principe physique d'une toiture qui s'envole

[acx01b]

Bonjour, j'aimerais comprendre les bases de ce qui cause l'envol de toitures lors de grosses tempêtes.

Auriez-vous de la documentation ?

Par exemple est-ce que des combles aménagées qui laissent beaucoup moins passer l'air favorisent l'envol lors d'un vent très fort et constant ?
Laisser passer plus d'air par les combles ne doit servir à rien en cas de vent changeant style tornade.

Pour les ardoises j'imagine qu'il y a 4 ou 5 qui cèdent/cassent/s'envolent puis les autres au dessus qui partent une par une. Mais pareil si les combles sont aménagées le vent fera pression sur une plus petite sous les ardoises près de celles qui ont cédées ce qui favorisera l'envol ?

Sur les lieux d'une tornade est-ce qu'on voit facilement la différence entre les maisons qui avaient des crochets/liteaux/ardoises pourries et celles dont la toiture avait été rénovée ?

Et est-ce qu'on peut convertir facilement la vitesse du vent en pression et en déduire la pression à laquelle notre toiture doit résister pour ne pas s'envoler tous les 15 ans ?

Bref, je n'ai pas de cours sur les principes de base donc je ne fais qu'imaginer.
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[jiherve]

Bonjour
une toiture c'est comme une aile d'avion çà a une portance dont la majeure partie provient de la dépression crée au dessus d'elle par le flux d'air contournant la maison donc même sans entrée d'air sous la couverture celle ci peut partir, s'il y a entrée d'air alors cela empire.
JR

[acx01b]

Dans le cas extrême de l'entrée d'air il y a le même écoulement au dessus et en dessous de l'ardoise et aucune différence de pression, aucune force.

La pression atmosphérique est équivalente à 10 tonnes par m² on voit bien comment ça peut faire s'envoler la toiture, mais ça reste difficile à visualiser, quel niveau de vent est dangereux et ce qu'il se passe au moment critique.

[jiherve]

re
non cela n'est vrai que si la toiture est strictement dans l'axe du vent, voir voile de bateau ou bien l’expérience de la main à la portière d'un vehicule en mouvement à la moindre incidence la main s'envole!
Voir aussi les tabliers de pont en profil d'aile inversé ex pont de l'Iroise.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Dans le cas extrême de l'entrée d'air il y a le même écoulement au dessus et en dessous de l'ardoise et aucune différence de pression, aucune force.

La pression atmosphérique est équivalente à 10 tonnes par m²

Bjr à toi,
Phrase un: ça c'est ce que tu penses...mais c'est faux !
Pression: 10 tonnes au m2...tu as déduit cela comment ?
Bonne journée

[trebor]

Bonjour à tous,
Il me semble que si toutes les portes et les fenêtres de l'habitation sont ouvertes complètement que le risque des dégâts à la toiture sera moindre.
La différence de dépression de l'air sous la toiture étant réduite mais jamais identique à celle au dessus du toit.
La vitesse de l'air au dessus étant très supérieure à celle sous le toit.

[XK150]

Erreur fatale !!! La pression atmosphérique n'exerce aucune pression sur votre toiture : elle est partout dessus , dessous , sur les cotés et elle s'annule .
Et bien heureusement d'ailleurs !

1000 toitures envolées : 1000 cas particuliers à étudier .

[jiherve]

re
le coté au vent subit en partie une surpression mais celui sous le vent (après le faitage) toujours une dépression.
https://www.nachi.org/wind-damage-part3-42.htm
c'est complexe la seule solution efficace dont j'ai vu l'emploi à Maurice ce sont des bâtiments entièrement en béton armé toit penté y compris avec couverture shingle(si çà s'envole ce n'est ni couteux ni dangereux), huisserie acier, de vrais bunkers !
JR

[ilovir]

Bonjour

Le principe est tout simplement le même que celui de la portance d'une aile. Avec un complément de pression intérieure. Comme l'a expliqué jihervé.

Cela s'observe expérimentalement, et a fait l'objet d'études théoriques dont vous retrouverez le développement, avec calculs, dans votre cours de mécanique des fluides.

En pratique, les formes des bâtiments et de leurs environnement, ainsi que leurs constitutions, font autant de paramètres très variables qui rendent aléatoire le résultat sur tel ou tel bâtiment.

Mais l'effet de soulèvement des toitures est bien un phénomène courant.

[trebor]

Erreur fatale !!! La pression atmosphérique n'exerce aucune pression sur votre toiture : elle est partout dessus , dessous , sur les cotés et elle s'annule .
Et bien heureusement d'ailleurs !

1000 toitures envolées : 1000 cas particuliers à étudier .

Pour que le toit en ardoise soit arraché, il faut bien une force extérieure d'attraction ou une pression moindre intérieure qui permet cet arrachement, car déjà vu des poutres arrachées de la maçonnerie et le toit sur la route, le toit carrément soulevé.

[jiherve]

re
une image de synthèse qui resume le cas:https://www.tec-science.com/wp-conte...f-1536x864.jpg
Le coté sous le vent est en dépression alors que l’intérieur de la maison est en surpression (entrée d'air coté au vent) ou à la pression normale cela crée une force verticale => la couverture s'envole.

JR

[XK150]

Pour que le toit en ardoise soit arraché, il faut bien une force extérieure d'attraction ou une pression moindre intérieure qui permet cet arrachement, car déjà vu des poutres arrachées de la maçonnerie et le toit sur la route, le toit carrément soulevé.

Je n'ai pas dit le contraire : je réponds seulement à " la pression atmo. " du post 3 . D'accord , j'aurai dû citer pour que ce soit clair ...

[ilovir]

une image de synthèse

L'aspiration - soulèvement peut aussi s'exercer sur le versant au vent.

[jiherve]

bonsoir,
oui c'est donné dans le lien #8.
Dépression en bord de toit, la couverture s'envole à cet endroit, le vent s'engouffre sous la toiture donc composition surpression dépression du coté sous le vent => cata!
Je me souviens des tempêtes de 1999 et 2009 c’était apocalyptique pour les maisons directement exposées , sans arbres autour, mais certaines avec les "mauvais arbres" donc des pins maritimes étaient écrasées par les arbres déracinés.
JR

[acx01b]

Merci le lien https://www.nachi.org/wind-damage-part3-42.htm est le type de chose que je recherche.

Vous en avez d'autres, une thèse de doctorat avec des simulations, des vidéos ?

Donc le phénomène principal c'est vitesse du vent, changements de directions (murs et faitage) qui avec le théorème de Bernouilli donnent des changements de pression.

La zone qui craint c'est les ardoises près du faitage et côté opposé aux rafales, celles près des gouttières ou près du pignon côté rafales.

Une fois que quelques ardoises sont parties les autres peuvent se soulever et prendre le vent (directement son énergie cinétique) comme une voile ?

La pression atmosphérique c'est 10^5 pascals soit 10^5 N par m^2. Un kg est soumis à une gravité de 10N donc la pression atmosphérique c'est une force qui est équivalente à 10 tonnes par m². Force qui en tant normal s'exerce dans toutes les directions donc est nulle, mais qui varie quand il y a du vent près de la toiture (Bernouilli)

[jiherve]

bonsoir,
il faut faire une recherche en anglais car aux USA les catastrophes venteuse sont monnaie courante.
"wind effects on houses"
avec "wind tunnel house" on tombe sur çà :https://www.youtube.com/watch?v=BigK9H4rmf8
en supposant que les conditions de simulation étaient cohérentes.
la pression atmosphérique absolue n'a rien à faire la dedans ce sont des différences de pressions qui comptent!
JR

[SK69202]

La zone qui craint c'est les ardoises près du faitage et côté opposé aux rafales, et celles près des gouttières côté rafales.

Les zones qui craignent sont celles où la différence de pression entre les deux faces de la structure est la plus grande.
Si du coté intérieur j'ai 10T/m2 et de l'autre en raison de la chute de pression 9.8T/m2, ça fait 2T d'effort d'arrachement sur 10m2 de toiture, il "suffit" que les voliges, ardoises et autres éléments de charpente n'aient pas la résistance de maintien pour que cela parte.
On voit des toits entiers prendre l'air => liaison du toit avec la maçonnerie incapable de résister à l'arrachement.

Ici à l'ouest de la Bretagne, la construction traditionnelle, mettait des acrotères en maçonnerie prolongeant les pignons, histoire d'avoir de la masse au dessus des fermes de la charpente. Aujourd'hui, ça crée un pont thermique et comme c'est la menace de l'époque, on en veut plus.

[acx01b]

Donc il faut avoir une couverture pourrie comme ça c'est que les ardoises qui s'envolent pas toute la charpente

[jiherve]

re
sous les ardoises il y a un voligeage et c'est lui qui fait office d'aile!
Avec des tuiles non fixées la charpente tient mieux.
JR

[ilovir]

A titre indicatif, voici ce qu'en pense l'Eurocode 1.

Cela ne vise pas à donner un réalité aérodynamique exacte, mais un encadrement des effets possibles du vent sur une toiture, pour en dimensionner les éléments.
Il faut ajouter à ces coefficients la pression intérieure, qui dépend des ouvertures en façade. Par défaut : + 0.2 ou - 0.3 intérieur.

[Bounoume]

La solution des Ancêtres: une couverture TRES lourde, qui ne se soulèvera pas malgré l'aspiration au-dessus:
en Auvergne: les lauzes en bons morceaux de schiste bien épais!
En plus, comme la couverture est très lourde, la charpente doit être très résistante à la charge, donc très lourde aussi......
https://external-content.duckduckgo....3e4&ipo=images

Pour le fun: il y a 10 ans j'ai fait refaire la toiture de la grange: anciennement petites tuiles plates (devenues poreuses, ou/et risquant de glisser sur les liteaux)
remplacées par des grandes tuiles industrielles moins lourdes (poids au m2 nettement inférieur)
Maintenant les tuiles, ça s'envolait régulièrement..... d'autant que par économie mon couvreur n'avait pas mis de film de sous-toiture
ps: depuis, là ou j'ai pu placer une ersatz de film (plutôt des planches jointives entre chevrons, comme les anciens toits montés sur un vrai plancher recouvrant les chevrons, au lieu de simples liteaux ) .... ça ne s'envole plus......

[SK69202]

Une tuile non fixée ne transmet pas de force d'arrachement à la charpente, juste qu'il faut moins de vent pour arracher une tuile, qu'une toiture complète.

Des constructions traditionnelles du Japon, font des toitures très lourdes en très grosses tuiles, ça part assez peu dans les vents cycloniques, mais la masse oscillante en cas de tremblement de terre finit par écraser la maison.
J'ai trouvé ça tout à l'heure: https://eolios.fr/expertises/air-ven...les-batiments/

[acx01b]

re
sous les ardoises il y a un voligeage et c'est lui qui fait office d'aile!
Avec des tuiles non fixées la charpente tient mieux.
JR

Pour moi la plupart des toitures ardoises sont rectangulaires 20cmx30cm sur liteaux avec crochets sur une pente à 40°.

[f6bes]

Remoi, En résumé on ne peut prédire avec EXACTITUDE ce qui va se passer.
Bonne journée

[SK69202]

En résumé on ne peut prédire avec EXACTITUDE ce qui va se passer.

A l'architecte de prendre des marges pour pas finir au chômage !

Une toiture s'envole parce que l'effort d'arrachement en un point dépasse la résistance à l'arrachement en ce point.

[JeanYves56]

Pour moi la plupart des toitures ardoises sont rectangulaires 20cmx30cm sur liteaux avec crochets sur une pente à 40°.

Bonjour ,

Par ici , la plupart sont sur volige (différente épaisseur ) , pente à 45 °