L'architecture est, par essence, la définition de l'espace destiné à l'usage humain. Les planchers et les toits contribuent à délimiter cet espace, mais aucun bâtiment ne peut se tenir sans une structure portante composée de colonnes, de murs et d'autres éléments de soutien. Au fil des millénaires, des formes créatives de structures architecturales ont été développées pour maintenir les édifices debout tout en produisant un effet esthétique.
Fonction
Les colonnes et les supports sont indispensables pour maintenir un bâtiment debout, mais ils ne doivent pas seulement supporter les forces verticales descendantes. Les structures doivent également résister aux forces latérales provoquées par le vent, l'eau ou des géométries complexes comme les arcs et les dômes. Les colonnes étant peu efficaces face aux forces latérales, elles sont souvent associées à des murs de contreventement, des entretoises diagonales et des contreforts.
Les charges verticales et latérales définies peuvent être contrebalancées par des portiques ou des colonnes inclinées, ainsi que par des contreforts. Cependant, lorsque les forces varient ou se répartissent hors du plan structural, il peut être nécessaire de recourir à des murs de cisaillement ou à des masses importantes, comme la terre ou la maçonnerie lourde, pour résister à ces efforts complexes.
Histoire
Les murs constituent la plus ancienne forme de structure humaine. Au fil de plusieurs millénaires, ils ont évolué pour donner naissance aux colonnes linéaires. Un langage architectural fondé sur le système poteau-poutre s'est développé en un mode de construction très spécifique et détaillé chez les Grecs. Les ordres classiques dorique, ionique, corinthien et composite sont le fruit de cette évolution.
Avant les Grecs, les Babyloniens et les Perses avaient mis au point les arcs et les voûtes afin de transférer les charges vers les murs et les piles. Bien après eux, les peuples du Proche-Orient ont développé des structures similaires, comme le trompe, pour porter les charges du dôme tridimensionnel.
L'avènement de l'acier a permis la création de colonnes plus fines ainsi que l'utilisation d'éléments de contreventement diagonaux, tels que les portiques et les entretoises. Aujourd'hui, des assemblages structurels complexes sont employés pour contrer des charges variées provenant du vent, des séismes ou d'autres structures exerçant une pression sur un bâtiment.
Types de structures de colonnes
La colonne doit transmettre les charges d'une structure jusqu'au sol, mais elle doit aussi résister au couple, ou moment. Une liaison rigide empêche la colonne de tomber ou de se plier sous l'effet des forces latérales. Toutefois, une colonne utilise généralement un assemblage articulé, qui supporte simplement la force verticale mais se comporte comme une charnière sous l'effet des forces latérales. Le contreventement diagonal aide alors la colonne à éviter la rupture.
En outre, une colonne peut flamber sous l'effet de la flexion, c'est-à-dire se courber sous une charge verticale. Ce type de défaillance résulte d'un soutien ou d'un contreventement insuffisant sur toute la longueur de la colonne. On peut y remédier en installant des supports latéraux à mi-hauteur ou en augmentant l'épaisseur de la colonne.
Avantages
Le recours aux colonnes et autres supports architecturaux a libéré les plans d'étage des bâtiments, permettant leur utilisation à des fins multiples et variées. De plus, l'emploi de colonnes fines laisse entrer la lumière naturelle et favorise une meilleure circulation de l'air à l'intérieur. Bien que les murs puissent créer une structure efficace et spectaculaire, la colonne, solution économique, offre bien davantage de possibilités architecturales.
Perspectives d'avenir
À mesure que les ingénieurs et les architectes expérimentent de nouvelles solutions structurelles, les bâtiments adopteront des systèmes non linéaires complexes qui pourraient rendre inutiles les colonnes et autres supports intérieurs. La structure coque, telle qu'un dôme, constitue un excellent précédent quant à l'évolution future de cette discipline.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/architecture/1007032451.html