Les ingénieurs mécaniciens analysent le monde en termes de forces. Sur le plan conceptuel, toutes les forces se divisent en deux grandes catégories : les forces statiques — celles qui ne changent jamais, comme la gravité — et les forces dynamiques — celles qui résultent du mouvement. Dans le domaine du génie statique, les ingénieurs s'attachent à créer une résistance structurelle capable de compenser directement chaque force. Ils doivent d'abord concevoir une résistance suffisante pour gérer l'ensemble des charges statiques, avant d'examiner les exigences liées aux charges variables de la structure.
Les charges variables
Les ingénieurs classent les charges en deux catégories : les charges variables, qui sont des forces dynamiques en mouvement, comme les personnes occupant un bâtiment, et les charges statiques, qui demeurent constantes, comme le poids des éléments structurels. Les poutres sont conçues pour supporter l'ensemble des charges, y compris leur propre poids ainsi que celui des autres éléments structurels fixes. Elles doivent également résister à une plage estimée de charges variables potentielles, comme la force combinée d'une douzaine de personnes marchant sur le plancher ou un vent soufflant à environ 137 km/h (85 mph) qui transfère sa charge à la poutre par l'intermédiaire des murs extérieurs et des chevrons.
Les charges statiques
Les charges statiques sont des forces qui ne fluctuent pas. Une façon simple de les conceptualiser consiste à imaginer les forces exercées sur une structure en l'absence totale de charges variables, c'est-à-dire sans occupants, sans vent ni neige accumulée sur le toit. Lorsqu'une poutre est calculée, elle peut être dimensionnée, sur le plan conceptuel, pour supporter à la fois les charges statiques et les charges variables, auxquelles s'ajoute une marge de sécurité.
Le moment d'une force
Le moment d'une force est un concept fondamental dans le génie statique des poutres et d'autres éléments structurels, tels que les fermes ou treillis. Il représente la tendance d'une force à exercer une torsion, c'est-à-dire à faire pivoter un élément autour d'un axe. Il décrit également la dynamique d'un levier. En outre, un moment de force peut être envisagé comme une énergie latente : le levier n'a pas besoin de se déplacer réellement, il suffit qu'il possède le potentiel mécanique et la tendance à actionner ce levier.
L'annulation des moments de force
Les éléments structurels tels que les poutres sont configurés de manière à neutraliser tous les moments de force grâce à une force opposée, renforcée par une résistance supplémentaire suffisante pour supporter toute charge variable imaginable. Ce principe est particulièrement visible dans une ferme à treillis, où un élément incliné est contrebalancé par un autre élément inverse qui compense le moment de force du premier, et ainsi de suite. Dans une poutre, la tension ou d'autres forces calculées contrecarrent les moments de force tout en offrant une réserve de résistance suffisante pour répondre à l'ensemble des exigences structurelles.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/building-designs/1007115168.html