Introduction à la notion de structure

Structure #01 – Introduction

1. I.         Introduction à la notion de structure, qu'est-ce qu'une structure

Idée générale : Développer une vision éclairée de la structure

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Notion de structure :

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RAPPEL D’EXEMPLES DE STRUCTURES NATURELLES :

Beaucoup de types de structures se retrouvent dans la nature. Il y a aussi tjrs une grande notion d’économie de matière. On retrouve par exemple :

• l’atome ;
• la cristallographie = source d’inspiration pour le développement de structure très performantes (diamant et charbon sont la même roche mais c’est juste l’organisation cristallographique diffère) ;
• colonne hexagonal en ballast = magma refroidit qui se rétracte et donc crée des fissures hexagonales. Phénomène naturel (matériaux naturel ou un événement naturel joue un rôle) ou un ordre apparaît ;
• les alvéoles des ruches = question de chaleur et de tourner sur elles-même + plus petit périmètre pour un pavage au sol ;

Darcy Thompson utilise la géométrie pour expliquer la genèse de ses formes naturelles

• radiolaires = pas de gravité (pas les mêmes efforts soumis) ;
• toile d’araignée (Tomas Saraceno) → structure en tension ;
• la coquille d’œuf = structure surfacique (coque) → chaîne cristalline amorphe de longues fibres qui s’organisent pour donner cette structure. Va pas casser en haut pcq la ou y a le plus de courbure (soit plus de rigidité) ;
• l’arbre déformation de la structure flexible pour se protéger. Le tronc est un «élément qui travaille en bleu donc nécessaire d’être protéger pcq autre chose (la structure flexible)»→ tronc = structure en compression 

Morphologie = étude de la forme extérieure

• arche (en compression) ;
• le corps d’un cheval (le squelette mis en compression et tensions par ses muscles (on voit la structure pour la fonte de la statue équestre de Louis XIV, on sait pas si c’est une étude ou si l’Homme a tout imaginé)

        Les structures intéressantes sont des formes géométriques, des matières (matériaux, elles composent la structure) et des artefacts (les structures artificielles, ensemble d’assemblage fait par l’homme, et dépendent des méthodes mises en place pour la conception et la fabrication / Phénomène d'origine humaine, artificielle, intervenant dans l'étude de faits naturels ; produit de l'art ou de l'industrie humaine).

5 grandes familles de formes génériques : 

• les formes solides (structure homogène) 

→ murs, arches, voûtes, voûtes en berceaux, arcs-boutant, barrages (barrage de Roseland qui est un barrage de structure solide, avec les contres forts, et la voûte qui est entre solide et surface. Ici la sollicitation est verticale par l’eau d’où l’arc dans ce sens là)

• les forme surfacique (en 2D)

→ dalles, planchers, les coques, dômes (Christian Kerez avec la house Forststrasse ou P.L Nervi qui enlève la structure inutile, ce qui crée des mandala sur le plafond), surfaces hyperboloïdes 

Notons que cette forme est peu efficace structurellement parlant car il n’y a aucune flexibilité 

• les formes squelettiques (faites pas uniquement des arêtes)

→ charpentes, poutres treillis (développé en Amérique avec l’arrivée des chemins de fer et la volonté de faire des économies de moyen), fermes,structures treillis tridimensionnelles, portiques (Tour Eiffel ou The Skylon, un poteau en structure treillis qui est soutenus par 4 câbles)

Les structures squelettes se retrouve dans les structures élégantes et légère

• les formes membranique (sorte de toile qui créer une structure par recouvrement)

→ les membranes, tentes, tjrs les mêmes formes

On est sur une rigidité de forme => les toiles doivent être tendues h24

• structure bonus, dites de forme géométrique : structure diaphragme “stressed skins” et hybrides

- Stressed skins = structures avec un réseau d’éléments style squelette puis reconnecter avec la peau du fuselage et participe au fonctionnement (souvent avions)

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