Analyse des structures 2 : compléments [ LBARC1261 ]

Ce cours initie à la conception architecturale des structures portantes. Il s'inscrit dans le processus continu d'apprentissage des formes structurales et de leur comportement.

Cet enseignement dispense les données fondamentales visant à :

• Enchainer toutes les étapes d'une analyse structurelle : identification des structures mécaniques, production d'un schéma statique, évaluation des sollicitations et dimensionnement
• Concevoir, pour le projet d'architecture, des structures efficaces et appropriées à leur usage
• Dialoguer avec l'ingénieur spécialisé dans ce domaine

A la fin de l'activité, les étudiants seront capables de :

• Analyser une structure dans son ensemble, à savoir :

- Formuler les sollicitations verticales et horizontales sollicitant une structure
- Produire le schéma statique y correspondant
- Formuler les conditions de stabilité d'ensemble
- Formuler les conditions de stabilité / instabilité d'un élément structurel isolé
- Analyser le comportement structurel des appuis et assemblages

• Utiliser les méthodes graphiques appliquées aux questions de la statique (structures comprimée, tendue et fléchie) et des déformations élastiques (structure fléchie)
   
• Utiliser les instruments analytiques appliquées aux principes d'équilibre, à la détermination des efforts internes et contraintes associées, à la détermination des déformations dans le cadre de structures comprimée, tendue et fléchie
   
• Formuler les conditions mécaniques d'hyperstaticité d'une structure y compris analyser des conditions de matérialité des appuis et assemblage
   
• Analyser l'influence de l'hyperstaticité sur le comportement mécanique d'une structure : intensité et nature des efforts aux appuis, intensité et répartition des sollicitations internes, dimensionnement

Durant les sessions d'examens :

1. Evaluation écrite
   Celle-ci comprend plusieurs questions ouvertes couvrant la théorie des structures, l'analyse critique et comparative de structures élémentaires, la pratique des méthodes graphiques et analytiques.
   Les critères d'évaluation sont les suivants : précision des notions et concepts exposés, rigueur des écritures graphiques et mathématiques, qualité de la présentation et des justifications raisonnées, cohérence interne.
   Aucun support écrit n'est autorisé pour l'examen.
    
2. Evaluation orale
   Celle-ci succède à l'évaluation écrite. Elle couvre l'analyse critique de structures élémentaires et de structures d'édifices construits. L'évaluation orale a pour objectif de vérifier la capacité de l'étudiant à faire face à des situations complexes qui sont contextualisées.
   Les critères d'évaluation sont les suivants : pertinence des modèles utilisés, précision et rigueur des justifications raisonnées, qualité de l'expression orale.

Le niveau et le type de langage (mathématique, graphique et verbal) est adapté à chaque notion. Les supports sont variés : exposés oraux et matériaux écrits différents (syllabus détaillé, recueil d'exercices, transparents).

Les approches proposées sont multiples:

• approche par présentation (cours magistraux),
• approche par problèmes (exercices encadrés),
• approche par projet (travail dirigé : analyse critique d'édifices construits).

La préparation (pré-lecture et préparation d'exercices) des rencontres est vivement conseillée.

Cet enseignement abordera de manière sensible, critique et contextualisée dans un processus donnant la priorité à une démarche réflexive, les contenus suivants :

• Les structures soumises à la traction : structure isostatique et hyperstatique, contrainte et déformation associées, dimensionnement.
• Les structures soumises à la compression :
  - éléments comprimés courts isostatique et hyperstatique, contrainte et déformation associées, dimensionnement
  - éléments comprimés élancés ' flambement
• Les structures soumises à la flexion : structure isostatique et hyperstatique, contraintes et déformations associées, dimensionnement.
• Les câbles : câble biarticulé de forme polygonale et courbe (modélisation et géométries, isostaticité, forces aux appuis et tension), contrainte associée
• Les arcs : structure isostatique (modélisation et géométries, condition de stabilité, forces aux appuis et effort intérieur) et hyperstatique, contraintes et déformations associées, rupture des arcs clavés (principe généraux)
• Les portiques: structure isostatique et hyperstatique, contraintes et déformation associées.

• M-A. STUDER, F. FREY, Introduction à l'analyse des structures, Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, 2004
• M. SALVADORI, M. LEVY, Pourquoi ça tombe ?, éd. Parenthèses, Paris, 2009
• M. SALVADORI, M. LEVY, Comment ça tient ?, éd. Parenthèses, Paris, 2009
• M. SALVADORI, Structure et architecture, éd. Eyrolles, Paris, 1976
• A. MUTTONI, L'art des structures, Presse polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, 2005