PLAN DE COURS GCI-2003 : Analyse Des Structures

Faculté des sciences et de génieDépartement de génie civilPLAN DE COURSGCI-2003 : Analyse des structuresNRC 12022 Hiver 2016Préalables : (GCI 1009 OU GMC 1000 OU GMC 1900) ET (GCI 2001 OU GMC 2001)Mode d'enseignement : PrésentielTemps consacré : 3-1-5Crédit(s) : 3Étude des divers types de charges qui peuvent solliciter une structure. Déformations des systèmes isostatiques. Analyse dessystèmes hyperstatiques par diverses méthodes telles que la méthode de décomposition et de superposition, la méthodedes rotations, la méthode de distribution des moments. Lignes d'influence pour les poutres et les treillis. Analyse desstructures au moyen de la méthode matricielle de rigidité; matrice de rigidité d'une membrure; matrice de rigidité de lastructure; solution des équations générales. Utilisation de logiciels.Plage horaireCours en classelundi15h30 à 17h20VCH-2880Du 11 janv. 2016 au 22 avr. 2016jeudi15h30 à 17h20VCH-2880Du 11 janv. 2016 au 22 avr. 2016Il se peut que l'horaire du cours ait été modifié depuis la dernière synchronisation avec Capsule. Vérifier l'horaire dans CapsuleSite de e/accueil?idSite 66719Coordonnées et disponibilitésDavid ulaval.ca418 656-2131 poste 2079Disponibilitésjeudi :13h00 à 15h00 - local 2928D - du 11 janv. 2016 au 1mai 2016 Université LavalPage 1 de 13

Soutien techniquePour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation du Portail des Cours, contactez :Comptoir LiberT (FSG)Pavillon Adrien-Pouliot, Local 3709aide@fsg.ulaval.ca418-656-2131 poste 4651Session d'automne et hiverLundi08h00 à 18h45Mardi08h00 à 18h45Mercredi08h00 à 18h45Jeudi08h00 à 18h45Vendredi08h00 à 16h45Session d'étéLundi08h00 à 16h00Mardi08h00 à 16h00Mercredi08h00 à 16h00Jeudi08h00 à 16h00Vendredi08h00 à 16h45 Université LavalPage 2 de 13

SommaireDescription du cours . 4Objectifs . 4Objectifs spécifiques . 4Déroulement du cours . 4Contenu . 5Apprentissage des logiciels . 6Révision . 6Travaux pratiques . 6Contacts . 6Contenu et activités . 7Évaluations et résultats . 7Modalités d'évaluation . 7Informations détaillées sur les évaluations sommatives . 8Examen 1 . 8Examen 2 . 8Travail pratique 1 . 9Travail pratique 2 . 9Travail pratique 3 . 9Consignes sur les examens . 9Consignes sur les travaux . 10Détails sur les modalités d'évaluation . 10Politique sur les examens . 10Échelle des cotes . 10Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques . 11Politique sur le plagiat et la fraude académique . 11Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental . 11BCAPG - qualité 5 . 11Matériel didactique . 12Matériel obligatoire . 12Matériel complémentaire . 12Médiagraphie et annexes . 13Logiciels . 13 Université LavalPage 3 de 13

Description du coursObjectifsL'objectif général de ce cours sur l'analyse des structures est de faire comprendre le comportement physique d'une structuresollicitée par un chargement. L'atteinte de cet objectif requiert le développement d'habilités intellectuelles fondamentalespour la résolution de problèmes d'ingénierie (capacité d'analyse et de synthèse, raisonnement structuré, jugement critique).Le second objectif de ce cours est l'acquisition des connaissances et des concepts permettant l'emploi de méthodesd'analyse structurales plus performantes telle que la méthode matricielle de rigidité.Objectifs spécifiquesÀ la fin de ce cours, l'étudiant est apte:(1) à calculer les efforts internes et les déplacements se produisant dans les structures isostatiques et hyperstatiques enutilisant les principales méthodes d'analyse dites traditionnelles, les principales méthodes d'analyse matricielles ou encoredes logiciels spécialisés à partir de divers types de charges;(2) à développer des modèles de calcul de bâtiment et de ponts. Les habiletés pour l'interaction et la communication écritesont également développées dans ce cours, notamment par le travail en équipe.Déroulement du coursLes activités d'apprentissage suivantes sont offertes pour une assimilation approfondie de la matière:a. cours magistraux: théorie développée en classe avec des présentations powerpoint et au tableau, les documentspowerpoint seront disponibles sur le site du cours (33%),b. travaux pratiques: des exercices seront développés au tableau ou présentés avec des transparents powerpoint, lesdocuments powerpoint seront disponibles sur le site du cours (11%),c. travail personnel: travail individuel est proposé ci-après pour pratiquer la théorie vue en classe, des travaux pratiques sontproposés également constituant un bonus pour l'évaluation finale (56%), un tutorat vous est offert pour vous accompagnerdans votre apprentissage individuel.Cours magistraux: la grande majorité du cours est tirée du livre d'Analyse des Structures d'André Picard (voir bibliographie,matériel complémentaire), toutefois de nombreuses informations, techniques, approches seront ajoutées en classe. Cescompléments permettront d'affiner les techniques du livre. Voici les sections du livre qui seront traités (sauf pour le chapitre12): Chapitre 1: 1.1 à 1.11 (le chapitre 1 du livre d'André Picard n'est pas à jour, consultez la présentation sur ce site et lecomplément au livre d'Analyse des structures) Chapitre 2: 2.1 à 2.4 Chapitre 3: 3.1 à 3.7 (la méthode de compatibilité des déformations proposée dans le chapitre 3 est abandonnée auprofit de la méthode des déplacements virtuels expliqués uniquement en classe, consultez la présentation pour cela) avecles méthodes proposées dans ce chapitre, il est possible de résoudre les exercices du chapitre 4 également. Chapitre 6: 6.1 à 6.6 (sauf 6.4.3) Chapitre 8: 8.1 à 8.4 Chapitre 9: 9.1 à 9.4 Chapitre 10: 10.1 à 10.6 Chapitre 11: 11.1 à 11.6 Chapitre 12: voir le support de cours et la présentation.Travaux pratiques en classe: plusieurs exercices seront proposés durant les cours magistraux et seront résolus durant lestravaux pratiques. Université LavalPage 4 de 13

Travail personnel: ce travail individuel proposé peut être complété par d'autres travaux donnés pendant les coursmagistraux. Vous trouverez pour chaque chapitre une série d'exercices qui vous seront proposés. Pour les exercices, jevous propose de faire les étapes suivantes: Résolution qualitative du système statique, Développer vos calculs sur une feuille avec votre calculatrice, Utilisation de Safi et/ou Pybar pour vérifier vos calculs, Utilisation de Mathcad pour les résolutions matricielles. Pour de petites matrices, faire des calculs manuels puisvérification avec Mathcad.Dans l'analyse d'une structures par la méthode matricielle de rigidité (chap. 9 à 11), nous ne considérons que les systèmesplans suivants : structure rigide plane, treillis plan et poutre continue.Même si le volume a été publié il y a 15 ans, il n'y a que le chapitre 1 et le chapitre 7 qui sont complètement obsolètes. Lechapitre 5 utilise la méthode Hardy-Cross, qui est une méthode itérative de distribution des moments, cette méthode estaujourd'hui de moins en moins utilisée en pratique. Ces 2 chapitres (5 et 7) ne sont évidemment pas vus aux cours. Lechapitre 4 n'est pas abordé aux cours, car il s'agit d'un cas particulier des chapitres précédents, mais l'étudiant/e doit êtrecapable d'utiliser les tableaux à la fin du chapitre (p. 217 à 221) et de superposer divers chargements. Une méthoded'analyse plastique est introduite dans ce cours (théorèmes fondamentaux de l'analyse limite) afin de montrer une techniquede redistribution des efforts lors de plastification locale d'une structure.En cas d'absence à un cours magistral, le cours sera remplacé par un cours à distance vidéo mise à disposition sur ce sitepar le professeur.ContenuDans Contenu et Activité, vous trouverez tous les documents utilisés durant les cours magistraux, l'apprentissage deslogiciels Safi, Pybar et les examens antérieurs. Pour chaque chapitre, vous trouverez: Le contenu du coursOrganisation du coursNotes du coursExercices proposésTutorat (exercices résolus par une équipe d'assistants)Voici succintement le contenu du cours:1) Notions préliminaires pour l'analyse des bâtiments et des ponts (chapitre 1): a. Identification des éléments structurauxb. Identification et quantification des charges (codes du bâtiment, codes des ponts)c. Introduction au calcul aux états limitesd. Révision sur les efforts intérieurs dans les poutres2) Déformation des structures isostatiques (chapitre 2): a. Méthode de la poutre conjuguée b. Principe du travail virtuel c. Décomposition et superposition3) Introduction à l'étude des systèmes hyperstatiques (chapitre 3): a. Niveau d'hyperstaticité et stabilité de systèmesb. Principe de compatibilité des déformationsc. Décomposition et superpositiond. Principe du travail virtuel pour le calcul des flèchese. Appuis idéaux et à ressortf. Équation des 3 momentsg. Méthode des rotationsh. Méthode matricielle4) Lignes d'influence de poutres isostatiques et hyperstatiques (chapitre 6): a. Réaction d'appui Université LavalPage 5 de 13

a. Réaction d'appuib. Effort tranchantc. Moment de flexiond. Effort normale. Résolution qualitative pour les poutres hyperstatiques5) Méthodes matricielles a. de flexibilité (chapitres 8)b. de rigidité (chapitre 9)c. assemblage et partition de la matrice de rigidité (chapitre 10)d. équations générales de la méthode de rigidité (chapitre 11)6) Théorèmes fondamentaux de l'analyse limite (chapitre 12): a. définition d'une rotule plastiqueb. théorème statiquec. théorème cinématiqued. théorème combiné7) Utilisation de logiciels: SAFI Mathcad PybarApprentissage des logicielsLe fonctionnement du logiciel Mathcad ou Maple sera présenté lors des exercices en classe pour la résolution de problèmesavec l'approche matricielle. Mathcad est couramment utilisé aujourd'hui par le ministère des Transports et les firmesd'ingéniérie. Le logiciel Mathcad peut être utilisé dans les salles de classes.Il est fortement conseillé de visionner les vidéos d'apprentissage des logiciels Pybar et Safi durant les semaine 1 à 3. Pybarpeut être téléchargé via ce site web et Safi peut être utilisé dans les salles de classe.RévisionDans contenu et activités, il vous est proposé de visionner les vidéos sous forme de 13 modules et accompagnées d'unfichier pdf, qui fera un voyage sur les cours précédents et les notions importantes à bien maîtriser pour débuter ce coursd'"Analyse des Structures".Travaux pratiquesDans contenu et activités, 4 travaux pratiques sont proposés. Les 3 premiers seront corrigés selon les Détails sur lesmodalités d'évaluation. Ce sont des mini-projets proches des vraies réalisations de génie-civil : Projet TP1 - Charges dans un bâtiment en béton armé (descente de charge dans le bâtiment, force statique équivalentepour une analyse dynamique, charge sur une poutre), Projet TP2 - Halle industrielle en acier (calcul des efforts intérieurs dans un cadre hyperstatique, principe defonctionnement d'un contreventement), Projet TP3 - Extension d'une habitation avec une structure en bois (analyse matricielle), Projet TP4 (sans évaluation) - Analyse plastique d'une poutre de pont en aluminium.ContactsL'enseignant répondra aux questions relatives aux compréhensions de la matière vue en classe à travers le forum et à la finde chaque classe. Le forum sera consulté une fois par semaine et les réponses seront données prioritairement en classe ouquelquefois à travers le forum. N'attendez pas le dernier moment pour poser des questions. Des périodes de disponiblités Université LavalPage 6 de 13