Structure en tenségrité : analyse critique des résultats numériques sur base d'essais expérimentaux sur un simplex instrumenté de grande taille

La tenségrité est un concept de structure récent qui apparaît dans des oeuvres architecturales, mais pas encore dans des ouvrages de génie civi. Depuis 7 ans, la tenségrité est étudiée à l'EPL de manière théorique; allant de la faisabilité de ces structures jusqu'au développement d'un logiciel de calcul numérique. Celui-ci permet de modéliser et de calculer des structure en tenségrité. A terme, l'objectif est de construire une passerelle en tenségrité (SnakeBridge). Le simplex est le module le plus simple en tenségrité.La passerelle sera constituée d'un assemblage de simplex (i.e., le module le plus simple en tenségrité). Avant d'entamer la construction de la passerelle, il est indispensable de vérifier les hypothèses de la tenségrité. Les objectifs de ce mémoire sont de vérifier la répartition des efforts au sein du simplex expérimental en aluminium et de comparer ces résultats avec ceux du programme de calcul numérique. C'est ici que commence notre recherche; la construction d'un simplex en aluminium afin de le tester expérimentalement en laboratoire. Après la réception des différents éléments du simplex, une phase de caractérisation mécanique de ceux-ci en laboratoire est effectuée pour définir les propriétés intrinsèques réelles des "barres" et des "câbles". Ces tests permettent également de définir les limites de résistances des éléments. Le simplex a ensuite été assemblé et équipé d'instruments de mesures ; jauges de déformations et capteurs de force. Ces instruments sont reliés à un logiciel d'acquisition permettant d'enregistrer les efforts durant chaque essai à chaque instant. Les positions du simplex sont obtenues via une station totale. Le simplex est ensuite testé en laboratoire selon différents scénarios; précontrainte appliquée via des barres, des câbles et du chargement nodal. Ces scénarios visent également à déterminer la meilleure façon d'introduire de la précontrainte dans un module en tenségrité afin d'étendre ce résultat à la passerelle. Le protocole des expériences est préparé pour chaque essai avec les résultats numériques provenant du logiciel de calcul. Une attention particulière est donnée à l'état de self-stress qui peut en théorie être applicable au module. Le self stress se caractérise par une géométrie initiale dans laquelle l'introduction d'effort interne ne modifie pas cette géométrie. Enfin, les résultats expérimentaux sont comparés avec les résultats numériques et permettent de tirer plusieurs conclusions. Premièrement, il ressort de ces expériences que la tenségrité nécessite de la rigidité. Il est donc important d'introduire de la précontrainte dans ce genre d'ouvrage. Concernant le module expérimental, c'est bel et bien un ouvrage en tenségrité dans lequel les efforts se répartissent bien, et ce peu importe la manière d'appliquer la précontrainte. Par contre, l'application de précontrainte dissymétrique incline le simplex. Le choix de l'application de la précontrainte peut se faire en symétrique via les trois câbles verticaux pour garder un simplex symétrique, sinon l'inclinaison doit être prise en compte en appliquant la précontrainte via un seul câble. Pour ce qui est de l'état de self-stress, cet état est vérifié. Pouvoir précontraindre une structure qui garde sa géométrie initiale est un état très intéressant pour le futur et l'application de la tenségrité. Concernant le logiciel, les résultats sont généralement corrects, mais il nécessite encore des améliorations, surtout concernant l'application de précontrainte via les câbles.