Thème No 3 - Coordination des systèmes d'ingénierie Flashcards
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Qu’est-ce que la structure?
La structure du bâtiment est conçue et construite pour supporter et transmettre au sol, en toute sécurité, son poids et ses charges latérales, compte tenu des contraintes admissibles que peuvent subir les éléments.
- La superstructure : partie qui s’élève au-dessus de ses fondations.
- Les poteaux, les poutres et les murs portants soutiennent les planchers et le toit.
- L’infrastructure : structure sous-jacente qui en forme la fondation.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Fondation
Quels sont les quatre principales fonctions des fondations?
- Porter et ancrer la superstructure du bâtiment;
- Transmettre en toute sécurité ses charges à la terre;
- Elles jouent un rôle vital dans la répartition et la décomposition des charges sur le bâtiment;
- Doivent s’adapter aux caractéristiques variées du sol, de la roche et de l’eau souterraine.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Fondation
Quelles sont les deux caractéristiques d’une fondation bien conçue?
- Elles distribuent uniformément les charges et minimise donc le tassement;
- Leurs appuis sont déployés de manière à transmettre les charges au sol sans dépasser sa capacité portante.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Fondation
Qu’est-ce que le tassement ?
Le tassement désigne l’affaissement graduel que subit une structure à mesure que le sol sous ses fondations se consolide sous l’action des charges. L’augmentation de la charge sur les fondations fait diminuer le volume de l’eau et d’air présents dans le sol (consolidation).
* Sol dense et granuleux (gravier et sable grossier) : Consolidation peu prononcée et survient rapidement;
* Sol d’argile humide : Consolidation très prononcée et se produit lentement et qui dure plus longtemps.
Il faut prévoir un certain tassement pendant la construction.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Fondation
Nommer les quatre types de fondations
- Mur de fondation continu : Un sous-sol situé entièrement ou partiellement sous la surface du sol;
- Les vides sanitaires : Les vides limités par un mur de fondation continu offrent de l’espace pour l’installation de dispositifs mécaniques, électriques et de plomberie;
- Dalles sur sol : Elles s’appuient directement sur la terre. Peu coûteux pour 1 ou 2 étages lorsquele sol gèle peu ou pas;
- Poteaux indépendants : une grille de poteaux indépendants élève la superstructure au-dessus de la surface du sol. (genre pilotis)
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Fondation
Quelles sont les deux grandes catégories de fondation?
- Les fondations superficielles : Elles conviennent lorsque le sol relativement proche de la surface est stable et a une capacité portante adéquate. Elles sont construites immédiatement sous la partie la plus basse de l’infrastructure et transmet directement au sol d’appui les charges du bâtiment par pression verticale;
- Les fondations profondes : Elles conviennent lorsque le sol environnant est instable ou que sa capacité portante est insuffisante. Elles s’enfoncent sous un tel sol pour atteindre une couche d’appui plus appropriée, constituée de roc ou de sable et de gravier denses se trouvant bien au-dessous de la superstructure. (Sur pieux ou en caissons)
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Fondation
Quelles sont les proportions d’une fodation superficielle?
- Épaisseur (T) du mur de fondation en béton portant deux plancher: 8’’ min.
- Saillie (largeur de chaque côté du mur de fondation): 1/2T (4’’)
- Épaisseur d’empattement: T
- Largeur d’empattement: 2T
La clé sur le dessus de la semelle permet à la base des murs de fondation de mieux résister aux poussées latrales du sol.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Fondation
Nommer les différents types d’empattement (2)
Semelles filantes et semelles isolées
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Superstructure
Quels types de charges la superstructure doit-elle supporter?
Charges statiques
S’applique lentement à la structure jusqu’à ce qu’elle atteigne sa valeur maximale sans fluctuation rapide de son ampleur ou de son emplacement (structure elle-même, occupants, neige, pluie).
Les charges permanentes sont des charges statiques agissant vers le bas sur la structure.
- Les charges dues au tassement s’appliquent sur la structure et peuvent résulter de l’affaissement d’une partie du terrain porteur et du tassement différentiel qu’il induit sur les fondations;
- La pression hydrostatique est la force hydraulique que les eaux souterraines exercent sur les fondations;
- La pression géostatique est la force horizontale qu’un sol exerce sur la structure de soutènement verticale.
Charges dynamiques
S’applique soudainement à une structure et dont le point d’application varie (vents et séismes)
- La structure, les éléments constitutifs et le parement d’un bâtiment doivent résister aux glissements, aux soulèvements et aux renversements que peut causer l’action du vent;
- Lors d’un tremblement de terre les déplacements du sol sont tridimensionnels, mais ce sont les composantes horizontales qui sont les plus importantes pour la conception d’une structure car ce sont eux qui portent les charges verticales;
- Toute charge latérale appliquée à une certaine distance au-dessus du sol engendre un moment de renversement à la base de la structure. Pour assurer l’équilibre, on contrebalance avec un mur de cisaillement (contreventement).
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Superstructure
Nommer les différentes forces qui peuvent s’appliquer à une structure (5)
Force = action qui modifie la forme ou mouvement d’un corps;
- Forces équipollentes : agissent le long d’une même droite et leur somme vectorielle correspond à leur somme algébrique de leurs modules, orientées dans la même direction (même axe);
- Forces concourantes : s’orientent dans des directions différentes en partant du même point. La force résultante selon la loi du parallélogramme ou La méthode du polygone;
- Forces non concourantes : directions qui ne se coupent pas;
- Moment : Capacité d’une force à imprimer à un corps une rotation autour d’un point ou d’une ligne;
- Couple : système de 2 forces parallèles égales en direction opposées et qui tendent à produire une rotation.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Quels sont les quatre principaux éléments structuraux?
- Le poteau
- La poutre
- La dalle
- Le mur porteur
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Quels sont les trois types de contraintes en structure?
- Traction: étirer
- Compression: écraser
- Cisaillement: pousser, tirer & glisser
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Quels sont les deux types de système d’enjambement d’une unité structurale?
- Système unidirectionnel (pour des structures rectangulaires)
- Système bidirectionnel (pour des structures carrées)
Dans tous les cas on aura des poutres et des colonnes. Les murs porteurs servent d’appuis pour les systèmes unidirectionnels.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Nommer les plages de portées des différents éléments structuraux
Bois
* Solive: 20pi
* Poutre: 80pi
* Ferme: 100pi et +
Acier
* Poutrelle: 90pi
* Poutre: 60pi
* Platelage: 15pi
Béton
* Dalle armée unidirectionnelle: +-20pi
* Dalle armée bidirectionnelle: 40pi
* Dalle nervurée: 35pi
* Dalle à caisson: 55pi
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Les poteaux
Destinés essentiellement à supporter les charges de compression axiales appliquées à leur extrémité. Les poteaux petits et larges sont plus sujets à la rupture qu’au flambage.
Le flambage désigne l’instabilité latérale ou de torsion que l’action d’une charge axiale fait soudainement apparaître dans un élément structurale élancé avant que la limite conventionnelle d’élasticité du matériau ne soit atteinte.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Les poutres (charges et forces)
Rigide et conçu pour porter des charges transversales ou les transférer à des éléments porteurs. Les forces concourantes déforment la poutre
- Flèche : distance perpendiculaire de laquelle une travée déviée par rapport à sa position initiale quand elle subit l’action d’une charge transversale.
- Moment de flexion : moment extérieur qui tend à faire fléchir ou courber une partie de la structure.
- Moment de résistance : moment intérieur égal et opposé au moment de flexion. Résulte d’un couple de forces et maintient équilibre d’une section donnée.
- L’axe neutre : ligne imaginaire passant par le centre de la section transversale d’une poutre ou autre élément exposé à la flexion, où ne s’exerce aucune contrainte de flexion.
- L’effort de cisaillement vertical : oppose une résistance au cisaillement transversale.
- L’effort de cisaillement horizontal ou longitudinal : prévient le glissement horizontal au sein d’une poutre subissant l’action d’une charge transversale.
3.1.1 Expliquer les principes et les propriétés du système de structure (fondation, superstructure)
Les poutres (portées)
- Poutre simple : repose sur deux appuis à ses deux extrémités;
- Poutre en porte-à-faux : poutre prenant appui sur une seule extrémité encastrée;
- Poutre en surplomb : poutre simple se prolongeant au-delà d’un de ses appuis. Le surplomb diminue le moment positif à mi-portée et confère un moment négatif à la base du porte-à-faux au-dessus de l’appui;
- Poutre en double surplomb : poutre simple se prolongent au-delà de ses deux appuis;
- Poutre encastrée : poutre dont les deux extrémités ne sont sujettes à aucun mouvement de translation ou de rotation. Transfert des contraintes de flexion, une augmentation de sa rigidité et une diminution de sa flèche maximale. La plus efficace;
- Poutre à travée suspendue : poutre simple supportée par les saillies de deux portées attenantes, avec des joints de construction articulés aux points de moment nul;
- Poutre continue ou poutre à multiples portées : s’étend sur plus de deux appuis et acquiert ainsi une rigidité supérieure et des moments inférieurs à ceux d’une suite de poutres simples à portée et à charge similaires.
