L’ingénierie des structures est une sous-discipline de l’ingénierie civile, où les ingénieurs sont formés à concevoir la ‘charpente’ ou ‘ossature’ des structures afin qu’elles puissent supporter leur propre poids ainsi que les charges qu’elles doivent supporter tout au long de leur utilisation. Elle implique l’analyse et la conception de structures telles que des bâtiments, des ponts, des tours, des tunnels, etc., afin de garantir leur sécurité et leur durabilité.
Les ingénieurs en structures utilisent divers principes de la mécanique et des matériaux pour concevoir des structures qui résisteront non seulement aux charges quotidiennes, mais aussi aux conditions environnementales extrêmes, comme les tremblements de terre, les vents forts, et la neige. Ils doivent également prendre en compte la praticité, la réglementation, la sécurité et le coût lors de la conception des structures.
Stabilité des constructions
Les différents types de charges qui affectent les structures sont classifiés et standardisés. Les principales catégories sont :
Poids propre
C’est le poids de la structure elle-même. Par exemple, le poids du béton armé est de 2500 kg/m³, celui de l’acier est de 7850 kg/m³ et le bois de construction (résineux) pèse 500 kg/m³. En France, la norme NF P 06.004, remplacée depuis le 25 mars 2009 par la norme NF P06-111-2/A13, fournit une liste presque exhaustive des densités des matériaux de construction.
Charges permanentes (G)
Elles comprennent les équipements fixes d’une structure, tels que les revêtements, les cloisons et les installations techniques, qui sont intégrés de façon permanente (sans variation temporelle). Dans des bureaux, ces charges sont généralement de l’ordre de 100 daN/m². La norme NF P 06.004 en France détaille ces densités pour la construction de bâtiments.
Charges d’exploitation (Q)
Ces charges proviennent de l’utilisation de la structure, incluant par exemple le poids des piétons, le trafic routier sur un pont, ou le poids des voitures dans un parking. Elles peuvent varier dans le temps et l’espace et sont souvent analysées dynamiquement. Pour des bureaux, elles se situent habituellement autour de 250 daN/m². La norme NF P 06.001 en France spécifie les charges à considérer pour chaque type de local et d’ouvrage.
Charges climatiques
Il s’agit des charges dues à des facteurs climatiques comme le vent ou la neige. En Europe, ces charges sont déterminées à l’aide de l’Eurocode 1 et étaient calculées en France selon les normes NV65 N84 modifiées 2000.
Charges sismiques
Ce sont les forces générées par un séisme, qui sollicitent les structures de manière dynamique et très spécifique. En France, la norme PS92, qui sera progressivement remplacée par l’Eurocode 8, régit ces charges.