Importance de l’analyse structurelle des bâtiments

Importance de l’analyse structurelle des bâtiments

Qu’est-ce que le génie civil ? Qu’est-ce que l’ingénierie structurelle? Qu’est-ce que l’architecture ? Comment le génie civil et l’architecture peuvent-ils contribuer à l’utilisation optimale des espaces et des structures ?

Définition du génie civil

Le génie civil est une branche de l’ingénierie qui s’occupe de la conception et de la construction d’infrastructures civiles. Les infrastructures civiles comprennent les ponts, les bâtiments, les ouvrages hydrauliques, les transports, entre autres. En d’autres termes, le génie civil est responsable de la planification, de la conception et de la réalisation de tous les systèmes qui composent l’infrastructure, tant publique que privée.

Et l’ingénierie des structures …

L’ingénierie des structures est un domaine de l’ingénierie et plus particulièrement une spécialité de l’ensemble plus grand composé par le génie civil. Fondamentalement cette spécialité vise à assurer la sécurité, la performance et la durabilité de la structure qui sont majoritairement des bâtiments et ouvrages d’art (pont, viaduc, barrages, écluse, …) mais aussi des constructions souterraines comme des tunnels et des galeries.  

L’une des fonctions de ce type d’ingénierie est de sélectionner les matériaux de construction les plus appropriés. Le choix des matériaux s’effectue après analyse des efforts qui s’exerceront sur lesdits matériaux, pour qu’ils leur résistent. L’emplacement géographique, l’activité sismique et tout autre facteur susceptible d’affecter la structure sont également pris en compte.

Qu’est-ce que le génie civil-structurel ?

La combinaison des deux est ce qu’on appelle le génie civil-structurel. Cependant, il est important d’utiliser les ressources et les avantages offerts par l’architecture en combinaison avec le génie civil et structurel. L’architecture est comprise comme l’art de concevoir des bâtiments et des structures de manière à ce qu’ils aient une organisation à la fois esthétique et fonctionnelle par rapport aux espaces dans lesquels ils doivent être construits.

Avantages du génie civil et de l’architecture

Lors de la planification de la construction, de la rénovation ou de l’agrandissement de bâtiments ou d’équipements administratifs ou industriels, il est important de prendre en considération les analyses et les conceptions offertes tant par le génie civil que par l’architecture.

Dans le cas d’une nouvelle construction, le génie civil et l’architecture permettent une conception et une construction qui optimisent l’utilisation des espaces et que la construction soit adaptée aux processus qui sont réalisés. Il permet également d’anticiper tout éventuel incident pouvant affecter les ouvrages tout en s’assurant des mesures de sécurité nécessaires pour les travaux sur toiture par exemple.

Dans le cas de rénovations ou d’extensions, le génie civil et l’architecture permettent de tirer parti des structures antérieures pour que les nouvelles structures s’emboîtent et fonctionnent correctement sans affecter les précédentes. Ils permettent également d’identifier si l’espace disponible est suffisant pour effectuer les modifications nécessaires et, si ce n’est pas le cas, de concevoir des structures qui exploitent au mieux cet espace.

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Génie structurelle et défaillance structurelle

Dans le domaine de l’ingénierie, une défaillance structurelle est une alerte que la performance d’un bâtiment peut être inférieure à celle initialement prévue.

Une défaillance structurelle est une incohérence inadmissible entre les performances et la fonction attendues et celles réellement supportées par une structure, et bien que cela ne signifie pas des résultats fatals en termes de perte de vie, des pertes économiques peuvent être d’une grande ampleur.

Les formes les plus courantes de défaillance structurelle sont les suivantes :

Effondrement :

Il se produit lorsque les résistances d’une structure ne dirigent pas les charges vers ses supports, rendant ses résistances internes indisponibles et une rupture de la structure se produit.

Effondrement progressif :

Cela se produit lorsqu’une partie de la structure s’effondre, entraînant la direction des forces vers des sous-systèmes moins résistants, provoquant de nouveaux effondrements partiels. C’est un effet domino des effondrements qui se produisent progressivement dans une structure.

Défaillance fonctionnelle :

Bien qu’il ne s’agisse pas d’une forme d’effondrement ou qu’elle ne soit pas prévue, elle se produit lorsque l’utilisation de la structure doit être restreinte car elle ne supporte pas adéquatement la fonctionnalité pour laquelle elle a été construite. Des déformations excessives peuvent entraîner l’abandon de la construction.

Pour les plus curieux cet article recense les défaillances structurelles sur des constructions connues en fonction de leur époque.

Qu’est-ce qu’une analyse de défaillance ?

Les objectifs d’une enquête sur un échec varient, mais l’enquêteur doit présenter les raisons qui ont causé l’échec.

Grâce à l’ingénierie structurelle, le technicien cherche à identifier les causes de l’échec, parfois la cause peut être unique, ou il peut y avoir différentes causes qui, ensemble, ont entraîné l’échec.

En identifiant la cause, il est possible de déterminer si le rapport coût-bénéfice du remplacement de la structure est supérieur à l’interruption du service fourni par celle-ci. De plus, les responsables de l’événement sont identifiés et des solutions au problème sont proposées.

Le mécanisme de défaillance fait référence aux conséquences d’événements qui se sont produits pour entraîner la défaillance ou l’effondrement de la structure. C’est-à-dire que les événements (internes et externes) qui ont conduit à l’échec sont généralement expliqués séquentiellement et/ou dans l’ordre chronologique.

Le mode de rupture est la configuration que la structure adopte au début ou à la fin de la rupture, il existe différentes classifications telles que le flambement élastique, la rupture, la déformation plastique, l’usure, la corrosion, le fluage et l’instabilité.

Les causes de défaillance font référence à la raison pour laquelle un mode de défaillance a commencé, il s’agit d’une déficience dans le système structurel qui a été la cause des événements (tels que des vents violents) déclenchant la défaillance.

La source de la cause de la défaillance fait référence à des causes humaines, il peut s’agir de la conception, de la construction, d’un mauvais entretien, entre autres sources qui permettent à une défaillance de se produire.

Le responsable d’un échec est celui qui a pris les mauvaises décisions à une étape du projet, c’est l’un des résultats d’une enquête d’ingénierie médico-légale.

Lors de l’inspection d’une défaillance structurelle, les sous-systèmes qui composent le système structurel sont pris en compte :

  • La structure, la conception d’origine et l’état après l’effondrement sont pris en compte, de cette manière les informations initiales sont collectées pour déterminer le mécanisme de défaillance.
  • Le changement de l’état structurel fait référence aux changements présentés tout au long de la vie de la structure qui a échoué, certains changements peuvent être dans la résistance, la rigidité ou différents changements causés par le vieillissement de la structure.
  • Les charges sont les forces que la structure reçoit et peuvent augmenter par des facteurs tels que les mouvements sismiques, les inondations, les vents forts, entre autres.

Comme on le sait, l’emplacement est un facteur crucial dans le comportement et la conception de toute structure, des facteurs tels que le sol, les structures voisines et d’autres facteurs doivent être pris en compte.