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Auteur
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Florian Marzec
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L'objet du présent mémoire de master est l'analyse multicritère statique et de résistance ainsi que l'optimisation numérique d'une toiture de hall de grande portée en acier et câbles.
Dans la partie étude, une classification et une catégorisation originales des systèmes analysés ont été proposées. Cela a permis de systématiser les connaissances et de déplacer précisément le centre de gravité des systèmes classiques de type Beam String Structure (BSS) vers les systèmes avancés spécifiques CAS (Cable Arch Structure), qui sont devenus l'objet principal des analyses ultérieures. Comme point de référence direct et inspiration architecturale et structurelle, la structure de la toiture des quais de la gare de Lehrter Bahnhof à Berlin a été adoptée.
Dans la partie conception, à l'aide de l'environnement d'analyse paramétrique (Rhino/Grasshopper), un algorithme de Recherche de Forme, basé sur la méthode de relaxation dynamique, a été implémenté. Cela a permis une configuration optimale de la géométrie initiale de la poutre de toiture en arc en corrélation étroite avec le tracé de la ligne de pression due aux charges continues, ce qui a minimisé les moments de flexion et ramené l'état de contrainte dominant à une compression pure.
L'analyse de structure fondamentale du système CAS a été réalisée dans l'environnement du logiciel Dlubal RFEM 6. En raison de la présence d'éléments souples en traction, les calculs statiques du portique principal ont été effectués par une analyse géométrique non linéaire du 3e ordre (théorie des grands déplacements). Afin d'évaluer le comportement du système, la vérification classique de la stabilité de la poutre a été étendue à une Analyse Linéaire de Flambement (LBA) ainsi qu'à une analyse avancée du gauchissement de la section (7e degré de liberté). Cela a permis une reproduction précise du comportement spatial réel de flexion-torsion de l'arc analysé. Les résultats obtenus ont servi à effectuer un dimensionnement préliminaire des éléments constructifs, traité comme une phase préliminaire et une base pour la procédure de conception complète proprement dite. Les diagrammes d'interaction des efforts internes isolés et l'analyse des forces dans le câble principal ont permis d'évaluer les réserves de section et d'indiquer les zones à analyser plus avant. Les requêtes finales formulées constituent un résumé critique de cette étape de dimensionnement préliminaire et définissent des lignes directrices pour les méthodes de dimensionnement cibles des systèmes CAS. Le mémoire prouve que l'intégration de la Recherche de Forme paramétrique avec les procédures MEF non linéaires constitue un outil hautement efficace dans la phase initiale de conception conceptuelle des constructions modernes de grande portée.