Pourquoi un ouvrage ne s`effondre-t-il pas

Pourquoi un ouvrage ne s’effondre-t-il pas ?
L’essentiel
En construction, une structure est composée de la superstructure qui regroupe l'ensemble des éléments situés au-dessus de terre et composant
l'ouvrage et de l’infrastructure qui regroupe ce qui est situé en dessous.
Pour être stable, une structure s’appuie sur des fondations.
Les activités menées nous ont permis d’identifier, du point de vue de la superstructure, les critères qui interviennent dans la stabilité de l’ouvrage.
Les matériaux qui constituent un ouvrage sont choisis en fonction des actions mécaniques (efforts) mises en jeu.
Les matériaux ne répondent pas tous de la même façon aux sollicitations auxquels ils sont soumis. Pour effectuer un choix, il
faut tenir compte de leurs caractéristiques ou propriétés mécaniques :
 résistance à la traction : lorsqu’un matériau est trop tendu, il finit par se rompre (cas des câbles par exemple).
 Résistance à la compression : lorsqu’un élément est trop comprimé, il s’écrase, s’élargit sous la pression.
 Résistance à la flexion : quand on appuie sur une barre en plaçant une charge, elle fléchit et peut même se rompre.
Elasticité : le matériau reprend sa forme après déformation.
 Fragilité : le matériau se déforme peu et casse facilement (son opposé est la ductilité).
Il faut également tenir compte d’autres propriétés des matériaux comme :
 la résistance à la corrosion : capacité du matériau à ne pas s’oxyder (les alliages de fer sont peu résistants à la corrosion).
 La masse volumique de ce matériau (le béton est plus léger que l’acier).
 La résistance à l’érosion (la pierre blanche résiste peu à l’érosion).
L’éprouvette de béton n’a pas résisté à la
compression
La forme de la section est choisie en fonction des sollicitations mécaniques (les efforts mis en jeu).
Les éléments de structure présentent différentes géométries (section en
forme de I, de H, de T, circulaire, rectangulaire…). En fonction des efforts
subis et de leur orientation, une géométrie sera plus adaptée qu’une
autre.
L’orientation de la section a une influence sur la flexion mais pas sur la
traction et la compression.
Exemple :
Résistance à
la Flexion
Bonne
Bonne
Bonne
Mauvaise
Bonne
La forme de la structure permet d’équilibrer les forces qui s’exercent sur elle lors de son utilisation.
© B. Legrand
Art Roman :
des murs épais
appelés
contreforts sont
© B. Legrand
construits de
Durant
la
période
de
l’art
gothique, les contreforts
façon à éviter
© B. Legrand
que les murs ne s’écartent sous la sont remplacés par des arcboutants qui permettaient
d'ouvrir
de
larges
baies
et
d'éclairer
abondamment
pression des forces.
l'intérieur des églises à travers les vitraux.
On
retrouve
la
structure en arche dans
le cas de certains
ponts.
Le tablier du pont est
porté par une ou
plusieurs arches en
bois, en pierre, en
acier, en béton armé ou
By : J. Thurion
précontraint. Ce tablier
peut être au dessus ou
au dessous de l’arc. La
structure exerce sur ses
appuis des forces qui ont
tendance à les écarter.
Dans la construction d’un
pont treillis (avec une
structure triangulée), les
éléments sont disposés de manière à
ce que la forme de cette structure
puisse équilibrer les efforts qui
s’exercent sur elle et donc assurer la stabilité de l’ouvrage.
Les efforts mis en jeu sont :
Le poids de l’ouvrage (le poids des pierres, du bois, de l’acier …)  Le poids propre.
L’équipement de cet ouvrage (par exemple les revêtements, les réverbères, les tuiles, les gouttières …)  Les charges permanentes.
Les charges venant de l’utilisation de cet ouvrage (par exemple les véhicules qui passent sur un pont, le poids des personnes qui circulent
sur le plancher)  Les charges d’exploitation.
Les charges supplémentaires dues au vent, la pluie, la neige (la neige qui s’accumule sur le toit, …)  Les charges climatiques.
Les efforts occasionnés par un tremblement de terre  Les charges sismiques.
Exemple :
Un pont doit supporter :
- son poids propre (celui des éléments qui le constituent)
- Le poids des réverbères et des panneaux de circulation
(charges permanentes)
- Le poids des véhicules et des personnes qui le traversent
(charges d’exploitation)
- Le poids de la pluie ou de la neige et les charges du vent
(charges climatiques)
- Les efforts sismiques éventuels (les risques sismiques
sont différents d’une zone géographique à une autre).
Le Golden Gate est un pont suspendu dont le tablier est construit
en structure treillis. Il a été conçu pour résister aux courants
dangereux, aux vents violents, au brouillard marin corrosif ainsi
qu’aux tremblements de terre.
B. Legrand – Collège Sainte Famille Béthune -
By : Hzeller
Centre d’intérêt N°2 : Pourquoi un ouvrage ne s’effondre-t-il pas ?
By : Grombo
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