Conception avec le béton, à la recherche des fondamentaux

La conception des structures en béton est aujourd’hui solidement adossé à des outils nombreux qui autorisent à ne plus laisser plus place à l’expectative. D’une part nos outils contemporains ont levé la quasi-totalité de difficulté mathématique à analyser des configurations structurales extrêmement sophistiquées. D’autre part, l’expérience accumulée, de nombreux tests et le processus de codification du calcul du béton entamé au début des années 1900 apportent des réponses quant aux stratégies de modélisation et aux procédures de vérification à suivre. En d’autres termes, quelque soit la complexité de la question structurale en béton armé ou précontraint, dans les conditions de mise en oeuvre les plus courantes, les outils théoriques et informatiques permettent raisonnablement d’espérer qu’une solution sera atteinte sans encombre, ou si peu. Notre approche contemporaine du calcul et du dimensionnement est basé sur l’analyse structurale. La forme est donnée par le contexte, l’architecte, une expérience, une référence... L’analyse structurale permet de décrire la réponse structurale dans la configuration géométrique et mécanique dans laquelle l’analyse a été initiée. Les efforts permettent alors de dimensionner les éléments structuraux qui composent le projet. Sitôt que les caractéristiques géométriques de la configuration structurale s’en trouve modifié, l’analyse peut devoir être réitérée. La solution la 'meilleure' peut vouloir être recherchée et la méthode devient itérative : c'est l’optimisation structurale. Les caractéristiques de la solution optimale sont se sont parfois singulièrement écartées de celles qui étaient recherchées au travers de la première formulation formelle ( géométrique ). Cette approche ne questionne pas la forme, les fondements, le point de départ de l’approche. Elle n’est cependant pas unique. Il existe des exemples notables d’inversion de cette séquence logique avec des résultats réellement probants. En lieu et place de la séquence classique : forme > analyse > efforts > ( compréhension du comportement structural > ) dimensionnement ( adaptation de la forme ) ; une autre séquence a été mise en oeuvre par certains maîtres es structures. On rencontre chez l’ingénieur Robert Maillart la séquence suivante : définition du contexte structural ( charges et champs des possibilités d’appui ) > définition / choix du comportement structural > dimensionnement correspondant et définition de la forme simultanés. L’analyse structurale est sortie du coeur de la séquence et peut même devenir accessoire en fin de processus où elle est parfois employée pour simple vérification. Les adaptations géométriques n’ont pas lieu d’être ( le dimensionnement est direct et unique pour assister la définition de la forme ). La forme est la conséquence directe du projet de l’ingénieur... projet qui réside dans la conception du comportement structural. Le concepteur a gardé la main sur le processus et sur la définition de la forme ; le calcul est un auxiliaire. La maîtrise du processus de conception est totale. Pour procéder de la sorte, il faut connaître la relation intrinsèque qui relie la géométrie, la matière et ses propriétés et le comportement structural, ainsi que la manière d’agir sur l’un( e ) par l’intermédiaire d’un( e ) autre. En d’autre termes, il est question d’en revenir aux fondements ou aux fondamentaux. Il faut aussi que le concepteur dispose de méthodes pour contrôler le passage de la forme aux efforts. Le principe de réciprocité en est un, qui a été théorisé par James Clerk Maxwell en 1864. Il a été implémenté en outil notamment pas Cremona en l’appliquant à la statique graphique inaugurée en tant que science mécanique par Culmann. Maillart fut un maître dans le maniement des outils de la statique graphique mais aussi d’autre concepts tout aussi élaborés qui font aujourd’hui partie de l’arsenal de l’ingénieur en structures... pour autant que le regard porté sur la question structurale autorise à activer les différents leviers dont dispose le concepteur pour parfaire son projet.