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.

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.

• 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.

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. 

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.

• Les travaux pratiques correspondent à quatre devoirs et un rapport de laboratoire. Ils 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. Si la session se fait complètement à distance, des résultats expérimentaux seront fournis à l'étudiant afin de pallier l'impossibilité de faire les manipulations en laboratoire.

• L'EXAMEN PÉRIODIQUE (intra) est d’une durée de trois (3) heures. La date sera indiquée en classe par le professeur. Dans le cadre d'un session à distance, toute documentation est permise.

• L'EXAMEN FINAL est d'une durée de trois (3) heures et couvre toute la matière du cours. Dans le cadre d'un session à distance, toute documentation 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 :

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%.

Chaallal/Nollet/Khaled, CTN408, Notes de cours, ÉTS, Août 1992 (rév. avril 2019).

À moins d’indication contraire, le matériel pédagogique rendu disponible dans le cadre de ce cours est la propriété intellectuelle de l’enseignant. Il est fourni à l'usage exclusif des étudiants inscrits au cours. Toute reproduction ou diffusion nécessite la permission du détenteur du droit d'auteur.

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). 

• 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/