Types de forces:
* charges mortes: Ce sont les poids statiques de la structure elle-même, de ses composants et des luminaires permanents. Les exemples incluent le poids des murs, des planchers, des toits et des matériaux de construction.
* charges en direct: Ce sont des forces variables qui peuvent changer avec le temps. Les exemples incluent les personnes, les meubles, l'équipement, la neige et le vent.
* Charges environnementales: Il s'agit notamment des forces de la nature telles que le vent, la pluie, la neige, les tremblements de terre et les changements de température.
* Forces internes: Ce sont des forces qui existent dans la structure elle-même, générée par les charges externes. Les exemples incluent la tension, la compression, le cisaillement et la flexion.
Comment les forces ont un impact sur les structures:
* Contrainte et déformation: Les forces appliquées à une structure provoquent des contraintes et des souches internes. Le stress est la force agissant sur une zone unitaire, tandis que la déformation est la déformation causée par la contrainte.
* équilibre: Pour qu'une structure soit stable, les forces agissant dessus doivent être équilibrées ou en équilibre. Si les forces sont déséquilibrées, la structure peut devenir instable, déformée ou même s'effondrer.
* Déformation: Les structures se déforment sous charge, ce qui signifie qu'elles changent de forme. Cette déformation peut être temporaire (élastique) ou permanente (plastique).
* échec: Lorsque la contrainte dépasse la résistance du matériau, la structure peut échouer. La défaillance peut se produire de diverses manières, telles que le flambement, le rendement, la fracture ou l'effondrement.
Facteurs influençant la réponse de la structure:
* Propriétés du matériau: Le type et la résistance des matériaux utilisés dans une structure affectent considérablement la façon dont il réagit aux forces. Par exemple, l'acier est fort en tension et en compression, tandis que le béton est fort en compression.
* Géométrie et forme: La forme et la géométrie d'une structure influencent sa capacité à distribuer et à résister aux forces. Par exemple, une ferme triangulaire est très efficace pour résister à la tension et à la compression.
* supporte: Le type et l'emplacement des supports (colonnes, poutres, fondations) déterminent comment les forces sont transférées et distribuées dans une structure.
Considérations de conception:
* Facteurs de sécurité: Les structures sont généralement conçues avec des facteurs de sécurité pour tenir compte des incertitudes et une surcharge potentielle. Cela garantit que la structure peut résister aux forces au-delà de sa charge prévue.
* combinaisons de chargement: Les ingénieurs en structure considèrent diverses combinaisons de charges (mortes, vivantes, environnementales) pour déterminer le scénario le plus critique pour la structure.
* Exigences de code: Les codes du bâtiment fournissent des directives et des normes minimales de conception structurelle afin d'assurer la sécurité et les performances.
Exemples d'effets de force:
* vent sur un bâtiment: La pression du vent peut créer des forces importantes sur les parois extérieures et le toit d'un bâtiment, provoquant potentiellement une déformation ou un effondrement.
* tremblement de terre sur un pont: Les tremblements de terre peuvent générer de puissantes forces de tremblements qui peuvent provoquer des dommages structurels et même l'effondrement des ponts.
* Poids d'un pont: Le poids d'un pont lui-même, ainsi que le poids des véhicules qui y voyagent, exercent des forces importantes sur les supports et la structure.
Comprendre la relation entre les forces et les structures est essentiel pour assurer la sécurité et la stabilité des bâtiments, des ponts et d'autres structures. Les ingénieurs en structure analysent soigneusement ces forces et structures de conception qui peuvent les résister.
