Gabarit formation STI2D - Exercices corriges

Descente de chargeS
Objectif du transfert de charges
Les calculs de descente de charges permettent de déterminer la valeur
des charges appliquées aux différents éléments constituant la structure
porteuse.

Elle fait partie de la note de calcul réalisée par les bureaux d'études car
elle permet de dimensionner chaque élément porteur






Les connaissances apportées dans ce cours :

1. Les types d'ouvrages

2. Les éléments structuraux

3. Les types de charges

4. La reprise des charges

5. Des exemples de transfert de charges







1 - LES TYPES D'OUVRAGES

Ce chapitre présente :
1. Les structures courantes
2. les critères de conception
3. Les types de structures et classification
1.1 - Les structures/ouvrages courants
Les ouvrages peuvent être construits pour différents usages. Pour chaque
ouvrage suivant, donnez un nom
|Bâtiment|[pic] |Réservoi|[pic] |Barrages |[pic] |
|s | |rs | | | |
|Ponts |[pic] |Tunnels |[pic] | | |


1.2 - Les critères de conception
La structure d'une construction est constituée d'un assemblage d'éléments
structuraux ayant pour fonction de transmettre les charges tout en
maintenant la forme et la stabilité de la construction. La conception d'une
structure doit répondre à plusieurs critères, dont :

|Stabilité | |Esthétique | |Économie | |
|Résistance et | |Protection de | | | |
|rigidité | |l'environnement | | | |


Donnez un ordre de priorité
1.3 - Types de structures
Les éléments structuraux de base les plus utilisés peuvent s'assembler pour
former différents ouvrages, par exemple
|Eléments structuraux | |Ouvrages |
|[pic] |+|[pic|+|[pic] |=|[pic] |
| | |] | | | | |
|poutre | |pote| |dalle | |bâtiment |
| | |au | | | | |
| | | | | | | |
|[pic] |+|[pic|+|[pic] |=|[pic] |
| | |] | | | | |
|poutre | |pile| |câble | |pont suspendu |


Il y a plusieurs façons de classifier les éléments de structure :
1. selon leur géométrie :
o Éléments linéaires : poteau, poutre, câble
o Éléments surfaciques : plancher, tablier, membrane, coque


2. selon leur rigidité (voir figure suivante) :
o Éléments rigides, ne se déformant pas beaucoup sous chargement,
par exemple une poutre
o Éléments flexibles, fléchissant ou pliant légèrement sous
l'action des charges. Conserve leurs caractéristiques physiques.




|[pic] |[pic] |
|Rigide |Flexible |
|(poutre) |(câble) |


2 - LES ÉLéMENTS STRUCTURAUX

Ce chapitre présente des notions sur les :
|a) poutres et poteaux |b) arches |d) plancher |
|b) treillis |c) câbles | |




Ces éléments seront assemblés afin de créer des ouvrages capables de
supporter des charges spécifiques.
a) Poutres et poteaux appelés structure filaire
Les structures filaires sont formées d'éléments rigides horizontaux
(poutres) qui « reprennent » les charges appliquées transversalement à leur
longueur et les transfèrent vers les éléments verticaux (poteaux).

Le transfert des charges aux appuis de la poutre se fait dans une direction
appelée sens de portée :
|[pic] |[pic] |[pic] |


Sens de portée
o dans 1 direction : les charges sont transférées dans une seule
direction, par exemple une poutre sur 2 appuis.
o dans 2 directions : le mécanisme de transfert des charges est
plus complexe.
|[pic] |[pic] |
|Elément d'ouvrage portant |Elément d'ouvrage portant |
|dans 1 direction |dans 2 directions |


Les poutres peuvent être simples ou continues. Les poutres continues sont
généralement plus économiques. Les poteaux supportent des charges axiales
en développant des efforts de compression pour transférer les charges vers
le sol.






b) Treillis

|Les structures en treillis sont composées de barres |[pic] |
|droites formant des triangles (indéformables). Les | |
|treillis supportent les charges en développant des | |
|forces axiales dans les barres. Elles sont | |
|généralement plus économiques que les poutres pour des| |
|portées moyennes. | |


c) Arches
|[pic] |Les arches sont des structures utilisées |
| |pour relier 2 rives. Les arches à |
| |courbure prononcée supportent les charges|
| |appliquées en développant principalement |
| |des contraintes de compression et de ce |
| |fait elles peuvent être construites avec |
| |des matériaux dont la résistance est |
| |élevée en compression, mais faible en |
| |traction, par exemple le béton. |

d) Câbles
|Les câbles sont des éléments flexibles. |[pic] |
|La configuration qu'ils adoptent sous | |
|l'effet d'un chargement dépend de la nature| |
|et de la grandeur de celui-ci. | |
|Les câbles sont utilisés dans des | |
|structures à grande portée tels les ponts | |
|ou toits suspendus (photo : Stade de | |
|France). Les câbles supportent les charges | |
|en développant des forces axiales de | |
|traction. | |


e) Les planchers
Les planchers, élément horizontaux, ils reposent soit sur des poutres, soit
directement sur des poteaux (voir les figures suivantes). Les planchers
supportent les charges permanentes et des charges d'exploitation. Ils
développent principalement des moments fléchissants.
|[pic] |[pic] |
|Dalle sur poutres |Dalle directement sur |
| |poteaux |

3 - LES TYPES DE CHARGES
Ce chapitre traite de la nature et de l'évaluation des charges qui
sollicitent les ouvrages :

|développement historique |charges permanentes G |
|classification des charges |surcharges d'exploitation Q |
|statique ou dynamique |surcharges de neige Sw |
|types de charges |surcharges de vent W |
|catégories de risque |surcharges de séisme E |
| |combinaisons de charges |












Dans un projet de construction, l'ingénieur :
. choisit le type de matériau de la structure
. détermine les charges appliquées sur la structure
. calcule les dimensions des éléments structuraux
1. - Développement historique
Les constructions anciennes, des pyramides aux premiers ponts de fonte et
d'acier, ont été conçues et construites par une seule et même personne, qui
n'avait pas de code pour guider sa conception. L'expérience et certaines
« règles du pouce » étaient en usage. Voici quelques caractéristiques de
ces règles :
|Proportions géométriques, ex. : hauteur max. selon l'épaisseur du mur|
|Essai et erreur > effondrements |
|Transmises verbalement par le maitre à l'apprenti |
|Secrètes et protégées par une « Guilde » (ex. Francs Maçons qui ont |
|construit plusieurs châteaux et cathédrales). |

2. - Classification des charges
On peut classer les charges selon la direction d'application :
. Verticales ou de gravité
. Latérales ou horizontales
ou selon le type d'application :
Ponctuelles : charges concentrées. Ex. poteau, roue sur sol, équipement sur
un plancher
Linéaires : réparties sur une ligne. Ex. poids propre d'une poutre ou d'un
mur
Surfaciques : réparties sur une surface. Ex. neige, poids propre d'une
dalle...
Les charges réparties sur une surface peuvent être converties en charges
linéaires en tenant compte de la surface d'influence.
3.3 - Statique ou dynamique ?
Les deux types de forces principales sont les forces statiques et les
forces dynamiques :
| |Exemple |
|Statiques : appliquées lentement | |
|Dynamiques : appliquées soudainement |Béton sur un coffrage de plancher |


3.4 - Types de charges
L'analyse et le dimensionnement d'une structure nécessitent une
représentation claire de la nature et de l'intensité des charges appliquées
sur celle-ci, car elles sont la cause principale des déformations et des
contraintes. On distingue les charges suivantes :
|Désignation |Symboles |Commentaires |
|Charge permanente |G |Poids propre du bâtiment |
|Surcharge |Q |Charge variable due à l'usage prévu|
|d'exploitation | | |
|Charge variable due |Sw |Neige, glac