Optimisation d'un simplex en tenségrité et comparaison de ses caractéristiques mécaniques avec son homologue treillis optimisé : Validation des résultats à l’aide de l’outil des indicateurs morphologiques

Details

Supervisors

Latteur, Pierre

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil des constructions, à finalité spécialisée

Abstract

frSouvent méconnue, la tenségrité intrigue par son apparente légèreté et son esthétique singulière. Ce principe désignant un système structural innovant, notamment de part son caractère déployable, est encore peu connu du grand public, mais suscite un intérêt croissant parmi les ingénieurs civils. Elle repose sur l’interaction entre barres comprimées et câbles tendus, formant des structures équilibrées à l’aspect flottant et aérien. Proche du principe des treillis, elle partage avec ceux-ci plusieurs caractéristiques, ce qui ouvre la voie à une comparaison directe. Présentée dans la littérature comme une alternative prometteuse aux structures en treillis, la tenségrité serait à la fois plus légère et plus rigide. Mais qu’en est-il réellement ? Ce mémoire vise à évaluer les performances structurales d’un simplex — forme élémentaire de tenségrité — en le comparant, après optimisation, à son équivalent en treillis. L’étude s’appuie sur des outils de modélisation utilisant des calculs non-linéaires afin d’analyser précisément le volume et la rigidité de ces deux systèmes. L’objectif final est donc de répondre à la question suivante : la tenségrité constitue-t-elle une alternative réellement plus légère et plus rigide que le treillis classique ? Ce mémoire présente le développement d’un algorithme destiné à optimiser le volume de différentes configurations de simplex en tenségrité et de leurs homologues en treillis, dans le but d’évaluer objectivement la légèreté effective des structures en tenségrité par rapport aux treillis. Cette analyse est enrichie par une comparaison rigoureuse de la rigidité associée à chaque configuration. Afin de garantir une étude générale et représentative, les paramètres optimisés et comparés sont rendus adimensionnels au moyen des indicateurs morphologiques, permettant ainsi de tirer des conclusions globales à partir d’un nombre restreint mais pertinent d’exemples. L’étude ne se limite pas au seul cas du simplex : d’autres modules prismatiques en tenségrité, déjà abordés dans la littérature, font également l’objet d’optimisations et de comparaisons avec leurs équivalents en treillis. Différents scenarii de chargement sont à leur tour pris en compte afin de fournir une analyse la plus complète possible et de répondre, de manière exhaustive et fondée, à la problématique centrale de ce mémoire.