Analyse des structures 2

Préalables :

Pour suivre cette unité d'enseignement, l'étudiant doit maîtriser la langue française.

Prérequis :

Pour suivre cette unité d'enseignement, l'étudiant doit avoir réussi les épreuves relatives aux unités d'enseignement suivantes :

• Mathématique : géométrie (LB/TARC1143)
• Analyse des structures 1 : fondements de statique et de résistance des matériaux (LB/TARC1160)

Cette unité d'enseignement initie à l'analyse des structures portantes. Elle s'inscrit dans le processus continu de l'étude des principales structures architecturales et de leur comportement.

L'enseignement dispensé présente les notions fondamentales permettant

• de formuler toutes les étapes d'analyse d'une structure : production d'un schéma statique, évaluation des sollicitations et des efforts internes
• de dialoguer avec l'ingénieur spécialisé dans ce domaine.

Les thèmes suivants sont abordés :

• Structures tendues, comprimées et fléchies
• Structures en tension (câbles) et en compression (arcs)
• Structures isostatiques et hyperstatiques
• Descente des charges
• Stabilité de forme (éléments élancés) et stabilité d'ensemble (contreventement).

AA spécifiques :

A la fin de cette unité d'enseignement, l'étudiant est capable

1. d'analyser une structure dans son ensemble, à savoir :

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

2. d'utiliser les méthodes graphiques et analytiques appliqués 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 (structures isostatiques et hyperstatiques)

3. d'identifier l'influence de l'hyperstaticité sur le comportement mécanique d'une structure

4. de développer une démarche raisonnée qui

• d'une part, fait la synthèse des connaissances acquises et prouve la maitrise des notions de bases et
• d'autre part, fait le lien avec d'autres disciplines, en particulier la pratique du projet d'architecture. 

Contribution au référentiel AA :

Eu égard au référentiel AA du programme de Bachelier en architecture, ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des AA suivants :

Mobiliser d'autres disciplines

• Interpréter les savoirs d'autres disciplines
• Recourir à d'autres disciplines pour questionner la conception et la mise en 'uvre du projet d'architecture

Concrétiser une dimension technique

• Connaître et décrire les principes techniques fondamentaux de l'édification
• Observer et évaluer les principes constructifs d'un édifice
• Formuler une compréhension intuitive des structures en vue de l'intégrer dans une production architecturale créative

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».

Durant les sessions d'examens

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.
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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.

En fonction des concepts présentés, il est fait usage de textes (énoncés, définitions, hypothèses, présentations des concepts et méthodes), des mathématiques et des méthodes graphiques.

L'étudiant dispose d'un syllabus détaillé, d'un recueil détaillé d'exercices, de la copie des transparents présentés.

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

La pré-lecture attentive du syllabus et des énoncés des exercices est vivement conseillée; la préparation des entrevues organisées dans le cadre du travail dirigé est obligatoire.

Modélisation d'une structure

• Principes et hypothèses de modélisation structurales
• Structure vs mécanisme
• Isostaticité vs hyperstaticité

Analyse des systèmes porteurs courants

• Charges verticales et actions horizontales
• Systèmes de reprise des charges verticales
• Descente des charges - Système de reprise des actions horizontales instabilité d'un élément structural isolé

Typologie des structures

Instabilité d'un élément structural isolé

• Flambement

Structures composées

• Principes généraux de résolution
• Poutre composée plane isostatique

Structures planes tendues/comprimées

• Câbles
• Arcs funiculaires

Structures hyperstatiques

• Méthodes des forces
• Degré d'hyperstaticité
• Forces hyperstatiques
• Structure isostatique de référence
• Principe de superposition des effets des actions
• Equation de compatibilité des déplacements

Poutres continues

• Définitions
• Distribution des moments de flexion
• Théorème des deux moments
• Equation des trois moments

Structures planes en presso-flexion

• Portiques simples isostatiques
• Portiques simples hyperstatiques
• Portique à travées multiples
• Portiques multi-étagés
• Cadre unique
• Cadre à travées multiples
• Poutre Vierendeel