Architecture Et Structure [PDF]

Zitiervorschau

ARCHITECTURE ET STRUCTURE

REALISE PAR : AZIM NADA / KHATTABI AMJAD / NAQY ANAS ENCADRE PAR : Mr OURFI Jamal / Mr SERRAJ Ali

CONTENU 01

INTRODUCTION

05

ARCHITECTURE ET STRUCTURE

02

EXIGENCES STRUCTURELLES

06

CAS D’ESTUDE 1

03

PRINCIPALES ACTIONS MÉCANIQUES SUR LES STRUCTURES

07

CONCLUSION

08

BIBLIOGRAPHIE

04

TYPES DE DISPOSITION STRUCTURALE

INTRODUCTION L'architecture définit la vision globale d'un projet, influençant l'esthétique, l'utilisation de l'espace et les besoins des occupants. Les décisions architecturales telles que la forme, les proportions et les matériaux utilisés ont un impact direct sur les exigences structurelles. L'interaction entre ces deux disciplines est essentielle pour la conception et la réalisation efficaces des bâtiments. Cette présentation examinera comment ces deux disciplines se croisent et interagissent dans la pratique, en explorant des études de cas et des exemples concrets. Nous aborderons également les défis et les opportunités rencontrés lors de la coordination entre l'architecture et les structures, ainsi que l'impact de cette relation sur la qualité et la performance des bâtiments.

EXIGENCES STRUCTURELLES EQUILIBRE STABILITE REGIDITE

01

02

03

ÉQUILIBRE

STABILITÉ

RIGIDITÉ

Le principe de l'équilibre implique que pour qu'une structure soit en équilibre, toutes les forces appliquées sur cette structure doivent être équilibrées par des réactions internes ou externes égales et opposées. Cela signifie que la structure ne subit ni translation ni rotation lorsque soumise à des charges externes, ce qui garantit sa stabilité et sa sécurité.

Le principe de la stabilité des structures repose sur la capacité d'une structure à maintenir son équilibre et son intégrité géométrique lorsqu'elle est soumise à des charges externes. Cela implique que la structure doit être conçue de manière à résister efficacement aux forces qui pourraient la faire basculer, s'effondrer ou se déformer.

Le principe de la rigidité des structures se réfère à la capacité d'une structure à résister aux déformations ou aux déplacements indésirables sous l'effet des charges appliquées. Une structure rigide maintient sa forme et sa géométrie initiales, même lorsqu'elle est soumise à des charges externes.

PRINCIPALES ACTIONS MÉCANIQUES SUR LES STRUCTURES

DIRECTION DES ACTIONS MÉCANIQUES

FRÉQUENCE

PERMANENTE VERTICALE VARIABLE

HORIZONTALE

PERMANENTE VARIABLE

SOURCE DE L'ACTION MÉCANIQUE

POIDS PROPRE CHARGES D'EXPLOITATION (UTILISATEURS, STOCKAGES...), NEIGE, SOUS-PRESSIONS DES NAPPES PHRÉATIQUES POUSSÉE DES TERRES VENT, SÉISME ...

LES COMPOSANTS STRUCTURAUX

TYPE DE STRUCTURE

PORTEURS HORIZONTAUX

PORTEURS VERTICAUX

EXEMPLES

FONCTIONS

PLANCHERS POUTRES CHARPENTES

-SUPPORTER LE POIDS DES ESPACES FONCTIONNELS. TRANSMETTRE CE POIDS AUX PORTEURS VERTICAUX INFÉRIEURS.

MURS POTEAUX

RECEVOIR LES CHARGES VERTICALES APPORTÉES PAR LES PORTEURS HORIZONTAUX. TRANSMETTRE CES CHARGES VERS LE SOL DE FONDATION.

SOLLICITATION PRINCIPALE

FLEXION

COMPRESSION

LES FONDATIONS La fondation : est la partie inférieure d'une construction, qui permet de répartir son poids sur le sol de manière homogène, sans provoquer de tassements différents d'un point à l'autre de la surface, et d'éviter ainsi des dégâts importants. La fondation superficielle. La fondation profonde. La fondation spéciale.

LA FONDATION SUPERFICIELLE Ces types de fondations sont de faible profondeur et sont utilisés pour les constructions légères. soubassement

semelle filante terrain naturel poteau terrain naturel

beton de propreté

semelle isolee beton de proprete

Semelles filantes : Qui sont les fondations des murs servent à répartir les charges sur une plus grande surface afin que l’ouvrage ne s’enfonce pas dans le sol.

Semelles isolées : Qui sont les fondations de poteaux.

LA FONDATION PROFONDE est un type de fondation qui s'enfonce profondément dans le sol pour transmettre les charges d'un bâtiment à des couches de sol plus résistantes situées en profondeur.

pieu

sol mou

sol resistant

MUR PORTEUR/MUR POTEAU-POUTRE Un mur porteur est un élément structurel vertical conçu pour supporter des charges verticales supérieures

mur porteur Mur poteau-poutre

descente de charge

CARACTÉRISTIQUE

FONCTION PRINCIPALE

STRUCTURE

ÉPAISSEUR

MUR PORTEUR

MUR POTEAU-POUTRE

TRANSMETTRE LES CHARGES VERTICALES

SUPPORTER ET DISTRIBUER LES CHARGES VERTICALES, FLEXIBILITÉ D'AMÉNAGEMENT

MASSIF

ÉPAIS (PLUS DE 15 CM)

OSSATURE DE POTEAUX ET POUTRES VARIABLE SELON LES ÉLÉMENTS

OUVERTURES

LIMITÉES

GRANDES OUVERTURES POSSIBLES

FLEXIBILITÉ D'AMÉNAGEMENT

FAIBLE

GRANDE

EXEMPLES

MURS EXTÉRIEURS, MURS AUTOUR DES OUVERTURES, MURS DE REFEND

BUREAUX, CENTRES COMMERCIAUX, BÂTIMENTS MODERNES

POUTRE / PLANCHER Une poutre est un élément structurel horizontal ou légèrement incliné utilisé dans la construction pour : Supporter des charges verticales et Transmettre ces charges aux appuis

Un plancher, aussi appelé dalle, est un élément horizonta plan ou légèrement incliné qui sert de sol ou de plafond dans un bâtiment.

poutre

poutrelle

dalle

types poutrelles

LA DALLE est un élément horizontal plan qui sert a supporter des charges verticales telles que le poids du mobilier, des occupants et des équipements qu'elle accueille, puis les transmet aux éléments porteurs situés en dessous (murs, poutres, poteaux)

dalle sur murs

dalle sur sommiers unidirectionnels

plancher dalle

dalle sur sommiers biderctionnels

plancher dalle avec champignons

plancher dalle avec surépaisseur

TYPE DES DALLES dalle pleine

planchers à corps creux

prédalle

ASSEMBLAGE DES ELEMENTS

mur porteur

Mur poteau-poutre

TRANSMISSION DES CHARGES 1-Prédalle (charge surfacique)

2- Reprise sur une poutrelle (charge uniformément répartie) 3- Reprise sur la poutre (charge concentrée) 4- Reprise sur le poteau ( charge concentrée) 5- Reprise sur la fondation (charge concentrée) 6- Transmission au sol (charge surfacique)

LES TYPES DES STRUCTURES POTEAU-POUTRE SEMI FORM-ACTIVE FULL FORM-ACTIVE

SYSTEME POTEAU-POUTRE Les structures poteau-poutre, qu'elles soient à mur porteur ou à ossature, sont des formes structurelles couramment utilisées. Chaque type offre une variété assez large d'arrangements structurels, tant continus que discontinus, en fonction des éléments utilisés. Dans une structure à mur porteur, des éléments horizontaux sont supportés par des murs verticaux. Les joints étant généralement de type articulé, les éléments horizontaux subissent des forces internes de type flexion pure et les éléments verticaux, des forces compressives axiales lorsque des charges gravitationnelles sont appliquées.

SYSTEME POTEAU-POUTRE AVANTAGES

INCONVÉNIENTS :

Stabilité par les murs de contreventement : La structure de base est instable mais la stabilité est assurée par des murs de contreventement.

Contraintes sur la liberté de conception : Les contraintes structurelles imposent des restrictions à la liberté de conception, en particulier pour les plans intérieurs.

Polyvalence dans les types de bâtiments : Convient à une large gamme de types et de tailles de bâtiments, des structures domestiques aux bâtiments de plusieurs étages.

Taille limitée des espaces intérieurs : Les intérieurs sont souvent multicellulaires sans grands espaces.

Economique à construire : Structures simples et économiques à construire.

SYSTEME SEMI-FORM-ACTIVE Les structures semi-form-actives présentent une géométrie qui s'éloigne des configurations traditionnelles poteaupoutre ou entièrement form-actives. Dans ces structures, les éléments subissent toute la gamme des forces internes, y compris la poussée axiale, les moments de flexion et les forces de cisaillement. L'amplitude des moments de flexion, particulièrement difficiles à résister efficacement, dépend de la différence entre la forme réelle de la structure et la forme active sous l'action des charges appliquées.

SYSTEME SEMI-FORM-ACTIVE AVANTAGES

INCONVÉNIENTS :

Efficacité : Les structures semi-form-actives sont choisies pour atteindre une efficacité supérieure par rapport aux systèmes conventionnels poteau-poutre, surtout pour les grandes portées ou les charges légères.

Complexité de conception : Concevoir des structures semi-formactives nécessite une réflexion approfondie sur l'optimisation de la forme pour minimiser les moments de flexion, ce qui peut être techniquement complexe et nécessiter des analyses d'ingénierie avancées et des détails précis. Défis de construction : La mise en œuvre de ces structures peut impliquer des méthodes de construction plus complexes par rapport aux systèmes conventionnels, ce qui peut entraîner des coûts de construction plus élevés et des besoins en expertise spécialisée. Applicabilité limitée : Bien adaptées à certaines formes architecturales et conditions de charge, les structures semi-formactives peuvent ne pas être universellement applicables à tous les types de bâtiments ou environnements, limitant leur adoption généralisée dans les pratiques de construction.

Grandes portées : Ces structures excellent dans le support de grandes portées sans nécessiter de matériaux excessifs ou de configurations complexes, offrant un équilibre entre performance structurelle et économie de matériaux. Adaptabilité : Les structures semi-form-actives peuvent s'adapter à différentes formes architecturales et contraintes qui pourraient ne pas convenir aux conceptions simples poteau-poutre ou aux structures entièrement form-actives hautement efficaces.

SYSTEME FULL-FORM-ACTIVE Les structures entièrement form-actives comprennent des coques compressives, des réseaux de câbles tendus et des structures de membrane tendue supportées par air. Elles exigent généralement l'utilisation de plusieurs types d'éléments, notamment dans les systèmes tendus qui requièrent normalement des parties compressives et tendues. Les formes formactives sont fréquemment choisies pour les éléments compressifs et tendus.

SYSTEME FULL-FORM-ACTIVE AVANTAGES

INCONVÉNIENTS :

Efficacité : Utilisation efficace des matériaux structuraux..

Coût élevé en raison de la complexité et de la difficulté de construction.

Adaptabilité : Possibilité de créer des formes architecturales uniques et distinctives.

Structures presque toujours statiquement indéterminées. Difficulté à maintenir la forme désirée sous les charges variables. Risque de plis et de stress concentré si la forme désirée n'est pas correctement maintenue.

ARCHTECTURE ET STRCUTURE

INTRODUCTION La structure et l'architecture peuvent être liées de diverses manières, allant des extrêmes où la structure domine complètement l'architecture à l'indifférence totale aux exigences structurelles dans la détermination à la fois de la forme d'un bâtiment et de son traitement esthétique. Cette multitude de possibilités est discutée ici sous six grands thèmes : Ornementation de la structure Structure comme ornement Structure comme architecture Structure comme générateur de forme Structure acceptée Structure ignorée

Cela fait référence à l'utilisation de décorations, d'éléments esthétiques ou d'ornements appliqués à la surface ou aux détails de la structure elle-même. Par exemple, des motifs sculpturaux, des reliefs, ou des motifs architecturaux peuvent être intégrés directement à la structure pour ajouter de la beauté et de l'intérêt visuel.

ORNEMENTATION DE LA STRUCTURE

ORNEMENTATION DE LA STRUCTURE La Casa Batlló à Barcelone, conçue par Antoni Gaudí, présente une façade richement ornée avec des détails sculpturaux intégrés à la structure, tels que des colonnes semblant se fondre comme des os.

Cela signifie que la structure elle-même est conçue de manière à servir d'élément décoratif ou ornemental dans l'architecture. Par exemple, des poutres apparentes, des arcs, ou d'autres éléments structurels peuvent être mis en valeur et intégrés esthétiquement dans la conception architecturale.

STRUCTURE COMME ORNEMENT

STRUCTURE COMME ORNEMENT Le Centre Georges Pompidou à Paris expose ses éléments structurels de manière artistique et expressive, avec des escaliers et des conduits colorés qui deviennent des caractéristiques visuelles emblématiques de l'architecture.

Ce concept met en avant le fait que la structure devient un élément central de l'expression architecturale globale. La manière dont la structure est conçue et exposée peut définir l'identité et le caractère esthétique de l'architecture.

STRUCTURE COMME ARCHITECTURE

STRUCTURE COMME ARCHITECTURE Le Sydney Opera House en Australie, conçu par Jørn Utzon, met en valeur la structure en forme de coquillage comme élément architectural principal, définissant l'identité iconique du bâtiment.

Cela implique que la configuration et la disposition de la structure influencent directement la forme et l'apparence du bâtiment. La structure peut déterminer les contours, les volumes et les proportions de l'architecture.

STRUCTURE COMME GÉNÉRATEUR DE FORME

STRUCTURE COMME GÉNÉRATEUR DE FORME Le pavillon Serpentine Gallery à Londres, conçu par Sou Fujimoto, utilise une grille de poutres en acier pour créer des espaces ouverts et des formes géométriques audacieuses qui définissent la forme globale du pavillon.

Ce terme suggère que la structure est délibérément intégrée et valorisée dans la conception architecturale. L'accent est mis sur la reconnaissance et l'incorporation des caractéristiques structurelles dans la vision architecturale.

STRUCTURE ACCEPTÉE

STRUCTURE ACCEPTÉE La Tour Eiffel à Paris est un exemple classique où la structure métallique est pleinement acceptée et intégrée dans la conception architecturale, devenant une icône reconnaissable de la ville.

À l'inverse, cela fait référence à des situations où la structure est dissimulée, minimisée ou ignorée dans la conception architecturale. Les aspects structurels sont relégués en arrière-plan et ne sont pas considérés comme des éléments importants de l'esthétique ou du design.

STRUCTURE IGNORÉE

STRUCTURE IGNORÉE Les bâtiments modernes avec des façades en verre minimaliste peuvent parfois ignorer délibérément la structure interne, en la cachant derrière des surfaces lisses et uniformes, mettant ainsi l'accent sur la transparence et la pureté esthétique plutôt que sur la structure apparente.

CAS D’ETUDE 1 : OPERA DE SYDNEY

OPÉRA DE SYDNEY L'Opéra de Sydney est un chef-d'œuvre architectural qui se distingue par son design innovant, sa complexité structurale et sa symbiose avec son environnement. La construction de l'Opéra de Sydney a combiné innovation et complexité. Les voiles blanches, principales caractéristiques du bâtiment, sont composées de tuiles en céramique fixées sur une structure en béton armé. Une grande partie des éléments a été préfabriquée hors site, puis assemblée avec des techniques de levage spécialisées. Des mesures de protection contre la corrosion et des systèmes de ventilation sophistiqués ont également été intégrés, démontrant une approche technique avantgardiste pour créer ce chef-d'œuvre architectural.

STRUCTURE EN BÉTON ARMÉ : La majeure partie de la structure interne de l'Opéra est en béton armé. Cette technique de construction offre une résistance structurelle nécessaire pour soutenir les voiles et les autres éléments architecturaux tout en permettant une grande flexibilité dans le design.

VOILES EN CÉRAMIQUE : Les voiles blanches emblématiques de l'Opéra sont constituées de tuiles en céramique blanche, fixées sur une structure en béton. Ces tuiles ont été spécialement conçues pour résister aux conditions marines, tout en offrant une surface réfléchissante qui illumine le bâtiment.

PRÉFABRICATION ET ASSEMBLAGE :

Une grande partie des éléments architecturaux, y compris les voiles et les coques des salles de spectacle, a été préfabriquée hors site pour garantir une précision et une qualité optimales. Ces éléments ont ensuite été assemblés sur place, nécessitant une coordination minutieuse et une expertise technique.

CONCLUSION En résumé, La relation entre structure et architecture peut aller de la domination de la structure sur la forme et l'esthétique d'un bâtiment, à une négligence totale des exigences structurelles dans la conception architecturale. Ce chapitre examine ces différentes approches à travers six perspectives, telles que l'ornementation de la structure ou la façon dont la structure peut influencer la génération de formes architecturales.

BIBLIOGRAPHIE Structure and Architecture ByAngus J. Macdonald Addis, W., The Art of the Structural Engineer, Artemis, London, 1994. Ambrose, J., Building Structures, John Wiley, Jencks, C., The Language of Post-modern Architecture, 3rd edition, Blanc, A., McEvoy, M. and Plank, R., Architecture and Construction in Steel, E. & F. N. Salvadori, M., Why Buildings Stand Up, W. W. Piano, R., Projects and Buildings 1964–1983 Orton, A., The Way We Build Now, E. & F. N