Trusses in Vierendeel Design

Summary

Cette vidéo présente les principes de conception des fermes, en particulier la ferme virendale développée par l'ingénieur belge Arthur Vendil en 1896. Contrairement aux fermes traditionnelles en triangle, la ferme virendale utilise des rectangles, ce qui modifie le comportement des forces de compression et de tension. L'impact des charges verticales et horizontales sur la structure est démontré à l'aide de modèles en mousse. La vidéo explique également les différences de conception, y compris la nécessité de vérifications plus complexes pour les charges horizontales et les moments de flexion, nécessitant l'expertise d'un ingénieur structure.

Takeaways

• 🏗️ Les types de fermes diffèrent par leurs cordons, leurs sections, leurs matériaux, leurs connecteurs et leurs fonctions internes.
• 📐 Un treillis classique fonctionne grâce à des forces uniquement en traction et en compression, ce qui permet des diagonales fines.
• 🟦 Une poutre de type Vierendeel se distingue car elle est constituée de rectangles plutôt que de triangles.
• 👨‍🔧 Le principe Vierendeel a été développé en 1896 par l’ingénieur belge Arthur Vierendeel.
• 🔧 Contrairement à un treillis triangulé, une poutre Vierendeel génère des moments de flexion dans ses montants et traverses.
• 📏 Les traverses subissent des déformations lorsque la structure fléchit, ce qui entraîne des besoins en sections plus épaisses et plus rigides.
• 🧱 Dans les treillis réels, les traverses plus épaisses peuvent également servir à accrocher des équipements comme des projecteurs.
• 🔩 Un treillis combinant diagonales sur les côtés et schéma Vierendeel en partie inférieure répond différemment selon qu'il subit une charge verticale ou horizontale.
• 🌪️ Sous charges combinées (poids propre, charges de toiture, vent), la structure se courbe selon plusieurs axes, compliquant l’analyse.
• 📉 Un treillis de style Vierendeel peut résister à une flexion horizontale, mais les calculs nécessaires sont plus complexes et exigent un ingénieur structure.
• 🧮 Les poutres Vierendeel nécessitent des vérifications plus poussées, car elles n’évacuent pas naturellement la charge en simples efforts tirants/compressifs comme les treillis triangulés.

Q & A

Qu’est-ce qu’un treillis de type Vierendeel et d’où vient ce nom ?

Un treillis de type Vierendeel est une poutre dont la structure est composée de rectangles au lieu de triangles. Il porte le nom de l’ingénieur civil belge Arthur Vierendeel, qui a développé ce principe en 1896.

Quelle est la différence principale entre un treillis triangulé classique et un treillis Vierendeel ?

Dans un treillis classique, les diagonales forment des triangles qui transmettent uniquement des forces de compression et de traction. Dans un Vierendeel, l’absence de diagonales entraîne la présence de moments de flexion dans les montants et traverses.

Pourquoi les traverses d’un treillis Vierendeel doivent-elles avoir des sections plus importantes ?

Parce que les traverses subissent des moments de flexion importants, contrairement aux diagonales d’un treillis triangulé qui ne subissent que des efforts axiaux. Une section plus épaisse augmente leur rigidité et leur résistance.

Comment la vidéo illustre-t-elle la déformation d’un treillis Vierendeel soumis à une charge verticale ?

À l’aide d’un modèle en mousse posé sur deux appuis. Les angles de 90° des traverses se déforment : ils se ferment en partie supérieure et s’ouvrent en partie inférieure, montrant la flexion interne.

Pourquoi les treillis triangulés sont-ils plus simples à analyser que les treillis Vierendeel ?

Parce que les forces internes d’un treillis triangulé sont purement axiales (traction ou compression), ce qui simplifie grandement les calculs. Les treillis Vierendeel nécessitent de prendre en compte des moments complexes dans chaque élément.

Un treillis Vierendeel peut-il résister à un effort horizontal ?

Oui, mais la vérification structurelle est plus complexe. Il est incorrect d’affirmer qu’il ne peut pas résister à une flexion horizontale ; c’est simplement un cas nécessitant un calcul plus sophistiqué.

Dans quel contexte un treillis combinant diagonales et sections de type Vierendeel est-il présenté dans la vidéo ?

Dans un exemple de treillis où les parois latérales comportent des diagonales (structure triangulée), tandis que la face inférieure est conçue comme un Vierendeel, permettant une meilleure rigidité et un usage pratique pour installer des équipements.

Comment un chargement de vent influence-t-il la structure du treillis présenté ?

Le vent applique une charge latérale provoquant une flexion horizontale du treillis, qui s’ajoute à la flexion verticale due au poids propre et aux charges. Cela crée une combinaison de flexions autour des deux axes.

Pourquoi les ingénieurs doivent-ils effectuer des vérifications plus approfondies pour un treillis de type Vierendeel ?

Parce que chaque élément subit simultanément traction, compression et flexion, ce qui rend l’analyse mécanique plus complexe que dans une structure triangulée.

Quel est l’intérêt pratique d’avoir des traverses plus épaisses dans un treillis ?

Outre l’augmentation de la rigidité, ces traverses épaisses offrent un support suffisamment solide pour fixer des projecteurs ou d’autres équipements scéniques.

Pourquoi les angles de 90° se déforment-ils dans le modèle en mousse sous charge ?

Parce que l’absence de diagonales fait que les barres doivent reprendre la flexion, entraînant une rotation des nœuds et donc une modification des angles.

Que recommande la vidéo concernant l’usage d’un treillis Vierendeel dans des structures réelles ?

Elle recommande de toujours consulter un ingénieur structure pour déterminer, au cas par cas, si la conception est adaptée et pour vérifier les efforts locaux de flexion.