Le Génie Civil

Différentes conceptions à travers le temps prudentes téméraires Calculateurs

Les prudents De nombreux édifices de l’antiquité (ici le Colisée de Rome) semblent défier le temps. Les architectes romain, peu sûrs d’eux mêmes dans le calcul de structures, préféraient augmenter à l’excès la taille des murs porteurs, piliers et voûtes.

Les téméraires Les cathédrales gothiques nous surprennent encore par la légèreté de leur structure. Confiants dans leur intuitions, mais dépourvus de bases théoriques solides, les bâtisseurs du moyen âge durent parfois assister impuissants à l’écroulement de leurs œuvres.

Les calculateurs Dès le XVIIème siècle, des mathématiciens remplacent ou aident les architectes. C’est le début d’une approche scientifique qui mènera à l’élaboration des théories permettant des dimensionnements optimisés. Une nouvelle profession apparaît : celle de l’ingénieur moderne, à la fois technicien et mathématicien.

Fondations Les fondations permettent à l’ouvrage de reposer de manière stable sur le sol. Les murs d’un édifice sont posés sur une base plus large qu’eux (cas 2 de la photos), ce qui en garantit la stabilité. Parfois, il est plus avantageux de construire des pieux qui reposent sur un sol profond et stable (cas 3).

Fondations Les fondations sont calculées en fonction du poids ou charge qu’un terrain particulier peut supporter. Un terrain marécageux pourra porter 1 tonne au m². Un sol rocheux pourra porter jusqu’à 300 tonnes au m². Mais le dimensionnement des fondations a parfois posé quelques problèmes dans le passé :

Stabilité d’un ouvrage Des fondations mal calculées, un sol plus mauvais que prévu et c’est tout l’ouvrage qui risque de basculer !! Dans le cas spectaculaire de la tour de Pise, on peut s’interroger sur l’équilibre de la tour… Un fil à plomb, qui du centre de gravité de la tour descendrait jusqu’à terre, tomberait à l’intérieur de la base de la tour et non pas à l’extérieur. C’est la raison pour laquelle la tour ne tombe pas.

Sollicitations des éléments

Fondations Les éléments d’une structure travaillent de manière directe ou indirecte à de la traction et / ou de la compression

Une poutre soumise à la flexion (dessin ci-après) a ses fibres inférieures tendues et ses fibres supérieures comprimées

Effet de voûte Utiliser l’effet de voûte (cas 1) permet de réduire les efforts de traction par rapport à la flexion classique (cas 2). Intéressant car le béton et la pierre résistent mal à la traction. L’effet de voûte est utilisé depuis déjà bien longtemps : viaduc, cathédrale.

Charpente et structures triangulées

Charpente

Les structures triangulées permettent de supporter de lourdes charges tout en restant stables et indéformables. Les structures triangulées sont largement utilisées en génie civil (ponts, charpentes…) mais aussi dans la vie de tout les jours.