Optimisation structurelle dans la construction de bâtiment - CultureSciences de l'Ingénieur

Optimisation structurelle dans la construction de bâtiment

L’optimisation structurelle désigne la volonté de réduire les quantités de matériaux utilisées pour construire un bâtiment. Elle s’inscrit dans un contexte de remise en cause de l’optimisation des productions qui a fait des formes simples les solutions privilégiées économiquement.

Des matériaux comme le béton se sont imposés comme principaux matériaux de construction depuis le XX^e siècle pour leur résistance et leur facilité de mise en œuvre, les industries ont rapidement optimisé et standardisé les productions afin d’en diminuer les coûts : l’hyper-standardisation fait que l’outil impose la construction. Le béton, produit manufacturé le plus utilisé dans le monde, est vecteur d’aggravations environnementales. La production de ciment est responsable de 8% des émissions de gaz à effet de serre et consomme 2% de l’eau prélevée, 190 m³ de béton sont coulés chaque seconde. Ces constats semblent suffisants pour s’intéresser à la réduction de la production de béton et, dans cette démarche, à l’optimisation structurelle qui vise à ce que les besoins constructifs mènent à un choix adapté des formes et éléments minimisant les quantités utilisées

Cette ressource s’intéresse à l’optimisation structurelle vue, en premier lieu, comme optimisation analytique des éléments structuraux et comme nouvelle méthode architecturale. Puis, l’optimisation des volumes structurels dans le génie civil est abordée à travers le développement d’outils numériques dans ce domaine. Enfin le remplacement du béton par d’autres matériaux de construction est évoqué.

Contenu de la ressource :

1. Optimisation des éléments structuraux
   1. Un peu d’euristique
   2. Optimisation d’un paramètre géométrique
   3. Optimisation analytique d’une poutre en béton armé
   4. Profilé à inertie variable
   5. Optimisation de la structure dans sa globalité
2. Optimisation numérique
   1. Principe
   2. Méthode d’homogénéisation SIMP
   3. Méthode des lignes de niveau
   4. Limites et problèmes
3. Fabrication de ces nouvelles formes
   1. Coffrages et moules
   2. Impression 3D béton
   3. Coût
4. Conclusion