Analyse des structures

Les structures métalliques sont généralement constituées de barres – souvent rectilignes – connectées les unes aux autres pour former la géométrie de la structure. Conjointement avec la définition des conditions d'appui et de liaisons entre éléments, elles forment le schéma statique de la structure qui définit et caractérise ses degrés de liberté, c'est-à-dire la manière dont elle enregistre des déplacements et se déforme sous l’effet des charges appliquées.

Dans son travail quotidien, l’ingénieur en charge du calcul d’un ouvrage se doit d’assurer la résistance et la stabilité de la structure pour les différentes phases de sa vie (montage, vie quotidienne, événements exceptionnels…). En pratique, cela s’effectue le plus souvent en deux étapes : une première phase d’analyse suivie d’une série de vérifications (cf. § 2).

L’analyse globale ou analyse structurelle permet de caractériser l’influence des actions extérieures (charges permanentes, climatiques, d’exploitation, etc.) dans les différents éléments, sections et assemblages de l’ossature, et elle est le plus souvent menée sur la totalité de la structure (ou éventuellement sur une sous-structure, cf. § 2.3.2) – c’est pour cette raison que l’on parle habituellement d’analyse globale.

Une fois l’analyse globale effectuée, la résistance des sections et des assemblages, ainsi que la stabilité des différents éléments constitutifs de la structure peuvent être vérifiées.

L’analyse globale peut être effectuée au moyen des méthodes élastique ou plastique (§ 3.2). On notera toutefois que si l’analyse plastique est en général plus économique, elle est sujette à des conditions d’application plus strictes. En fonction du type de structure, il est possible de mener l'analyse globale en ayant recours à une théorie du 1^er ordre ou du 2^e ordre (§ 3.3.2). Dans le premier cas, on se réfère à la géométrie initiale non déformée de la structure, alors que dans le cas d'une analyse au 2^e ordre, la géométrie de la structure est suffisamment affectée par les effets d'actions pour qu'il soit nécessaire de tenir compte de la modification de la géométrie sous l’effet des charges appliquées.

D'une manière générale, il est toujours possible de mener une analyse élastique. Par ailleurs, l'analyse globale peut être fondée sur la théorie du 2^e ordre, dans tous les cas et sans restrictions, mais ce n’est pas toujours indispensable. Par simplicité, la pratique courante consiste souvent à se limiter à une analyse globale élastique au 1^er ordre (cf. § 3.2.1).

Cet article rassemble les notions et les concepts indispensables à une bonne maîtrise de cette phase d’analyse. On y traite notamment du choix de la méthode d’analyse (élastique ou plastique, au 1^er ou au 2^e ordre).