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Chapitre 14

SYSTEMES TRIANGULES

Lecture : 22 minQuiz de 16 questions

# SYSTEMES TRIANGULES ## Généralités ; Définition ; Hypothèse ; Principe de l'équilibre ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur les systèmes triangulés, une partie essentielle de la mécanique appliquée. Les systèmes triangulés, souvent appelés treillis, sont des structures fondamentales utilisées dans de nombreuses constructions comme les ponts, les toits de bâtiments industriels, les grues et les pylônes. Comprendre leur fonctionnement est crucial pour garantir la stabilité et la sécurité de ces ouvrages. Dans ce cours, nous allons découvrir ce qu'est un système triangulé, les hypothèses simplificatrices que l'on fait pour les étudier, et le principe fondamental de l'équilibre qui régit leurs forces internes. ### Concepts Clés #### 1. Généralités sur les Systèmes Triangulés Les systèmes triangulés sont des assemblages de barres rigides reliées entre elles par des articulations appelées nœuds. La particularité de ces systèmes est que leur géométrie est souvent basée sur des triangles, la forme la plus stable géométriquement. Un triangle est indéformable par rapport à un quadrilatère ou toute autre forme polygonale si les barres ne sont pas déformables, ce qui assure une grande rigidité à la structure. #### 2. Définition d'un Système Triangulé Un **système triangulé** (ou treillis) est une structure composée de: * **Barres rectilignes** : Ce sont les éléments qui composent la structure. Elles sont considérées comme ne pouvant travailler qu'en traction ou en compression. * **Nœuds (ou articulations)** : Ce sont les points de connexion entre les barres. Ils sont supposés être des articulations parfaites, c'est-à-dire qu'elles ne transmettent pas de moments (efforts de rotation). * **Charges** : Les forces extérieures (poids, vent, etc.) sont appliquées uniquement aux nœuds. Dans un système triangulé, les barres sont sollicitées uniquement par des efforts axiaux : des **efforts normaux**. * **Traction** : Une barre est en traction si elle est étirée, tendant à s'allonger. L'effort est généralement représenté comme sortant du nœud. * **Compression** : Une barre est en compression si elle est poussée, tendant à se raccourcir. L'effort est généralement représenté comme entrant dans le nœud. #### 3. Hypothèses de Calcul Pour simplifier l'analyse et rendre les calculs possibles avec les outils de la statique, plusieurs hypothèses sont faites : * **Barres rectilignes et parfaites** : Les barres sont considérées comme parfaitement droites et indéformables axialement (élasticité non prise en compte pour les forces internes). * **Poids propres des barres négligés** : Le poids de chaque barre est généralement négligé par rapport aux charges appliquées. Si le poids est significatif, il est réparti et appliqué aux nœuds adjacents. * **Articulations parfaites (rotules)** : Les nœuds sont considérés comme des rotules parfaites, ne transmettant aucun moment de flexion. Cela signifie que les barres sont sollicitées uniquement en traction ou en compression. * **Charges appliquées uniquement aux nœuds** : Toutes les forces extérieures et réactions d'appui sont considérées comme agissant directement sur les nœuds du système, et non sur les barres elles-mêmes. #### 4. Principe de l'Équilibre Le principe fondamental pour l'analyse des systèmes triangulés est le **principe de l'équilibre statique**. Il stipule que pour qu'une structure (ou une partie de celle-ci) soit en équilibre, la somme vectorielle de toutes les forces qui lui sont appliquées doit être nulle. Pour chaque nœud d'un système triangulé, les conditions d'équilibre doivent être satisfaites : * La somme des forces selon l'axe des x est nulle: \( \[ extstyleoxplus oldsymbol{F}_x = 0 \] \) * La somme des forces selon l'axe des y est nulle: \( \[ extstyleoxplus oldsymbol{F}_y = 0 \] \) Ces équations permettent de déterminer les efforts (traction ou compression) dans les barres en considérant chaque nœud isolément. C'est la base de la **méthode des nœuds**. ### Vocabulaire * **Système triangulé (Treillis)** : Structure composée de barres assemblées par des articulations formant des triangles. * **Barre** : Élément constitutif d'un treillis, sollicité uniquement en traction ou compression. * **Nœud (Articulation)** : Point de jonction entre plusieurs barres, supposé être une rotule parfaite. * **Traction** : Effort qui tend à allonger une barre. * **Compression** : Effort qui tend à raccourcir une barre. * **Effort Normal** : Force agissant le long de l'axe longitudinal d'une barre. * **Équilibre Statique** : État où toutes les forces et tous les moments agissant sur un corps s'annulent, le laissant au repos ou en mouvement uniforme. ### Exemples #### 1. Ponts en Treillis Les ponts en treillis sont un excellent exemple de l'application des systèmes triangulés. La structure du tablier ou de la poutre principale est souvent composée de triangles pour garantir une grande rigidité et une bonne répartition des charges, permettant de franchir de grandes portées. #### 2. Charpentes Métalliques Les toits de grands bâtiments industriels, hangars ou salles de sport utilisent fréquemment des charpentes métalliques en treillis. Ces structures légères mais robustes permettent de couvrir de vastes surfaces sans appuis intermédiaires, optimisant l'espace intérieur. #### 3. Un Nœud Simple Imaginons un nœud 'A' où deux barres 'AB' et 'AC' sont connectées, et une force verticale 'F' est appliquée vers le bas. Pour que le nœud soit en équilibre, les efforts dans les barres AB et AC doivent s'opposer à cette force F. Si AB et AC montent, elles seront probablement en compression pour résister à F, ou une barre en traction et l'autre en compression selon l'angle. L'analyse des forces au nœud A avec \( \sum F_x = 0 \) et \( \sum F_y = 0 \) permettra de trouver la nature et l'intensité de ces efforts. ### Exercices 1. Quelles sont les principales différences entre une barre en traction et une barre en compression ? Comment les efforts sont-ils généralement représentés ? 2. Listez trois hypothèses fondamentales faites lors de l'étude des systèmes triangulés. Pourquoi ces hypothèses sont-elles importantes ? 3. Donnez deux exemples concrets de structures utilisant des systèmes triangulés. 4. Un nœud d'un treillis est soumis à une force horizontale de 10 kN vers la droite et une force verticale de 5 kN vers le haut. Pour que ce nœud soit en équilibre, quelles sont les caractéristiques (direction et intensité) de la force résultante des barres qui y sont connectées ? ### Devoir 1. Dessinez un simple treillis en forme de 'A' (deux barres inclinées supportant une barre horizontale à leur sommet, le tout reposant sur deux appuis à la base). Identifiez les nœuds et les barres. 2. Pour ce treillis, si une charge verticale est appliquée au nœud supérieur, indiquez (sans calcul, juste par intuition) quelles barres sont susceptibles d'être en traction et lesquelles en compression. 3. Expliquez pourquoi le principe de l'équilibre \( \sum F_x = 0 \) et \( \sum F_y = 0 \) est crucial pour l'analyse des forces dans un système triangulé. ### Résumé Nous avons exploré les fondements des systèmes triangulés en mécanique appliquée. Nous avons vu qu'ils sont des assemblages stables de barres et de nœuds, utilisés dans de nombreuses constructions. Les hypothèses de calcul (barres rectilignes, articulations parfaites, charges aux nœuds) simplifient leur analyse. Enfin, le principe de l'équilibre statique (\( \sum F_x = 0 \) et \( \sum F_y = 0 \) à chaque nœud) est l'outil essentiel pour déterminer les efforts de traction ou de compression dans les barres, garantissant ainsi la sécurité et la stabilité de la structure. Ces bases sont indispensables pour aborder les méthodes de calcul des treillis que nous verrons dans les prochaines leçons. ## Méthode de Cremona ### Introduction Bienvenue dans cette leçon sur la **Méthode de Cremona**, un outil graphique essentiel en mécanique appliquée pour l'analyse des **systèmes triangulés**, aussi appelés treillis. Ces structures, composées de barres articulées formant des triangles, sont omniprésentes dans l'ingénierie moderne, des ponts aux charpentes de toit. Notre objectif principal est de déterminer les efforts (forces internes) qui agissent dans chaque barre de ces structures, et de savoir si ces barres sont soumises à de la traction ou de la compression. La méthode de Cremona offre une approche élégante et intuitive, basée sur les principes fondamentaux de l'équilibre statique des forces. ### Concepts Clés #### Rappel sur les Systèmes Triangulés ##### Qu'est-ce qu'un système triangulé? Un système triangulé est un assemblage de barres droites, généralement articulées entre elles à leurs extrémités (aux nœuds). La forme triangulaire est intrinsèquement stable et rigide, ce qui en fait un choix privilégié pour les structures porteuses. * **Exemples:** Les ponts en treillis, les grues, les charpentes de toit, les pylônes électriques. ##### Hypothèses Simplificatrices Pour appliquer la méthode de Cremona, nous faisons généralement les hypothèses suivantes: * Les barres sont parfaites et articulées sans frottement aux nœuds. * Les charges externes sont appliquées uniquement aux nœuds. * Le poids propre des barres est négligeable par rapport aux charges appliquées (sauf indication contraire). * Les barres sont bi-articulées et travaillent uniquement en **traction** ou en **compression** (elles ne sont pas soumises à de la flexion ou du cisaillement). #### Principes Fondamentaux de la Méthode de Cremona ##### Équilibre d'un Nœud Le principe fondamental sur lequel repose la méthode est l'équilibre statique. Pour qu'un système soit en équilibre, la somme vectorielle de toutes les forces agissant sur chaque nœud doit être nulle. C'est-à-dire, si on représente les forces sous forme de vecteurs, leur polygone doit se fermer. * Pour chaque nœud: * \[ \sum \vec{F} = \vec{0} \] ##### Diagramme de Cremona (ou Diagramme des Forces) Le diagramme de Cremona est une construction graphique qui représente, à une échelle donnée, tous les polygones des forces de chaque nœud du treillis, connectés entre eux. Chaque segment de ce diagramme représente une force dans une barre ou une force externe. ##### Conventions de Notation Pour faciliter la lecture du diagramme, nous utilisons la **notation de Bow** (ou notation de Bow's). * **Notation des espaces:** Les espaces entre les forces externes et entre les barres d'un treillis sont désignés par des lettres majuscules (A, B, C, D...). On tourne autour du treillis dans le sens horaire. * **Notation des forces:** Une force est désignée par les deux lettres des espaces qu'elle sépare. Par exemple, la force entre l'espace A et l'espace B est notée AB. Sur le diagramme de Cremona, cette force sera un segment de droite reliant le point 'a' au point 'b'. ##### Étapes de la Méthode de Cremona 1. **Dessin du Treillis et des Forces:** Dessinez le treillis à l'échelle, en indiquant toutes les charges externes appliquées et les types d'appuis (fixe, à rouleau). 2. **Calcul des Réactions d'Appui:** Avant de construire le diagramme, il est impératif de calculer les réactions aux appuis en utilisant les équations fondamentales de l'équilibre statique pour le treillis dans son ensemble: * Somme des forces horizontales nulle: \[ \sum F_x = 0 \] * Somme des forces verticales nulle: \[ \sum F_y = 0 \] * Somme des moments par rapport à un point nul: \[ \sum M = 0 \] 3. **Construction du Polygone des Forces Externes:** Tracez les vecteurs des forces externes (charges et réactions d'appui) bout à bout à une échelle choisie. Ce polygone doit se fermer si les calculs des réactions sont corrects. 4. **Construction des Polygones des Forces Internes (Nœud par Nœud):** * Commencez par un nœud où il y a un maximum de deux forces inconnues (forces dans les barres). C'est souvent un nœud d'appui ou un nœud d'extrémité. * Dessinez les forces connues agissant sur ce nœud. * Tracez ensuite les directions des forces inconnues à partir des extrémités du polygone de forces connues. L'intersection de ces directions donne les points correspondants aux forces inconnues. * Répétez ce processus pour chaque nœud, en utilisant les forces calculées précédemment comme forces connues pour les nœuds adjacents. * **Détermination de la nature de l'effort (Traction/Compression):** En parcourant le polygone des forces d'un nœud dans l'ordre des aiguilles d'une montre (ou anti-horaire) autour du nœud sur le treillis, si la force dans la barre pointe *vers le nœud*, la barre est en **compression**. Si elle pointe *loin du nœud*, elle est en **traction**. 5. **Vérification:** Le diagramme de Cremona final doit former une figure fermée et cohérente. Si le dernier polygone de forces se ferme correctement, cela valide l'ensemble de la construction. ### Vocabulaire * **Système triangulé (Treillis):** Structure rigide composée de barres droites articulées entre elles. * **Nœud:** Point d'articulation où plusieurs barres et/ou forces externes se rencontrent. * **Barre:** Élément constitutif du treillis, soumis à des efforts de traction ou de compression. * **Traction:** Effort qui tend à allonger une barre. La force tire sur le nœud. * **Compression:** Effort qui tend à raccourcir une barre. La force pousse sur le nœud. * **Réactions d'appui:** Forces exercées par les appuis sur la structure, maintenant le treillis en équilibre. * **Équilibre statique:** État où la somme des forces et des moments appliqués à un corps est nulle. * **Diagramme de Cremona:** Représentation graphique des forces internes et externes d'un treillis, permettant de déterminer leur intensité et leur nature. * **Notation de Bow:** Système de nomination des espaces et des forces pour faciliter la construction du diagramme de Cremona. ### Exemples #### Exemple Simple de Treillis Considérons un simple treillis triangulaire (une ferme de toit) avec une charge verticale appliquée au sommet. ![Image d'un treillis simple avec une charge F au sommet, un appui fixe à gauche (A) et un appui à rouleau à droite (B)](https://i.stack.imgur.com/kK7sA.png) (Crédit: Stack Exchange) * **Données:** * Force verticale \[ F = 10 \text{ kN} \] au nœud C. * Appui fixe en A, appui à rouleau en B. * Dimensions du treillis (angles connus). 1. **Calcul des Réactions d'Appui (R_A et R_B):** * Puisque \( \sum M_A = 0 \), nous pouvons calculer \( R_B \). * Puisque \( \sum F_y = 0 \), nous pouvons calculer \( R_A \). * Nous trouverons des réactions équilibrantes pour la force F. 2. **Polygone des Forces Externes:** Dessinez F, R_A et R_B bout à bout. Le polygone doit se fermer. 3. **Résolution Nœud par Nœud:** * **Nœud A (Appui fixe):** Il y a une réaction R_A (verticale) et deux barres inconnues. Tracez R_A, puis les directions des deux barres. L'intersection donnera les forces dans ces barres. * **Nœud B (Appui à rouleau):** Similaire au nœud A, avec R_B. * **Nœud C (Sommet):** La force F est connue, et les forces des barres venant des nœuds A et B sont maintenant connues. On peut vérifier l'équilibre. * Pour chaque barre, déterminez si elle est en traction (les forces s'éloignent du nœud) ou en compression (les forces se dirigent vers le nœud). ### Exercices #### Exercice 1 Un treillis est soumis à une charge verticale de 20 kN au nœud C. L'appui en A est fixe et en B est à rouleau. Les distances horizontales sont AB = 6m, et la hauteur du treillis est de 3m. Les angles sont ainsi déterminés. Calculez les réactions d'appui en A et B. Ensuite, dessinez le polygone des forces pour le nœud A et déterminez la nature des efforts dans les barres adjacentes à ce nœud (traction ou compression). #### Exercice 2 Observez le dessin d'un nœud de treillis où les forces des barres sont représentées par des flèches. Pour chaque barre, indiquez si elle est soumise à de la **traction** ou de la **compression**. Expliquez votre raisonnement. ![Nœud avec flèches de forces](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/Force_diagram_for_a_joint_in_a_truss.svg/300px-Force_diagram_for_a_joint_in_a_truss.svg.png) (Crédit: Wikimedia Commons) ### Devoir Pour le treillis en forme de portique suivant, avec un appui fixe en A et un appui à rouleau en D, et une charge verticale de 15 kN au nœud B et 10 kN au nœud C: 1. Dessinez le treillis à une échelle appropriée. 2. Calculez toutes les réactions d'appui. 3. Utilisez la méthode de Cremona pour construire le diagramme des forces complet à une échelle de 1 cm = 5 kN. 4. Déterminez l'intensité et la nature (traction ou compression) de la force dans chaque barre du treillis. ### Résumé La Méthode de Cremona est une technique graphique puissante et intuitive pour l'analyse des systèmes triangulés. Elle repose sur le principe fondamental de l'équilibre statique de chaque nœud du treillis. En suivant des étapes structurées – calcul des réactions d'appui, construction du polygone des forces externes, puis assemblage des polygones des forces internes nœud par nœud – nous pouvons déterminer les efforts (traction ou compression) et leur intensité dans toutes les barres d'une structure. Cette méthode offre non seulement des résultats précis mais aussi une excellente compréhension visuelle de la distribution des efforts dans la structure. ## Méthode de Ritter ### Introduction Bienvenue dans cette leçon sur la Méthode de Ritter, une technique essentielle en mécanique appliquée pour l'analyse des systèmes triangulés, communément appelés treillis. Lorsque vous travaillez sur des structures comme les ponts, les grues ou les charpentes de toits, il est crucial de déterminer les efforts (forces internes) dans chaque barre. La Méthode de Ritter, aussi connue sous le nom de "méthode des sections", offre un moyen efficace de calculer les efforts dans des barres spécifiques d'un treillis sans avoir à résoudre l'ensemble du système barre par barre. Elle est particulièrement utile pour les treillis de grande taille, où la méthode des nœuds pourrait être fastidieuse. ### Concepts Clés #### Rappel sur les Systèmes Triangulés (Treillis) Un treillis est une structure composée de barres droites reliées entre elles à leurs extrémités par des articulations (nœuds). Ces structures sont conçues pour être légères et rigides. * **Hypothèses fondamentales :** * Les barres sont bi-articulées (charnières parfaites aux nœuds). * Les charges extérieures sont appliquées uniquement aux nœuds. * Le poids des barres est négligé ou réparti aux nœuds. * Les barres ne sont soumises qu'à des efforts axiaux : traction ou compression. Il n'y a pas de moments fléchissants dans les barres. * **Efforts internes :** Chaque barre est soit en traction (tendue), soit en compression (comprimée). #### Principe de la Méthode de Ritter La Méthode de Ritter repose sur le principe de l'équilibre des corps rigides. L'idée est de "couper" imaginairement le treillis en deux sections et d'analyser l'équilibre de l'une de ces sections. Cette coupe doit respecter des règles précises pour être efficace. #### Étapes de la Méthode de Ritter Pour appliquer la Méthode de Ritter, suivez les étapes suivantes : ##### 1. Déterminer les réactions aux appuis Avant de pouvoir analyser les efforts internes, il est souvent nécessaire de calculer les forces de réaction aux appuis du treillis. Ceci est fait en considérant l'ensemble du treillis comme un corps rigide et en appliquant les équations d'équilibre globales : * Somme des forces horizontales nulle : \( \Sigma F_x = 0 \) * Somme des forces verticales nulle : \( \Sigma F_y = 0 \) * Somme des moments par rapport à un point nulle : \( \Sigma M = 0 \) ##### 2. Effectuer une coupe imaginaire Cette étape est cruciale : tracez une ligne imaginaire à travers le treillis de manière à le diviser en deux parties. Cette coupe doit : * Traverser les barres dont vous souhaitez déterminer les efforts. * Ne pas traverser plus de **trois barres** dont les efforts sont inconnus. Pourquoi trois ? Parce que nous disposons de trois équations d'équilibre (deux forces et un moment) dans un plan, ce qui nous permet de résoudre pour un maximum de trois inconnues. ##### 3. Isoler l'une des deux parties Choisissez la section du treillis (gauche ou droite de la coupe) qui vous semble la plus simple à analyser. C'est généralement celle qui contient le moins de charges extérieures ou de réactions d'appui à considérer. ##### 4. Appliquer les équations d'équilibre à la section isolée Considérez la section isolée comme un corps rigide soumis aux forces extérieures (charges appliquées et réactions d'appui) et aux efforts internes des barres coupées (qui agissent comme des forces extérieures sur cette section). Appliquez les trois équations d'équilibre : * \( \Sigma F_x = 0 \) * \( \Sigma F_y = 0 \) * \( \Sigma M = 0 \) **Astuce majeure pour la Méthode de Ritter :** Pour simplifier les calculs, choisissez judicieusement le point d'application de votre somme des moments (\( \Sigma M = 0 \)). Idéalement, choisissez un point où deux des trois barres coupées se rencontrent (leur intersection). En faisant cela, les efforts de ces deux barres ne généreront aucun moment par rapport à ce point, et l'équation du moment ne contiendra plus qu'une seule inconnue (l'effort de la troisième barre coupée), ce qui permet de la calculer directement. ##### Convention de signe * Les efforts de traction sont généralement considérés comme **positifs**. Ils tirent sur les nœuds. * Les efforts de compression sont généralement considérés comme **négatifs**. Ils poussent sur les nœuds. ### Vocabulaire * **Treillis :** Structure réticulée composée de barres droites. (Truss) * **Barre :** Élément structurel droit d'un treillis. (Member) * **Nœud :** Point de connexion entre les barres. (Joint) * **Appui :** Point où le treillis est supporté et où des réactions sont générées. (Support) * **Réaction d'appui :** Forces exercées par les appuis sur le treillis. (Support reaction) * **Effort (interne) :** Force axiale dans une barre. (Internal force) * **Traction :** Effort qui tend à allonger une barre. (Tension) * **Compression :** Effort qui tend à raccourcir une barre. (Compression) * **Coupe de Ritter :** Coupe imaginaire à travers un treillis. (Ritter section/cut) * **Moment :** Produit d'une force par sa distance perpendiculaire à un point. (Moment) * **Équilibre :** État où la somme de toutes les forces et moments est nulle. (Equilibrium) ### Exemples Considérons un simple treillis triangulaire supportant une charge verticale. Soit un treillis formé de trois barres AB, BC, CA. Le point A est un appui fixe (articulation), le point B est un appui simple (rouleau). Une charge verticale \( P \) est appliquée au nœud C. Imaginez que nous voulons trouver l'effort dans la barre AC. 1. **Réactions aux appuis :** Calculer les réactions en A (\( R_{Ax}, R_{Ay} \)) et en B (\( R_{By} \)). 2. **Coupe :** Pour trouver l'effort dans la barre AC, nous effectuons une coupe imaginaire qui traverse les barres AC et BC. (Dans cet exemple, cela ne fait que deux barres, mais le principe s'applique). Nous ne pouvons pas couper une troisième barre si nous voulons utiliser Ritter pour cette configuration simple pour trouver directement AC. Si nous voulions AC et AB et BC, il faudrait une coupe qui les traverses les trois. 3. **Isolation :** Isoler la partie droite du treillis (nœud C et barre BC). 4. **Équilibre :** Appliquer \( \Sigma M = 0 \) autour du point B (où la barre BC est connectée et où la réaction \( R_{By} \) agit). L'effort dans la barre BC passera par B, donc son moment sera nul. L'équation de moment nous permettra de trouver l'effort dans la barre AC en fonction de la charge P et des dimensions du treillis. Exemple plus classique: Considérons un treillis plus complexe, une poutre de treillis sous une charge. Pour déterminer les efforts dans les barres centrales L3, U3, et D4 (diagonale) : 1. **Calculer les réactions aux appuis.** 2. **Faire une coupe** qui traverse précisément ces trois barres (L3, U3, D4). 3. **Isoler** la partie gauche ou droite de la coupe. 4. **Appliquer les équations d'équilibre :** * Pour trouver l'effort dans L3 (barre inférieure) : prendre les moments autour du nœud U3 (intersection de U3 et D4). \( \Sigma M_{U3} = 0 \) vous donnera directement L3. * Pour trouver l'effort dans U3 (barre supérieure) : prendre les moments autour du nœud L3 (intersection de L3 et D4). \( \Sigma M_{L3} = 0 \) vous donnera directement U3. * Pour trouver l'effort dans D4 (diagonale) : utiliser \( \Sigma F_y = 0 \) ou \( \Sigma F_x = 0 \) après avoir trouvé L3 et U3, ou prendre les moments par rapport à un point qui n'est ni U3 ni L3 (par exemple un nœud d'appui), mais c'est souvent plus simple en projections de forces. Si les barres L3 et U3 sont parallèles, leur intersection est à l'infini. Dans ce cas, \( \Sigma F_y = 0 \) ou \( \Sigma F_x = 0 \) sera très utile. ### Exercices 1. Un treillis simple est constitué de quatre nœuds A, B, C, D et de cinq barres AB, BC, CD, DA, AC. Le nœud A est un appui fixe, le nœud D est un appui à rouleau. Une charge verticale \( P = 10 \text{ kN} \) est appliquée au nœud B. Les barres AB et CD sont horizontales, BC et DA verticales. La barre AC est diagonale. Toutes les barres ont une longueur de 2m. * a) Calculez les réactions aux appuis A et D. * b) Effectuez une coupe de Ritter pour trouver les efforts dans les barres BC, AC et AB. * c) Calculez les efforts dans ces trois barres en spécifiant s'il s'agit de traction ou de compression. 2. Décrivez une situation où la méthode de Ritter serait plus avantageuse que la méthode des nœuds pour analyser un treillis. ### Devoir Soit un treillis type "Pratt" avec 6 panneaux de 3m chacun, et une hauteur de 4m. Les appuis sont aux extrémités inférieures (un fixe, un à rouleau). Plusieurs charges verticales sont appliquées aux nœuds inférieurs et supérieurs. 1. Dessinez le treillis et représentez les charges (vous pouvez imaginer 3 charges au total, par exemple \( P_1, P_2, P_3 \)). 2. Calculez toutes les réactions aux appuis. 3. Choisissez une coupe de Ritter appropriée pour déterminer les efforts dans une barre diagonale, une barre inférieure et une barre supérieure situées au centre du treillis. 4. Calculez les efforts dans ces trois barres en utilisant la méthode de Ritter. Assurez-vous d'indiquer clairement les points de moment choisis et les équations utilisées. 5. (Optionnel) Vérifiez l'effort d'une de ces barres en utilisant la méthode des nœuds pour la barre la plus proche de l'appui. ### Résumé La Méthode de Ritter est une technique puissante et efficace pour analyser les efforts internes dans les barres des systèmes triangulés. Son principe est de couper imaginairement le treillis en deux sections, en traversant un maximum de trois barres inconnues, puis d'appliquer les équations d'équilibre à l'une des sections isolées. L'astuce clé réside dans le choix stratégique du point de moment, souvent à l'intersection de deux des barres coupées, pour isoler et résoudre une inconnue à la fois. Cette méthode est particulièrement précieuse pour les treillis complexes où le calcul de chaque nœud serait trop long et fastidieux.

Quiz du chapitre

16 questions — vérifie chaque réponse pour voir l'explication.

  1. 1. Quel est l'objectif principal de la méthode de Cremona dans l'étude des systèmes triangulés?
  2. 2. Dans la méthode de Ritter, combien de barres peut-on couper au maximum par une section idéale pour maintenir la possibilité de calcul?
  3. 3. Quelle hypothèse fondamentale est faite lors de l'analyse des systèmes triangulés par les méthodes de Cremona ou de Ritter?
  4. 4. La notation de Bow, utilisée dans la méthode de Cremona, sert principalement à:
  5. 5. Quel principe d'équilibre est le plus couramment appliqué dans la méthode de Ritter pour trouver les efforts dans les barres coupées?
  6. 6. Un effort négatif dans une barre calculé par la méthode de Ritter indique généralement que la barre est soumise à:
  7. 7. Dans la méthode de Cremona, que représente un polygone des forces fermé pour un nœud donné?
  8. 8. Quelle est la principale différence entre la méthode de Cremona et la méthode de Ritter?
  9. 9. Pour un treillis plan isostatique, la relation de Euler (b + r = 2n) indique le nombre de barres (b), de réactions d'appui (r) et de nœuds (n). Que signifie un treillis isostatique?
  10. 10. Quand est-il plus avantageux d'utiliser la méthode de Ritter plutôt que la méthode de Cremona?
  11. 11. Quel est le signe conventionnel généralement attribué à un effort de traction dans une barre?
  12. 12. Dans la méthode de Cremona, l'ordre de succession des polygones de forces doit être respecté pour que la méthode soit applicable. Cet ordre est lié à:
  13. 13. Si, lors de l'application de la méthode de Ritter, la somme des moments autour d'un point ne s'annule pas pour une section coupée, cela indique:
  14. 14. Les barres d'un système triangulé sont soumises principalement à quelles contraintes internes?
  15. 15. Quelle est la principale limite de la méthode de Cremona?
  16. 16. Pour appliquer la méthode de Ritter, le choix du point de rotation pour les équations de moment est crucial. Idéalement, ce point doit: