-1-4 builds the wind pressure on a building in two stages. First a peak velocity pressure q_p(z) describes the gusty wind at height z on the site. Then pressure coefficients distribute it over each surface: positive (pushing) on the windward face, negative (suction) on the sides, the leeward face and most roofs.

L'EN 1991-1-4 construit la pression du vent sur un bâtiment en deux temps. D'abord une pression dynamique de pointe q_p(z) décrit le vent en rafales à la hauteur z sur le site. Ensuite des coefficients de pression la répartissent sur chaque paroi : positive (poussée) au vent, négative (succion) sur les côtés, sous le vent et sur la plupart des toitures.

استاندارد EN 1991-1-4 فشار باد روی ساختمان را در دو مرحله به‌دست می‌آورد. ابتدا فشار دینامیکی اوج q_p(z) باد تندباددار را در ارتفاع z از محل توصیف می‌کند. سپس ضرایب فشار آن را روی هر سطح توزیع می‌کنند: مثبت (فشاری) روی وجه رو به باد و منفی (مکشی) روی وجوه جانبی، وجه پشت به باد و بیشتر بام‌ها.

When it governsQuand est-ce déterminant ?چه زمانی تعیین‌کننده است؟

• Bracing, frames and cores: wind is usually the main horizontal action in low-seismicity regions.
• Light roofs: suction can exceed the self-weight and reverse the bending of purlins and rafters — the bottom flange is then in compression.
• Cladding and fixings near corners and edges, where local suctions are highest.
• Holding-down bolts and foundations of light buildings, where uplift and overturning govern.

• Contreventements, portiques et noyaux : le vent est généralement la principale action horizontale dans les régions peu sismiques.
• Toitures légères : la succion peut dépasser le poids propre et inverser la flexion des pannes et arbalétriers — la semelle inférieure est alors comprimée.
• Bardages et fixations près des angles et des rives, où les succions locales sont les plus fortes.
• Tiges d'ancrage et fondations des bâtiments légers, où le soulèvement et le renversement sont déterminants.

• مهاربندها، قاب‌ها و هسته‌ها: در مناطق کم‌لرزه، باد معمولاً کنش افقی اصلی است.
• بام‌های سبک: مکش ممکن است از وزن خودی بیشتر شود و خمش لاپه‌ها و تیرهای شیب‌دار را معکوس کند؛ در این حالت بال پایینی فشاری می‌شود.
• نماها و اتصالات آن‌ها نزدیک گوشه‌ها و لبه‌ها، جایی که مکش موضعی بیشترین مقدار را دارد.
• میل‌مهارها و پی‌های ساختمان‌های سبک، جایی که بلندشدگی و واژگونی تعیین‌کننده است.

Method step by stepMéthode pas à pasروش گام‌به‌گام

1. Basic wind velocity1. Vitesse de référence۱. سرعت مبنای باد

v_b,0 comes from the national wind map (10 min mean at 10 m in open country). c_dir and c_season are normally 1.0.

v_b,0 provient de la carte nationale (moyenne sur 10 min à 10 m en rase campagne). c_dir et c_season valent normalement 1,0.

v_b,0 از نقشه‌ی ملی باد به‌دست می‌آید (میانگین ده‌دقیقه‌ای در ارتفاع ده متری در زمین باز). ضرایب c_dir و c_season معمولاً برابر یک هستند.

2. Terrain and roughness2. Rugosité du terrain۲. ناهمواری زمین

Choose the terrain category upwind: 0 (sea), I (lakes), II (open country, low vegetation), III (villages, suburbs, forests) or IV (towns, at least 15 % of the area covered by buildings taller than 15 m). Each has a roughness length z₀ (0.003; 0.01; 0.05; 0.3; 1.0 m) and a minimum height z_min.

Choisir la catégorie de terrain au vent : 0 (mer), I (lacs), II (rase campagne, végétation basse), III (villages, banlieues, forêts) ou IV (villes, au moins 15 % de la surface bâtie de plus de 15 m). Chacune a une longueur de rugosité z₀ (0,003 ; 0,01 ; 0,05 ; 0,3 ; 1,0 m) et une hauteur minimale z_min.

رده‌ی زمین در سمت بادآور را انتخاب کنید: صفر (دریا)، یک (دریاچه)، دو (زمین باز با پوشش گیاهی کم)، سه (روستا، حومه‌ی شهر، جنگل) یا چهار (شهر، با دست‌کم پانزده درصد سطح پوشیده از ساختمان‌های بلندتر از پانزده متر). هر رده طول ناهمواری z₀ (به ترتیب 0.003، 0.01، 0.05، 0.3 و 1.0 متر) و ارتفاع کمینه‌ی z_min دارد.

c_o is the orography factor (1.0 unless the site is on a hill or escarpment), z_0,II = 0.05 m.

c_o est le coefficient d'orographie (1,0 sauf site sur colline ou falaise), z_0,II = 0.05 m.

c_o ضریب پستی‌وبلندی است (برابر یک، مگر این‌که محل روی تپه یا پرتگاه باشد) و z_0,II = 0.05 m.

3. Turbulence and peak velocity pressure3. Turbulence et pression dynamique de pointe۳. تلاطم و فشار دینامیکی اوج

With k_I = 1.0 and ρ = 1.25 kg/m³ (recommended values). The ratio c_e = q_p/q_b is the exposure factor.

Avec k_I = 1.0 et ρ = 1.25 kg/m³ (valeurs recommandées). Le rapport c_e = q_p/q_b est le coefficient d'exposition.

با k_I = 1.0 و ρ = 1.25 kg/m³ (مقادیر پیشنهادی). نسبت c_e = q_p/q_b ضریب در معرض بودن نامیده می‌شود.

4. External and internal pressure4. Pressions extérieure et intérieure۴. فشار خارجی و داخلی

Walls are divided into zones A, B, C (sides, strongest suction at the windward corner), D (windward) and E (leeward), using e = min(b ; 2h). Flat roofs use zones F, G, H, I. Use c_pe,10 for the structure and c_pe,1 for small elements and fixings (loaded area of 1 m² or less). For enclosed buildings without a dominant opening, check both c_pi = +0.2 and c_pi = −0.3 and keep the worse.

Les façades sont divisées en zones A, B, C (côtés, succion maximale à l'angle au vent), D (au vent) et E (sous le vent), avec e = min(b ; 2h). Les toitures plates utilisent les zones F, G, H, I. On prend c_pe,10 pour la structure et c_pe,1 pour les petits éléments et fixations (aire chargée d'au plus 1 m²). Pour un bâtiment fermé sans face dominante, vérifier c_pi = +0.2 et c_pi = −0.3 et retenir le plus défavorable.

دیوارها با استفاده از e = min(b ; 2h) به پهنه‌های A، B و C (وجوه جانبی، با بیشترین مکش در گوشه‌ی رو به باد)، D (رو به باد) و E (پشت به باد) تقسیم می‌شوند. بام‌های تخت پهنه‌های F، G، H و I دارند. برای سازه از c_pe,10 و برای اجزای کوچک و اتصالات (سطح بارگیر حداکثر یک متر مربع) از c_pe,1 استفاده کنید. در ساختمان بسته‌ی بدون وجه غالب، هر دو مقدار c_pi = +0.2 و c_pi = −0.3 را کنترل و بحرانی‌تر را انتخاب کنید.

Worked exampleExemple résoluمثال حل‌شده

Building 10 m high, square in plan (h/d = 1), terrain category II, flat site, assumed v_b,0 = 25 m/s (check the national map). Reference height z_e = h = 10 m.

Bâtiment de 10 m de haut, carré en plan (h/d = 1), catégorie de terrain II, site plat, v_b,0 = 25 m/s supposé (à vérifier sur la carte nationale). Hauteur de référence z_e = h = 10 m.

ساختمانی به ارتفاع ده متر با پلان مربع (h/d = 1)، رده‌ی زمین دو، محل هموار و سرعت فرضی v_b,0 = 25 m/s (با نقشه‌ی ملی کنترل شود). ارتفاع مرجع z_e = h = 10 m.

The design pressure on a windward wall panel is 1.01 kN/m², not the 0.39 kN/m² that the basic pressure q_b alone would suggest: gusts and internal pressure more than double it. For the overall horizontal force on the building, internal pressures cancel out and c_pe of faces D and E are combined (with the lack-of-correlation factor where applicable).

La pression de calcul sur un panneau de façade au vent est de 1,01 kN/m², et non 0,39 kN/m² comme le laisserait penser q_b seule : rafales et pression intérieure la font plus que doubler. Pour l'effort horizontal global, les pressions intérieures s'annulent et on combine les c_pe des faces D et E (avec le coefficient de défaut de corrélation le cas échéant).

فشار طراحی روی یک قطعه‌ی دیوار رو به باد 1.01 kN/m² است، نه 0.39 kN/m² که فشار مبنای q_b به‌تنهایی نشان می‌دهد؛ تندباد و فشار داخلی آن را بیش از دو برابر می‌کنند. برای نیروی افقی کل ساختمان، فشارهای داخلی یکدیگر را خنثی می‌کنند و ضرایب c_pe وجوه D و E با هم ترکیب می‌شوند (در صورت لزوم با ضریب عدم هم‌بستگی).

Common mistakesErreurs fréquentesاشتباهات رایج

• Using q_b instead of q_p, or q_p at mid-height instead of at the reference height z_e (for tall buildings, z_e varies with the façade strip).
• Choosing a rougher terrain category than justified — e.g. category IV for a building on the edge of town facing open fields.
• Forgetting internal pressure, or using only one sign of c_pi.
• Designing fixings with c_pe,10 instead of c_pe,1 in corner and edge zones.
• Ignoring uplift load cases: wind suction with minimum permanent load (γ_G = 1.0) governs anchors and light roofs.

• Utiliser q_b au lieu de q_p, ou q_p à mi-hauteur au lieu de la hauteur de référence z_e (pour les bâtiments élancés, z_e varie selon les bandes de façade).
• Choisir une catégorie de terrain plus rugueuse que justifiée — ex. catégorie IV pour un bâtiment en bord de ville face à des champs.
• Oublier la pression intérieure, ou n'utiliser qu'un seul signe de c_pi.
• Dimensionner les fixations avec c_pe,10 au lieu de c_pe,1 dans les zones d'angle et de rive.
• Ignorer les cas de soulèvement : succion avec charge permanente minimale (γ_G = 1.0), déterminante pour les ancrages et toitures légères.

• استفاده از q_b به‌جای q_p، یا q_p در نیمه‌ی ارتفاع به‌جای ارتفاع مرجع z_e (در ساختمان‌های بلند، z_e در نوارهای مختلف نما تغییر می‌کند).
• انتخاب رده‌ی زمین ناهموارتر از آنچه توجیه دارد؛ مثلاً رده‌ی چهار برای ساختمانی در حاشیه‌ی شهر که رو به زمین‌های باز است.
• فراموش‌کردن فشار داخلی، یا استفاده از تنها یک علامت برای c_pi.
• طراحی اتصالات نما با c_pe,10 به‌جای c_pe,1 در پهنه‌های گوشه و لبه.
• نادیده‌گرفتن حالت بلندشدگی: مکش باد همراه با کمترین بار دائمی (γ_G = 1.0) برای مهارها و بام‌های سبک تعیین‌کننده است.