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0P15 ANALYSE DES STRUCTURES - PASS

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 2 activités d'apprentissage :
    • MECANIQUE STATIQUE
    • RESISTANCE DES MATERIAUX ET CALCUL DES STRUCTURES
  • En 2023-2024, elle s'organise au premier quadrimestre et couvre 5 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Gramme
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Auditoire

Activité d’apprentissage

Les finalités de l'UE

Le but de cette UE d'Analyse des structures est de permettre à l'étudiant de dimensionner/vérifier une structure formée de poutres, suivant des normes de calcul telles que les Eurocodes. L'étudiant sera amené à calculer des efforts externes et internes dans une structure, pour ensuite y calculer des contraintes. Connaissant le matériau constitutif de la structure, il pourra alors attester de la résistance ou non de cette structure, ou dimensionner les sections droites des poutres nécessaires.   

Ces compétences sont extrêmement importantes dans le futur métier d'ingénieur, tant dans le domaine mécanique que dans le domaine de la construction. 

Les contenus de l'UE

AA Mécanique statique :
Cette première AA a pour but d'amener les étudiants à savoir calculer des réactions d'appuis ainsi que des efforts internes dans des structures formées de poutres, tant en 2D qu'en 3D. Les 3 grandes parties de cette AA sont listées ci-dessous: 

  • Forces et moments dans le plan - Equilibre dans le plan (corps simples et composés)
  • Forces et moments dans l'espace - Equilibre dans l'espace
  • Efforts internes dans une poutre plane - diagrammes MNV  

AA Résistance des matériaux et Calcul des Structures  :
Dans cette partie "Résistance des matériaux", nous passerons des efforts internes aux contraintes. Nous commencerons par nous intéresser au matériau constitutif de la structure (chapitre sur les propriétés mécaniques des matériaux), pour ensuite parcourir les différents efforts internes et calculer les contraintes qui en résultent (effort normal, flexion, flexion gauche et/ou composée, torsion, cisaillement, sollicitations composées). De plus nous nous intéresserons de près à l'état de contrainte en un point, pour définir des critères de plastification (Von Mises et Tresca par exemple), via l'utilisation du cercle de Mohr. Nous verrons aussi comment se déforment les structures soumises à ces différents efforts internes (effort normal, flexion et torsion).

Concernant la dernière partie du cours (partie "Calcul des Structures"), elle se limitera à une introduction aux Eurocodes : notions d'Etats Limites, de sécurité, de fiabilité, méthode semi-probabiliste des coefficients partiels de sécurité, combinaisons de charges,.... Nous introduirons aussi le concept de descente des charges verticales dans une structure simple. 

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

  • Appliquer les concepts fondamentaux de la mécanique statique (notions de force, moment et couple, réduction, action-réaction, schéma rendu libre, isostaticité, équilibre, coupe, etc.)
  • Résoudre des problèmes d’équilibre de structures planes et tridimensionnelles, en calculer les réactions d’appuis, les forces de liaisons et les efforts internes (diagrammes des éléments de réduction) à l’aide des méthodes classiques et vérifier la cohérence des solutions 
  • Appliquer les concepts fondamentaux de la résistance des matériaux (notion de contrainte, centre de gravité, moment statique et d’inertie, limite élastique et de rupture) 
  • Modéliser et calculer la résistance d’une structure composée de poutres soumises à la traction-compression et à la flexion 
  • Calculer les contraintes en régime élastique dans une poutre soumise à des sollicitations composées (effort normal, flexion, cisaillement, torsion) de même que les déformations et les déplacements mais de manière plus superficielle 
  • Calculer les contraintes de comparaison dans une poutre suivant les critères de résistances des matériaux ductiles et fragiles, et au besoin en utilisant le cercle de Mohr pour la détermination des contraintes extrêmes 
  • Expliquer les notions de sécurité et les principes de l'Eurocode (méthode des coefficients partiels, ELS, ELU, ...) 
  • Combiner les différentes actions agissant sur un bâtiment (neige, vent, charge variable, poids propres, ...) comme recommandé dans les Eurocodes 
  • Réaliser une descente de charges verticales simples sur un plancher composé d'éléments simples (hourdis, poutres, colonnes,...)

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Il n'y a pas de distinction nette entre les séances de théorie et les séances d'exercices. Toutes les séances se donnent en un seul groupe, sur base des powerpoints disponibles sur la page elearning du cours. De manière générale, dès que la théorie est vue en classe, elle est appliquée directement sur un exercice/exemple réalisé avec le professeur. Les étudiants sont ensuite souvent invités à réaliser des petits exercices, seuls, par eux-mêmes, directement durant le cours théorique.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

D'une part, les séances se donnant en relativement petit groupe (une trentaine d'étudiants), l'étudiant est invité à être le plus actif possible lors de ces séances de cours: poser des questions sur les points de matière moins bien compris, répondre aux questions posées par le professeur, réaliser les exercices donnés par le professeur durant la séance de cours, ...

D'autre part, l’étudiant est fortement invité à s’exercer par lui-même, en dehors des séances de cours prévues à l’horaire.
Pour cela, 3 axes lui sont proposés:

  • Pour chaque partie de matière, une liste d'exercices sera proposée aux étudiants. Il s'agit d'exercices issus du syllabus d'exercices. Les étudiants sont fortement invités à réaliser ces exercices. Dans la majorité des cas, la résolution détaillée de ces exercices sera mise à disposition des étudiants
  • Des devoirs ou tests en classe, formatifs, seront régulièrement proposés aux étudiants. Ces devoirs/tests seront réalisés par les étudiants, sans aide du professeur, et une correction sera fournie par la suite, pour que l'étudiant puisse d'autoévaluer
  • Des tests formatifs en ligne, avec feedbacks, permettront à l'étudiant de s'auto-évaluer sur sa compréhension de la matière théorique

De manière générale, il est important que les étudiants réalisent beaucoup d'exercices et s'entrainent par eux-mêmes. La théorie en elle-même ne sert qu'à résoudre des exercices par la suite. 

Examens écrits lors de la session de janvier

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Règles de l’UE

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

De manière générale, les examens portent principalement sur des exercices. Il n'y aura pas de restitution pure demandée lors des examens. Il est donc recommandé de réaliser un maximum d'exercices: la théorie ne sert qu'à réaliser les exercices par la suite!

Première Session :
Une (ou des) interrogation(s) dispensatoire(s) aura(ont) lieu au cours du quadrimestre pour l'AA Mécanique Statique (AA1), dans la mesure des possibilités.
A la fin du quadrimestre, durant la session d’examen de janvier, un examen écrit en 2 parties (AA1: Mécanique Statique et AA2:Résistance des matériaux et calcul des structures) est organisé, dans la mesure du possible, lors de 2 journées différentes.
Aucun document n’est permis durant l'examen de l'AA1 Mécanique Statique, et l'unique document permis durant l'examen de l'AA2 Résistance des Matériaux est le formulaire, mis à disposition sur la page elearning du cours

L’examen de l’AA1 portera sur la matière dont n’aura pas été dispensé l’étudiant lors des interros dispensatoires pendant l’année tandis que l’examen de l’AA2 portera sur l’entièreté de la matière de cette AA.
La note globale de l’UE est ensuite calculée comme suit :
N_AA1 = Note pour l'AA "Mécanique Statique"
N_AA2 = Note pour l'AA "Résistance des matériaux et Calcul des Structures"
NG = 0.3*N_AA1 + 0.7*N_AA2

Deuxième Session :
L’examen de seconde session est lui aussi prévu en 2 parties, et les dispenses de l’AA1 acquises durant l’année sont conservées. La seconde session de l’AA1 portera donc elle aussi uniquement sur les parties de matières dont l’étudiant n’a pas été dispensé durant l'année. L’examen de seconde session de l’AA2 portera sur l’entièreté de la matière.
La note globale de l’UE est toujours calculée comme décrit ci-dessus.

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?