Analyse des structures 1 : introduction [ LTARC1160 ]

Ce cours introduit à la conception architecturale des structures portantes.
Il dispense les données fondamentales visant à :

• Aborder l'analyse critique de structures simples et la conception de formes structurelles : jeu des forces, arrangement des composants et proportions
• Pouvoir dialoguer avec l'ingénieur spécialisé dans ce domaine

Les thèmes suivants sont abordés :

• Conditions -graphiques et analytiques- d'équilibre d'une structure : hypothèses, système de forces, réactions d'appui
• Efforts internes et contraintes associées : énoncé et quantification
• Propriétés mécaniques des matériaux
• Dimensionnement et vérification des structures : introduction

A la fin de l'activité l'étudiant sera capable de :

• Appliquer les principes fondamentaux de la statique dans le cas de corps plans soumis à l'action d'un système de forces
• Produire le schéma statique correspondant à une structure simple chargée
• Utiliser les méthodes graphiques appliquées aux questions de la statique, permettant la visualisation des forces et l'appréhension de leurs effets sur la structure étudiée
• Utiliser les instruments analytiques appliqués aux principes d'équilibre d'un corps plan, aux calculs des réactions aux appuis, à la détermination des efforts internes et contraintes associées
• Formuler les propriétés mécaniques des matériaux usuels : lois de comportement, résistance, rigidité, fragilité et ductilité
• Formuler les conditions de résistance d'une structure au regard des facteurs géométriques, des sollicitations et du matériau choisi

Théorie et auto-apprentissage : questionnaire à choix multiples.
Exercices : résolution d'exercices similaires à ceux vus en séances.

Théorie : cours magistral en auditoire.

Auto-apprentissage : Lectures hebdomadaires  et questionnaires à choix multiples en ligne.
Exercices : Séances en groupes réduits.

Théorie : étude de cas réels ou simulés pour contextualiser la théorie et ses applications.

1. Passerelle suspendue
2. Structures en treillis
3. Charpente triangulée
4. Flexion : poutres sur 2 appuis et encastrées
5. Encorbellement : construire sur une paroi verticale

Exercices : application des formules de mathématique appliquée.

1. Décomposition de forces
2. Réactions d'appui : graphique (Varignon) et analytique
3. Treillis : graphique (Cremona) et analytique (Ritter)
4. Poutres isostatique : graphique (intégration) et analytique (description du moment)
5. Centre de gravité
6. Moment d'inertie

• Allen E., Zalewski W., Form and Forces, Designing efficient, expressive structures, Boston, Wiley, 2010
• Muttoni A., L'art des structures, Lausanne, PPUR, 2004
• Studer M-A. & Frey Fr., Introduction à l'analyse des structures, Lausanne, PPUR, 1997
• Schodek D., Bechthold M., Structures, sixth edition, Pearson Prentice Hall, 2008