Identifier les critères de conception
Quelles exigences et quelles normes la structure doit-elle respecter ? Chaque projet s'accompagne de critères de conception particuliers:
- pour l'état limite ultime ELU (résistance, stabilité, fatigue,…) ;
- pour l'état limite de service ELS (déformation maximale, fréquence propre minimale, largeur de fissure maximale, contrainte du béton maximale,…).
Schématiser !
Représentez votre construction sous forme de modèle mécanique, c'est-à-dire en la limitant à sa structure de support (l'ensemble de poutres, colonnes, parois et sols qui transmettent les charges aux fondations).
Les poutres et colonnes sont seulement figurées par leurs axes. Les connexions avec le monde extérieur ou avec d'autres éléments peuvent être représentées à l'aide de conditions aux limites.
Bien définir les conditions aux limites internes et externes
Les conditions aux limites externes (ou « supports ») définissent la transmission des efforts entre la construction et les composantes de stabilité (ex. : supports fixes ou articulés). Les supports peuvent aussi se substituer aux éléments structurels non inclus dans le modèle de calcul.
Les conditions aux limites internes définissent la transmission des efforts entre les divers éléments de la structure modélisée (ex. : charnières). Elles peuvent se retrouver entre différentes barres, entre différentes plaques ou entre des barres et des plaques.
Les conditions aux limites conditionnent en très grande partie la répartition des efforts dans le modèle. Elles doivent être aussi précises que possible pour permettre de calculer le comportement réel de la structure. Il est donc important de les définir correctement.
Laisser le logiciel faire le travail !
Avant d'effectuer vos calculs (à la main), pensez à déterminer si votre structure est isostatique ou non (= hyperstatique). Vous pourrez ainsi opter pour la méthode de calcul adéquate.
Une structure est dite « isostatique » s'il est possible d'en calculer les efforts internes uniquement sur la base des équations d'équilibre hydrostatique. Cela implique qu'il existe autant d'équations d'équilibre hydrostatique que de variables inconnues :
- Poutres en porte-à-faux
- Poutres continues sur supports roulants multiples
- Arcs à trois articulations
- Certains types de poutres treillis
Une structure est dite « hyperstatique » si ses efforts internes sont déterminés par les efforts appliqués et s'ils dépendent de la rigidité des éléments ainsi que du déplacement potentiel des supports, ce qui induit des calculs bien plus complexes. Toute structure non isostatique est hyperstatique.
Du moment qu'une construction est hyperstatique ou que vous pensez devoir la calculer plus d'une fois, mieux vaut utiliser un logiciel spécialisé. Vous pourrez alors vous offrir une pause bien méritée pendant qu'il s'occupe de vos calculs selon la méthode aux éléments finis et avec toute une série de solveurs matriciels.
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Logiciels MEF : Attention aux paramètres par défaut !
Dans la méthode aux éléments finis, le modèle est divisé en un certain nombre de petits éléments afin de pouvoir effectuer des calculs. Ces petits éléments forment ce qui s'appelle un « maillage », constitué avant le début du calcul proprement dit (analyse élastique). La taille du maillage est à choisir en fonction de la forme et des dimensions du modèle, faute de quoi la solution risque de s'avérer inexacte. Un maillage trop serré allonge le temps de calcul. En revanche, un maillage trop lâche peut se révéler excessivement rigide et ne pas se déformer correctement.
Le logiciel calcule, l'ingénieur interprète
Une fois les calculs effectués (par un logiciel ou à la main), c'est (encore une fois) au concepteur d'en interpréter correctement les résultats. Correspondent-ils aux attentes et sont-ils recevables ? Au besoin, ajustez le modèle en modifiant certains matériaux ou sections, ou en ajoutant des éléments.
Suivre une formation adéquate
Vous utilisez un logiciel de calcul ? Pensez à suivre la formation correspondante. Une formation adéquate vous donnera les clés nécessaires pour optimiser la gestion de vos projets. Vous découvrirez ainsi tout ce qu'il faut savoir sur le contexte théorique et le champ d'application de votre programme.
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