Appui structurel
Un support structurel est une partie d’un bâtiment ou d’une structure qui fournit la rigidité et la résistance nécessaires pour résister aux forces internes (forces verticales de gravité et forces latérales dues au vent et aux tremblements de terre) et les guider en toute sécurité vers le sol. Les charges externes (actions d’autres corps) qui agissent sur les bâtiments provoquent des forces internes (forces et couples par le reste de la structure) dans les structures de support des bâtiments. Les supports peuvent se trouver à l’extrémité ou à n’importe quel point intermédiaire le long d’un élément structurel ou d’une partie constitutive d’un bâtiment et ils sont appelés connexions, joints ou contraintes. [1]
Les structures de support des bâtiments, quels que soient les matériaux utilisés, doivent donner des résultats précis et sûrs. Une structure dépend moins du poids et de la rigidité d’un matériau que de sa géométrie pour sa stabilité. [2] Quelle que soit la condition, une rigidité spécifique est nécessaire pour les conceptions de connexion. Le type de connexion de support a des effets sur la capacité portante de chaque élément, qui constitue un système structurel. Chaque condition d’appui influence le comportement des éléments et donc du système. Les structures peuvent être soit des systèmes de support à portée horizontale (structures de plancher et de toit), soit des systèmes de structure de bâtiment verticaux (murs, cadres, noyaux, etc.) [3]
Structure
La structure est nécessaire pour les bâtiments mais l’architecture, en tant qu’idée, n’a pas besoin de structure. Chaque bâtiment comporte à la fois des structures porteuses et des parties non porteuses. Les éléments structuraux forment des systèmes et transfèrent les charges qui agissent sur les systèmes structuraux, à travers une série d’éléments vers le sol. Les éléments de structure de bâtiment incluent la ligne ( poutres , colonnes , câbles , cadres ou arches , cadres spatiaux , éléments de surface (murs, dalles ou coques ) et la forme libre. [3]
Les exigences fonctionnelles de la structure vont restreindre les formes possibles que l’on peut envisager. D’autres facteurs tels que la disponibilité des matériaux, les conditions de fondation, les exigences esthétiques et les limitations économiques jouent également un rôle important dans l’établissement de la forme structurelle. [4] Les systèmes structuraux ou tous leurs membres et parties sont considérés comme étant en équilibre si les systèmes sont initialement au repos et restent au repos lorsqu’un système de forces et de couples agit sur eux. [5] Ce ne sont pas des aspects d’un modèle qui doivent être devinés. Pour pouvoir analyser une structure, il faut être clair sur les efforts qui peuvent être assez compliqués.
Il existe deux types de forces, les forces externes qui sont les actions d’autres corps sur la structure considérée et les forces internes que le reste de la structure exerce sur un membre ou une partie de la structure sous forme de forces et de couples. [6] Une petite déviation ou jeu est nécessaire pour qu’une structure protège les autres matériaux environnants de ces forces.
Structure de support
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Il existe cinq types de structure de support idéalisés de base, classés selon les types de déflexion qu’ils contraignent : rouleau , goupillé , fixe , suspension et support simple . [1]
Supports à rouleaux
Un support à rouleaux permet la dilatation et la contraction thermiques de la portée et empêche les dommages sur d’autres éléments structurels tels qu’un support à goupilles. L’application typique des supports à rouleaux concerne les grands ponts. En génie civil, des supports de galets sont visibles à une extrémité d’un pont.
Un support à rouleaux ne peut pas empêcher les mouvements de translation dans les directions horizontales ou latérales et tout mouvement de rotation mais empêche les translations verticales. [1] [5] Sa force de réaction est une seule force linéaire perpendiculaire à la surface et éloignée de celle-ci (vers le haut ou vers le bas). Ce type de support est supposé capable de résister à un déplacement normal.
Il peut s’agir de roulements en caoutchouc , d’un culbuteur ou d’un ensemble d’engrenages permettant une quantité limitée de mouvement latéral. Une structure sur patins à roulettes, par exemple, reste en place tant qu’elle ne doit s’appuyer que sur elle-même. Dès qu’une charge latérale pousse sur la structure, une structure sur patins à roulettes roulera en réponse à la force.
Prise en charge épinglée
Un support articulé attache la seule âme d’une poutre à une poutre appelée connexion de cisaillement. Le support peut exercer une force sur un élément agissant dans n’importe quelle direction et empêcher les mouvements de translation, ou le déplacement relatif des extrémités de l’élément dans toutes les directions, mais ne peut empêcher aucun mouvement de rotation . [1] Ses forces de réaction sont des forces linéaires uniques de direction inconnue ou des forces horizontales et verticales qui sont des composantes de la force unique de direction inconnue. [5]
Un support épinglé est comme un coude humain. Il peut être étendu et fléchi (rotation), mais vous ne pouvez pas déplacer votre avant-bras de gauche à droite (translation). L’un des avantages des supports articulés est de ne pas avoir de forces de moment internes et seule leur force axiale joue un rôle important dans leur conception. Cependant, un seul support articulé ne peut pas retenir complètement une structure. Au moins deux supports sont nécessaires pour résister au moment. [7] L’application dans les fermes est une façon fréquente d’utiliser ce support.
Support fixe
Les supports rigides ou fixes maintiennent la relation angulaire entre les éléments joints et fournissent à la fois une résistance à la force et au moment. Il exerce des forces agissant dans toutes les directions et empêche tous les mouvements de translation (horizontaux et verticaux) ainsi que tous les mouvements de rotation d’un membre. Les forces de réaction de ces appuis sont les composantes horizontale et verticale d’une résultante linéaire ; un instant. [5] Il s’agit d’un type de support ou de connexion rigide. L’application du support fixe est bénéfique lorsque l’on ne peut utiliser qu’un seul support, et les gens utilisent le plus largement ce type comme seul support pour un porte-à- faux . [7]Ils sont courants dans les assemblages poutre-poteau des ossatures en acier résistant au moment et les assemblages de poutres, poteaux et dalles dans les ossatures en béton.
Support de suspension
Un support de suspension exerce uniquement une force et empêche un élément d’agir ou de se déplacer en translation en direction de la suspension. Cependant, ce support ne peut empêcher les mouvements de translation dans toutes les directions et tout mouvement de rotation. [1] [5] C’est l’une des formes structurelles les plus simples dans laquelle les éléments sont en tension pure. Les structures de ce type vont des simples structures haubanées ou haubanées aux grands systèmes de ponts et de toits soutenus par des câbles. [4]
Prise en charge simplifiée
Un support simple est essentiellement l’endroit où l’élément structurel repose sur une structure externe, comme dans deux blocs de béton tenant une planche de bois reposant sur leur sommet. Ce support est similaire au support à rouleaux dans le sens où il retient les forces verticales mais pas les forces horizontales. Par conséquent, il n’est pas largement utilisé dans les structures réelles à moins que l’ingénieur ne puisse être sûr que le membre ne traduira pas. [7]
Variétés de soutien
| Nom | Diagramme schématique | Chiffre simple | Mouvement autorisé | Réaction | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vertical | Horizontal | Rotation (instant) | Direction | Numéro | |||
| Rouleau ou support simple (mobile) |  |
 |
Non | Oui | Oui |  |
1 |
 |
|||||||
| Support goupillé ou articulé |  |
 |
Non | Non | Oui |  |
2 |
| Charnière médiane (pour élément axial) |  |
 |
Non | Non | Oui | 2 | |
| Support fixe |  |
 |
Non | Non | Non |  |
3 |
| Charnière centrale (pour élément de poutre) |  |
Non | Oui | Non | 2 |
Voir également
- Support (architecture)
Références
- ^ un bcd Ashwani Bedi et Ramsey Dabby (2012) . Structure pour les architectes : une introduction . Canada : John Wileys et fils.
- ^ Ching, Francis DK; Onouye, Barry ; Zuberbühler, Douglas (2009). Structures de construction illustrées : modèles, systèmes et conception . Hoboken, New Jersey : John Wiley & Sons.
- ^ un b Schueller, Wolfgang (25 août 2015). “Construire des structures en tant qu’architecture” . SlideShare . Société LinkedIn . Récupéré le 18 septembre 2018 .
- ^ un b West, Harry H. (1993). Fondamentaux de l’analyse structurelle . John Wilsey & Fils, Inc.
- ^ un bcd ” La statique des supports structurels” (PDF) . Collège d’ingénierie de l’Université du Kentucky . Récupéré le 16 octobre 2018 .
- ^ Chris H. Luebkeman et Donald Peting (1998). “Types de support et de connexion” . MIT (Massachusetts Institute of Technology) . Recherche personnalisée Google . Récupéré le 18 septembre 2018 .
- ^ un bc ” Membre de types-notes de soutien (civil, structure architecturale)” . SlideShare . Société LinkedIn. 2 février 2017 . Récupéré le 22 octobre 2018 .
- ^ Tatsuro Sakimoto (1991). Kōzō rikigaku. 001 [ Dynamique Structurelle 001 ]. Kiso doboku kōgaku shirīzu (en japonais). Morikitashuppan. p. 36–40. ISBN 4-627-42510-4.