LA PROBLEMATIQUE

Une structure est la partie de l’ouvrage qui permet de garantir la stabilité mécanique de celui-ci. La structure est capable de recevoir les actions mécaniques pour les transmettre jusqu’au sol.

Les actions mécaniques sont des forces. Elles ont pour effet de déstabiliser la matière, de la déformer ou de la rompre.

La structure réagit en s'opposant aux effets des actions mécaniques.

Le problème consiste alors à trouver des solutions au moyen de la structure qui garantissent la stabilité de l'ouvrage, en limitant ses déformations, et en empêchant sa rupture.

LES FACTEURS DU PROBLEME

Deux éléments du problème apparaissent:

- la source : les actions mécaniques

- la réponse : la structure

La gestion de la problématique nécessite de maîtriser ces deux facteurs.

Les actions mécaniques sont des forces. C’est un phénomène dont seuls les effets sont observables.  Il convient donc de donner une forme à ces actions mécaniques : les modéliser. L’étude comportementale de la structure sous leurs effets permet ensuite de définir et d’aboutir aux conditions d’équilibre.

La structure est le moyen de répondre au problème. Deux autres facteurs interviennent ici : l’architecture de la structure et le comportement mécanique des matériaux qui la constituent.

Deux études permettent de jouer sur ces facteurs:

L’analyse fonctionnelle, structurelle et comportementale de la structure rendent observables comment la structure peut réagir aux effets des actions mécaniques au moyen de ses éléments et des interactions générées par leurs liaisons.

L’analyse comportementale des matériaux permet de comprendre comment utiliser les propriétés mécaniques des matériaux pour contribuer à s’opposer aux effets des actions mécaniques.

EQUILIBRE, DEFORMATION ET RUPTURE

La notion d’équilibre n’est pas suffisante en soit.
En effet, observons les résultats de l’analyse comportementale de la structure du pont ci-dessous obtenue par simulation.

Dans le premier cas la structure apparait en équilibre. Mais elle est déformée de façon inacceptable. Des matériaux n’auraient pas accepté ce type de déformation et se seraient rompus avant, entrainant la ruine de l’ouvrage.

En ajoutant un élément de structure supplémentaire, une pile, il apparait que l’ouvrage est toujours en équilibre. Il serait ici possible de parler de « sur équilibre » dans le sens ou la pile ajoutée n’est pas nécessaire à l’équilibre de cette structure. Mais cet ajout réduit de façon acceptable la déformation de la structure.

L’équilibre d’un côté, la déformation et la rupture de l’autre sont donc deux problématiques distinctes.

LA MECANIQUE étudie l'équilibre statique des structures (de façon réductive, les matériaux sont considérés indéformables).

La REsistance Des MatEriaux (R.D.M) étudie leur comportement en terme de déformation et de rupture.

Les solutions doivent intégrer ces deux aspects en agissant sur les facteurs définies précédemment.
L’équilibre peut être atteint en agissant sur les éléments de structure et leurs liaisons.

La déformation acceptable et la non rupture des structures peuvent être atteintes en agissant sur les éléments de structure (cas de l’exemple), ou le choix comportemental des matériaux.