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Responsable(s) Rola Assi

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École de technologie supérieure
Département de génie de la construction
Responsable(s) de cours : Rola Assi


PLAN DE COURS

Hiver 2019
CTN408 : Analyse des structures (4 crédits)



Préalables
Pour tous les étudiants
         
  CTN318 ET MAT165  
         
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 100,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiant sera en mesure : d’identifier les types de structures (poutres, cadres, arches, treillis) et de décrire leur comportement; de déterminer, selon les codes, les différentes charges de conception à considérer pour le calcul des structures; de calculer les réactions d’appuis et les efforts internes et tracer les diagrammes de ces efforts pour les structures isostatiques et les structures hyperstatiques; de calculer les rotations et les déplacements subis par les structures; d’utiliser certains programmes d’informatique pour le calcul des charpentes.

Charges et combinaisons de charges de conception selon le code national du bâtiment du Canada. Calcul des treillis complexes, arches et portiques isostatiques. Calcul des déformations par la méthode du travail-énergie et du travail virtuel. Lignes d’influence. Calcul des structures hyperstatiques (poutres, treillis et portiques) par la méthode des forces et les méthodes matricielles d’analyse des structures. Initiation au calcul des structures à l’aide de logiciels d’analyse. Calcul des charges sismiques selon le Code national du bâtiment.



Objectifs du cours

Le but de ce cours est de faire connaître les principes de base et les méthodes de calcul des structures isostatiques et hyperstatiques. Le futur diplômé est préparé à concevoir, analyser et calculer les différentes structures de génie de la construction. Ayant terminé ce cours avec succès, l'étudiant(e) est capable :

  • d'identifier les types de structures (poutres, cadres, arches, treillis) et comprendre comment ces structures résistent aux charges appliquées;
  • de déterminer selon les codes régissant les nouvelles constructions les différentes charges agissant sur les structures (vent, neige, séisme, matériaux, etc.);
  • de déterminer les réactions d'appuis et les efforts internes et tracer les diagrammes de ces efforts pour les structures isostatiques et hyperstatiques;
  • de calculer les rotations et les déplacements subis par les structures sous divers chargements aux points caractéristiques;
  • de modéliser et analyser des structures à l’aide d’un programme informatique conçu pour le calcul et l’analyse des charpentes;
  • de manipuler un montage afin d’obtenir les efforts internes d’un système structural de façon expérimentale et d’analyser la variabilité entre ces résultats et les calculs théoriques.



Stratégies pédagogiques
  • 39 h d’enseignement magistral, avec périodes de questions, de discussion et de résolution de problèmes pratiques (démonstration interactive) ;
  • Exercices dirigés portant sur la théorie et travaux en laboratoire permettant aux étudiants de prendre un contact physique avec diverses structures, de réaliser des essais sur le comportement des charpentes, de comparer les résultats expérimentaux avec les prévisions théoriques et de présenter les résultats et les observations sous forme de rapports écrits;
  • Démonstration et séances de travaux pratiques afin de se familiariser avec un logiciel d’analyse de structures utilisé dans l’industrie ;
  • Réalisation en équipe de devoirs portant sur la théorie vue en classe.
  • Évaluation durant le trimestre (intra) et examen final permettant aux étudiants de prendre connaissance de leurs niveaux d'assimilation et de leurs progrès et ainsi pouvoir s’ajuster.
  • L'étudiant est incité à utiliser l'informatique et à recourir à des ouvrages de référence.



Utilisation d’appareils électroniques

L'étudiant sera initié à un logiciel d'analyse des structures.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:45 - 11:45 Travaux pratiques et laboratoire
Vendredi 08:30 - 12:00 Activité de cours
02 Mercredi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Vendredi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques et laboratoire
03 Samedi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Samedi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques et laboratoire
04 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Vendredi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Suze Youance Activité de cours cc-Suze.Youance@etsmtl.ca
02 Suze Youance Activité de cours cc-Suze.Youance@etsmtl.ca
03 Suze Youance Activité de cours cc-Suze.Youance@etsmtl.ca
04 Bertrand Raymond Galy Activité de cours cc-bertrand.galy@etsmtl.ca A-1576



Cours

La matière de ce cours, subdivisée en groupes de sujets est la suivante, les durées indiquées étant  approximatives ainsi que l'ordre de présentation qui sera confirmée en classe par l'enseignant. 

 

Contenus traités dans le cours Heures
Chap. 1 : Introduction à l’analyse des structures. Types de structures, étapes de conception et d’analyse. Rappels de statique : équilibre statique d’une structure, structures statiques et hyperstatiques. 3h
Chap. 2 : Calcul des charges agissant sur les structures selon le Code national du bâtiment 2015. 6h
Chap. 3 : Structures isostatiques planes. Rappel sur les treillis et treillis complexes, arches, poutres et portiques isostatiques. 6h
Chap. 4 : Déformations des poutres et treillis. Déformations – méthodes du travail-énergie et méthode du travail virtuel. 6h
Chap. 5 : Lignes d’influence. 3h
Chap. 6 : Structures hyperstatiques – méthode des forces ou de superposition: poutres et treillis. 6h
Chap. 7 : Méthodes des rotations. 3h
Chap. 8 : Méthodes matricielles d’analyse des structures. Modélisation structurale. 6h
Total 39h



Laboratoires et travaux pratiques

Les informations et directives vous seront remises par l’enseignant.

 

Description Heures
Chap. 1 : Introduction à l’analyse des structures. Types de structures, étapes de conception et d’analyse. Rappels de statique : équilibre statique d’une structure, structures statiques et hyperstatiques. 3h
Chap. 2 : Calcul des charges agissant sur les structures selon le Code national du bâtiment 2015. 3h
Chap. 3 : Structures isostatiques planes. Rappel sur les treillis et treillis complexes, arches, poutres et portiques isostatiques. 6h
Chap. 5 : Lignes d’influence. 1,5h
Chap. 4 : Déformations des poutres et treillis. Déformations – méthodes du travail-énergie et méthode du travail virtuel. 3h
Chap. 6 : Structures hyperstatiques –méthode des forces ou de superposition: poutres et treillis. 6h
Chap. 7 : Méthodes des rotations. 3h
Chap. 8 : Méthodes matricielles d’analyse des structures. Modélisation structurale. 4,5h
Révision 3h
Examen Intra 3h
Total 36h



Utilisation d'outils d'ingénierie

L’utilisation d’un logiciel conçu pour le calcul et l’analyse des charpentes sera introduite dans le cadre des travaux pratiques.  Les étudiants devront en faire l’application pour modéliser et analyser des structures simples dans le cadre des travaux pratiques.




Évaluation
  • Les travaux pratiques et rapports de laboratoire doivent comporter une page-titre conforme aux règles de présentation de l’ÉTS. La clarté et la propreté des calculs, ainsi que l’orthographe, sont pris en compte lors de la correction des travaux.
  • L'EXAMEN PÉRIODIQUE (intra) est d’une durée de trois (3) heures. La date sera indiquée en classe par le professeur.  Seules les calculatrices et une feuille résumé recto-verso préparée par l’étudiant sont permises durant l’examen.  Aucune autre documentation n’est permise.
  • L'EXAMEN FINAL est d'une durée de trois (3) heures et couvre toute la matière du cours.  Seules les calculatrices et deux feuilles résumé recto-verso préparées par l’étudiant sont permises durant l’examen.  Aucune autre documentation n’est permise.
  • La date de l'EXAMEN FINAL sera déterminée durant le trimestre.
  • Les étudiants doivent obtenir un minimum de 40/80 aux deux examens pour réussir le cours.
  • La note globale est la résultante des évaluations durant le trimestre, de l'examen final et des travaux pratiques, selon les pondérations suivantes :
Activité %
Examen périodique 35
Examen final 45
Travaux pratiques 20



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Pour les travaux remis en retard, 10% de moins par jour de retard.  Un maximum de 5 jours de retard (calendrier) sera accepté. Après 5 jours de retard le travail se verra attribuer une note de 0%.




Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Chaallal/Nollet/Khaled, CTN408, Notes de cours, ÉTS, Août 1992 (rév. août 2017).




Ouvrages de références

Samikian, A. (1994). Analyse et calcul des structures. Boucherville, Québec, G. Morin.
Ce livre est très didactique. Attention aux conventions de signes.

 

Conseil national de recherches du Canada. Code national du bâtiment du Canada 2015. Ottawa, Ont., Conseil national de recherches du Canada Institut de recherche en construction.
Nous utiliserons la partie 4 de ce code dans le cadre du cours.

 

Conseil national de recherches du Canada (2015). Guide de l'utilisateur CNB 2015 : commentaires sur le calcul des structures : (partie 4). Ottawa, Conseil national de recherches du Canada.
Ce guide fournit des explications sur les divers types de charges.

 

Hibbeler, R.C. (2006).  Structural Analysis.  Pearson Prentice Hall, New Jersey. 6ème édition.

 

Picard, A. (1992). Analyse des structures. Laval, Québec, Beauchemin.
Ce livre comprend des notions intéressantes sur les portiques (chap. 4), les lignes d’influence (chap. 5) et la méthode matricielle (chap. 8 à 11). 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles
  • http://ena.etsmtl.ca : Site web (moodle) du cours pour la session.  Information générale, calendriers, documents pdf, etc.  Ce site est accessible via le site de l’École www.etsmtl.ca
  • https://cafr.graitec.com/advance-design-america/