Analyse des structures 1 : fondements de statique et de résistance des matériaux

Cette unité d'enseignement introduit à la compréhension du fonctionnement mécanique des structures portantes et initie à leur analyse.  Elle s'inscrit dans le processus continu de l'étude des principales structures architecturales.  

Cette unité d'enseignement dispense les concepts fondamentaux visant à :

• analyser des structures linéaires simples au moyen des outils fournis par la statique et la résistance des matériaux
• dialoguer avec l'ingénieur spécialisé dans ce domaine.

Les thèmes suivants sont abordés :

• Notions fondamentales de mécanique : force et moment
• Caractéristiques des sections : centre de gravité, moment quadratique, axes principaux d'inertie
• Conditions d'équilibre de structures simples isostatiques: hypothèses, système de forces, réactions d'appui
• Efforts internes et contraintes associées : énoncé et quantification
• Propriétés mécaniques des matériaux et déformations

AA spécifiques :

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

• d'appliquer les principes fondamentaux de la statique dans le cas de corps plans soumis à l'action d'un système de forces
• de produire le schéma statique correspondant à une structure simple chargée
• d'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
• d'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
• d'analyser de manière critique des structures simples tendues, comprimées ou fléchies soumises à des chargements usuels
• de formuler les propriétés mécaniques des matériaux usuels  - acier, bois, béton, verre - : lois de comportement, fragilité et ductilité
• de formuler les conditions de résistance d'une structure au regard des facteurs géométriques, des sollicitations et du matériau choisi.

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

Concrétiser une dimension technique

• Connaître et décrire les principes techniques fondamentaux de l'édification
• 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) ».

Examen écrit de théorie et d'exercices

Théorie : cours magistral en auditoire

Exercices : séances en groupes réduits

Théorie : étude de cas pour contextualiser la théorie et ses applications

1. Structure funiculaire : câble
2. Structure vectorielle : treillis
3. Structure en flexion : poutres

Exercices : application des formules de mathématique

1. Décomposition de forces
2. Réactions d'appui : résolution graphique (Varignon) et analytique
3. Treillis : recherche des efforts internes par méthode graphique (Cremona) et analytique (Ritter)
4. Poutres isostatique : recherche des efforts internes par méthode graphique (intégration) et analytique (équation 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