Optimisation des structures de tenségrité composées de modules prismatiques

Bien qu’inventées il y a une cinquantaine d’années, les structures de tenségrité demeurent inconnues aux yeux de la majeure partie de la population. Ce concept structural novateur a essentiellement été utilisé pour la réalisation d’œuvres artistiques pour son aspect visuellement léger. En effet, à l’heure actuelle, on ne recense que très peu d’ouvrages de tenségrité construits dans le monde. Cette absence d’ouvrage d’art dans le génie civil résulte de plusieurs difficultés inhérentes aux structures de tenségrité : elles sont très déformables et nécessitent des calculs numériques particulièrement complexes. Ce travail de mémoire s’inscrit dans une thématique de recherche concernant les systèmes de tenségrité. Il vise tout d’abord à améliorer l’outil numérique de calcul et d’optimisation en y intégrant le poids propre. Ensuite, il va tenter d’étendre la faisabilité des structures de tenségrité. Ce travail de recherche débute au cours de l’année académique 2013-2014. Alexis BASTIN et Quentin GRAVY s’intéressent tout d’abord aux différentes typologies de tenségrité de manière générale. Parmi elles, un module attire tout particulièrement leur attention par son aspect simple et esthétique : le simplex. Après réflexion, ce système semble capable d’accueillir en son sein une passerelle piétonne. Ils relèvent ainsi le défi de concevoir une passerelle de tenségrité composée d’une succession de simplex. Au cours de leur étude, ils font rapidement face à un problème intrinsèque aux structures de tenségrité. En effet, elles sont instables au premier ordre et se comportent donc non-linéairement. Ils développent ainsi une méthode linéaire d’éléments finis capable de calculer approximativement les structures de tenségrité. Ces résultats peuvent être remis en question. Au cours de l’année académique 2014-2015, Marc ELIAERS met au point une méthode non-linéaire d’éléments finis capable de modéliser le comportement physique des structures de tenségrité. Afin d’optimiser ces structures de tenségrité, Jonas FERON développe, au cours de l’année académique 2015-2016, un outil numérique complet qui intègre à la fois le calcul non-linéaire et les méthodes d’optimisation basées sur les indicateurs morphologiques. Au terme de son mémoire, il réussit à étendre cette théorie aux structures 3D, non-linéaires et précontraintes. Il parvient finalement, grâce à ces indicateurs morphologiques, à prouver la faisabilité des structures de tenségrité composées de simplex. Mon objectif est donc tout d’abord de poursuivre le travail de Jonas FERON afin de compléter l’optimisation des structures de tenségrité basée sur les indicateurs morphologiques en y intégrant désormais le poids propre. Une fois chose faite, on pourra élargir la réflexion quant à l’efficacité de ces structures. Ensuite, plusieurs typologies de tenségrité différentes seront étudiées. La théorie des indicateurs morphologiques va permettre de prouver, ou non, leur faisabilité. La finalité de la présente étude est donc de comparer l’efficacité des diverses possibilités de structures de tenségrité dans la conception d’une passerelle piétonne