Principes généraux de structure Flashcards
Quel est le but de la structure ?
- Absorber toutes les forces appliquées à un bâtiment et les canaliser vers le sol. : la structure est conçue et construite pour supporter et transmettre au sol son poids et ses charges latérales.
- Accueillir les charges sans que des déformations trop grandes ou permanentes au bâtiment surgissent.
La structure doit supporter deux types de charges, lesquelles?
- Charges statiques
- Charges dynamiques
Caractéristiques des charges statiques ?
- S’appliquent progressivement jusqu’à atteindre leur maximum, sans fluctuation rapide de son ampleur ou de son emplacement.
Comment la structure réagit-elle aux charges statiques?
La structure réagit lentement : sa déformation est maximale lorsque la force est maximale.
Caractéristiques des charges dynamiques?
- S’appliquent soudainement
- L’ampleur et le point d’application varient rapidement.
Identifier 5 types de charges statiques + exemples
- Charge permanente
- Surcharge d’utilisation
- Surcharge de neige
- Surcharge de pluie
- Surcharge d’impact
Exemple de charge permanente ?
- Poids propre des matériaux
- Le poids des fondations induit une réaction provenant du sol porteur.
- Le poids des planchers, murs et toiture s’ajoute
- La réaction provenant du sol augmente en conséquence.
Exemples de surcharge d’utilisation ? (3)
- Poids du mobilier
- Entreposage
- Poids des occupants
Facteurs qui influent la surcharge de neige? (4)
- Emplacement géographique
- Exposition du terrain au soleil
- Nature des vents
- Géométrie du toit
Exemple de surcharge de pluie? (1)
Accumulation d’eau sur un toit plat
Exemple de surcharge d’impact? (1)
Appareil en mouvement
Identifier 2 exemples de charges dynamiques + explications
- Pression du vent :
- Le vent tente “d’abattre” les bâtiments, ce qui nécessite un accrochage solide à la base (fondations) - Séismes :
- Le sol bouge, mais le bâtiment bouge moins vite en raison de son inertie.
Qu’est-ce qu’une force appliquée à la structure? Comme est-ce exprimé?
- Action qui modifie la forme ou le mouvement d’un corps.
- Exprimé au moyen d’un vecteur ayant un module et une direction.
- Représenté à l’aide d’une flèche dont la longueur est proportionnelle au module et dont l’orientation dans l’espace indique la direction.
Identifier 3 types de forces.
- Forces équipollentes
- Forces concourantes
- Forces non-concourantes
Qu’est-ce qu’une force équipollente?
- Leur somme correspond à la somme algébrique de leurs modules, orientée dans la même direction.
- Agissent le long d’une même droite.
Qu’est-ce qu’une force concourante ?
Quelle est leur somme vectorielle?
- S’orientent dans des directions différentes à partir d’un point commun
- Somme vectorielle = application successive de chacune de ces forces = RÉSULTANTS = diagonale d’un parallélogramme.
Qu’est-ce qu’une force non-concourante ?
Quelle est leur somme vectorielle?
- Ont des directions qui ne se coupent pas.
- Somme vectorielle = force unique qui imprimerait à un corps les mêmes translation et rotation que le ferait l’ensemble des forces initiales.
Qu’est-ce que la méthode du polygone ?
Comment fonctionne-t-elle?
- Représentation graphique pour calculer la somme vectorielle d’un système coplanaire de plusieurs forces concourantes.
- Tracer à l’échelle chaque vecteur de force en plaçant l’origine sur la pointe du vecteur précédent, puis fermer le polygone par un vecteur (RÉSULTANTE) qui va de l’origine du premier à la pointe du dernier.
Qu’est-ce qu’un moment ?
- Capacité d’une force à imprimer à un corps une rotation autour d’un point ou d’une ligne (force qui tend à faire tourner un objet autour d’un point.)
- Il a une ampleur égale au produit de la force et du bras de levier, et il s’exerce en sens horaire ou anti-horaire.
Qu’est-ce qu’un couple ? (forces)
- Système de deux forces parallèles égales qui s’exercent en direction opposées et qui tendent à produire une rotation mais non une translation.
- Le moment d’un couple = produit d’une des forces par la distance perpendiculaire entre les deux forces.
Qu’est-ce que l’équilibre des forces ?
État de repos résultant de l’action égale de forces contraires.
- À mesure que chaque élément d’une structure reçoit une charge, ses parties portantes doivent exercer une force égale mais opposée.
Un corps rigide est en équilibre s’il satisfait à quelles 2 conditions?
- Équilibre en translation
- Équilibre en rotation
Qu’est-ce que l’équilibre en translation?
La somme vectorielle de toutes les forces qui agissent sur le corps doit être nulle
Fx = 0
Fy = 0
Fz = 0
Qu’est-ce que l’équilibre en rotation?
La somme algébrique de tous les moments des forces par rapport à un point ou à une ligne quelconque doit être nulle.
M = 0
Équilibre atteint si la somme des moments est nulle par rapport à n’importe quel point dans l’espace.
Qu’est-ce que la troisième loi du mouvement de Newton?
Loi de l’action et de la réation :
Établit que tout corps subissant une force exerce en retour une force de même ampleur et de direction exactement opposée.
Quels sont les deux modes de chargement? (types de charges)
- Charges concentrées
- Charges réparties
Qu’est-ce qu’une charge concentrée?
Expliquer le principe et donner un exemple.
- Point précis
- Agit sur une petite aire ou sur un point particulier d’un élément porteur.
Exemple :
- Poutre sur poteau
- Poteau sur semelle
Qu’est-ce qu’une charge répartie?
Expliquer le principe et donner un exemple.
- Sur toute la longueur.
- Charge d’ampleur uniforme s’exerçant sur la longueur ou l’aire d’un élément porteur.
Exemple :
- Charge variable sur un tablier de plancher
- Solive et charge éolienne sur un mur
Qu’est-ce que le flambage ? (colonne)
- Colonne élancée : se fait toujours le long de l’axe faible.
- Survient lorsque la contrainte directe d’une charge axiale excède la résistante à la compression du matériau présent dans la section transversale.
- Instabilité latérale ou de torsion que l’action d’une charge axiale fait soudainement apparaître dans un élément structural élancé avant que la limite d’élasticité du matériau ne soit atteinte.
Quoi faire pour éviter le flambage d’une colonne?
Diminuer l’élancement d’une colonne en réduisant la longueur ou en maximisant le rayon de giration de sa section transversale
Qu’est-ce que la rupture ? S’applique à quel type de poteau?
Poteau court : faible rapport entre la longueur et la largeur.
La rupture survient lorsque la contrainte directe d’une charge axiale excède la résistance à la compression du matériau présent dans la section transversale.
Qu’est-ce que la flèche? (poutre)
- Distance perpendiculaire de laquelle une travée dévie par rapport à sa position initiale lorsqu’elle subit l’action d’une charge transversale.
Comment augmenter l’efficacité d’une poutre?
En configurant sa section transversale de manière à obtenir le moment d’inertie ou le module de section requis avec la plus petite aire possible.
- Créer une section profonde et disposer la majeure partie du matériau aux extrémités, là où les contraintes de flexion sont maximales.
Condition d’appui des poutres : qu’est-ce qu’une poutre simple?
Appui à ses deux extrémités
Condition d’appui des poutres : qu’est-ce qu’une poutre en porte-à-faux ?
Suspendue
Prend appui sur une seule extrémité encastrée.
Condition d’appui des poutres : qu’est-ce qu’une poutre en surplomb ?
Poutre simple se prolongeant au delà d’un de ses appuis.
Condition d’appui des poutres : qu’est-ce qu’une poutre en double surplomb ?
Poutre se prolongeant au delà de ses 2 appuis.
Condition d’appui des poutres : qu’est-ce qu’une poutre encastrée ?
Les deux extrémités ne sont sujettent à aucun mouvement de translation et rotation.
Condition d’appui des poutres : qu’est-ce qu’une poutre à travée suspendue?
Poutre supportée par les saillies de deux poutres attenantes, avec des joints de construction articulés aux points de moment nul.
Condition d’appui des poutres : qu’est-ce qu’une poutre continue (ou poutre à multiples portées) ?
Poutre qui s’étend sur plus de deux appuis.
Rigidité supérieure et moments inférieurs.
Ferme :
- Qu’est-ce qu’un noeud ?
Noeud : joint reliant un élément principal du treillis à une membrure.
Une charge impartie à une ferme doit s’exercer seulement sur ses noeuds afin que ses éléments ne soient sujets qu’à une traction ou compression axiales.
Ferme :
- Qu’est-ce qu’une membrure zéro ?
Les membrures zéro ne portent aucune charge directe.
Leur absence ne modifierait pas la stabilité de la configuration de la ferme.
Qu’est-ce qu’une dalle? Comment se dispersent les charges?
Structure rigide plane et monolithique dans laquelle les charges appliquées se dispersent en réseau multidirectionnel.
Identifier les deux systèmes de dalle.
- Système unidirectionnel : travée rectangulaire
- Système bidirectionnel : travée carré ou faiblement rectangulaire.
Quels sont les dispositifs (3) qui peuvent assurer la stabilité latérale d’un bâtiment?
- Cadre rigide
- Mur de cisaillement
- Contreventement
Qu’est-ce qu’un cadre encastré?
- Cadre rigide relié à ses appuis par des joints encastrés.
- Oppose une plus grande résistance à la déformation qu’un cadre articulé, mais il est également plus sujet au tassement des appuis ainsi qu’à la dilatation et à la contraction thermiques.
Qu’est-ce qu’un cadre articulé?
- Cadre rigide relié à ses appuis par des articulations ou joints cylindriques.
Ceux-ci empêchent la formation de fortes contraintes de flexion en permettant à l’ensemble du cadre de bouger sous l’effet du tassement des appuis et de déformer légèrement lorsque apparaissent des contraintes dues à des variations de température.
Qu’est-ce qu’un cadre à trois articulations.
- Ensemble de deux sections rigides reliées l’une à l’autre et à leurs appuis par des joints cylindriques.
- Plus sujet à la flexion que le cadre encastré ou articulé.
- Moins exposé au tassement des appuis et aux contraintes thermiques.
Identifier trois types de contreventements.
- Contreventement en équerre (jambe de force)
- Contrevenement en K
- Contreventement en treillis croisé
