La théorie des structures explique comment un ouvrage reçoit les charges (poids propre, occupation, vent) et les transmet jusqu’au sol. Pour l’architecte, elle est un outil de conception : choisir une trame, une portée, une hauteur de poutre, une forme de toiture ou de voûte, c’est déjà faire un choix structurel. Ce cours prolonge la statique et la résistance des matériaux du semestre 1 : on y apprend à modéliser un bâtiment en éléments simples (poutres, poteaux, portiques, treillis, arcs), à calculer les réactions d’appui et les efforts internes, puis à comprendre le comportement des structures hyperstatiques et les déformations.
Les exemples sont tirés de projets courants au Niger : villa R+1 en béton armé à Niamey, hangar ou marché couvert à charpente métallique, école en maçonnerie de BTC, voûtes et arcs de l’architecture de terre.
Objectifs d’apprentissage
- Identifier les types de structures, les liaisons (appuis) et les actions (charges permanentes, d’exploitation, climatiques).
- Déterminer le degré d’hyperstaticité d’un système et distinguer structures isostatiques et hyperstatiques.
- Calculer les réactions d’appui et tracer les diagrammes d’effort tranchant et de moment fléchissant des poutres isostatiques.
- Calculer les efforts dans les barres d’un treillis (nœuds, Ritter) et la poussée d’un arc.
- Exploiter les formules usuelles des poutres hyperstatiques et des flèches pour prédimensionner des éléments.
Prérequis
Statique (équilibre d’un solide, moments), résistance des matériaux (contraintes, moment d’inertie), trigonométrie.
Plan du cours
- Leçon 1 — Introduction à la théorie des structures : systèmes, appuis et charges
- Leçon 2 — Poutres isostatiques : réactions, efforts internes et diagrammes
- Leçon 3 — Treillis, arcs et portiques isostatiques
- Leçon 4 — Structures hyperstatiques, déformations et application à la conception
Modalités d’évaluation
Volume horaire : 20 h de CM, 10 h de TD, 10 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (séries de TD, quiz, devoir surveillé) et examen terminal écrit (exercices de calcul de structures simples).
Bibliographie
- Hibbeler, R. C. (2017). Structural Analysis. Pearson.
- Megson, T. H. G. (2014). Structural and Stress Analysis. Butterworth-Heinemann.
- Salvadori, M. (2005). Comment ça tient ? Parenthèses.
- Frey, F. (2000). Analyse des structures et milieux continus, vol. 2 : Mécanique des structures. PPUR.
