Structures avancées et impacts

Le cours a pour objectifs :

1. de donner aux étudiants les outils théoriques nécessaires à la conception et au prédimensionnement de structures de bâtiment, même relativement complexes ou avec de grandes portées (poutres, murs et poteaux, arcs) en divers matériaux contemporains.
2. d'apporter aux étudiants un certain nombre de notions plus spécifiques à certains risques et impacts des constructions : risque incendie, impact environnemental, conception parasismique.

Les étudiants devront être capables, au terme du semestre, de manipuler ces concepts de façon pratique et appliquée à des cas concrets, à travers le dessin, la maquette, la modélisation théorique et la quantification simplifiée des efforts et déformations.

1. Séances 1 à 5 : conception des structures avancées

Les 5 premières séances seront consacrées au rappel et à l'approfondissement des notions de résistance et déformation des structures, qui ont déjà été abordées pendant les deux années précédentes :

• Dispositifs de franchissement horizontal, en flexion simple : poutres, dalles, grilles de poutres ; spécificités des poutres treillis et de la précontrainte.
• Structures verticales d'appui, en compression simple ou en flexion composée (et leur rôle dans différents dispositifs de contreventement) : murs, poteaux, portiques, béquilles.
• Structures de franchissement courbes : câbles tendus, arcs, voûtes, dômes, coques.

Un outil de calcul simplifié, sous la forme d'un tableur Excel, sera mis à la disposition des étudiants, et son utilisation sera largement expérimentée de façon interactive en cours.

   2. Séances 6 à 12 : risques et impacts

Les 7 séances suivantes explorent un certain nombre de notions plus spécifiques, mais devenues aujourd'hui fondamentales pour la conception des structures de bâtiment :

• Sécurité vis à vis du risque incendie : compréhension des phénomènes, données principales de la règlementation aujourd'hui applicable en France et en Europe, incidence sur les principes et calculs de dimensionnement des structures.
• Impact environnemental des constructions : identification des ressources naturelles et de leurs limites, évaluation de la soutenabilité des procédés de fabrication et de mise en oeuvre des différents matériaux de construction, évaluation des émissions de dioxyde de carbone tout au long du cycle de vie des édifices, comparaisons entre matériaux.
• Conception parasismique : compréhension des phénomènes sismiques, évaluation du risque, principales stratégies de conception parasismiques, impacts de ces stratégies sur le projet architectural.

Modalités d'évaluation 

L'évaluation des acquis s'effectuera :

• d'une part grâce à un travail de conception et de dimensionnement, à l'aide des outils apportés par les cours n°1 à 5, d'un élément structural majeur de l'édifice conçu individuellement par chaque étudiant en studio de projet. Ce travail fera l'objet d'un rendu en fin de semestre.
• et d'autre part via un examen sur table portant sur les notions apportées par les cours n°6 à 12 : sécurité incendie, impact environnemental des constructions et conception parasismique.

La première et la seconde notes seront pondérées chacune à 50%.

Compétences acquises en fin d'enseignement

• Savoir composer une structure porteuse complexe de bâtiment, en hiérarchisant correctement les éléments constructifs qui la composent, et en donnant à ces éléments des dimensions correctes,
• Savoir manipuler et quantifier les notions physiques d’efforts internes et de déformations des structures, même dans des cas relativement complexes, de façon à comprendre les paramètres qui influent sur leur dimensionnement,
• Avoir une conscience précise et objective des impacts environnementaux associés à la conception d’une structure porteuse d’un édifice.
• Comprendre l’incidence du risque incendie sur la conception des édifices,
• Comprendre l’incidence du risque sismique sur la conception des édifices.

Supports de cours 

Diaporama et commentaires rédigés.

Ressources bibliographiques

• Nervi Pier-Luigi, Savoir construire, éd. du Linteau, Paris, 1997
• Freyssinet Eugène, Un amour sans limite, éd. du Linteau, Paris, 1993
• Salvadori Mario, Comment ça tient ?, éd. Parenthèses, Marseille, 2009
• Gargiani Roberto, L’Architrave, le plancher, la plateforme – nouvelle histoire de la construction, ed. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2012
• Muttoni Aurelio, L’art des structures – Une introduction au fonctionnement des structures, ed. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2004