Depuis les premières huttes en adobe jusqu’aux gratte-ciel en acier et en verre, toute construction architecturale repose sur un système aussi essentiel que discret : la structure. Ce système est constitué d’éléments qui forment le squelette portant la « chair » du bâtiment. Il supporte et transfère les charges, tout en résistant aux forces internes et externes. Son conception va bien au-delà de l’utilitaire : à sa solidité technique, il ajoute une expressivité architecturale qui définit l’identité du bâtiment.
Stabilité d’une structure en architecture
Au cœur de toute structure architecturale, six éléments coopèrent. Les fondations agissent comme des racines artificielles qui transmettent le poids du bâtiment au sol, évitant ainsi des affaissements inégaux susceptibles de fissurer les murs ou d’incliner les planchers. Les colonnes, dressées au-dessus, jouent un rôle vertical : telles des Atlantes, elles reçoivent le poids des niveaux supérieurs et le transmettent vers le bas. Les poutres tissent un réseau horizontal entre les colonnes, redistribuant les charges des planchers et des toitures, tout en évitant des concentrations de tension structurelle.
Les murs et cloisons, loin d’être de simples éléments de séparation, assument souvent un rôle structurel : les murs porteurs stabilisent l’ensemble face aux forces latérales, tandis que les planchers — plateformes suspendues entre niveaux — séparent les étages, garantissent une isolation thermique et acoustique, et supportent les charges dynamiques des occupants et du mobilier. La toiture couronne le système comme un bouclier multifonctionnel : elle dévie la pluie, dissipe le vent et, dans les climats froids, supporte le poids silencieux de la neige accumulée.
Matériaux dans l’architecture structurelle
Le choix des matériaux structurels résout une équation qui équilibre la résistance, le coût et le contexte. Le béton armé, combinant la résistance à la compression du ciment et la ductilité de l’acier, domine dans les structures massives. L’acier seul, avec son rapport résistance/poids optimal, permet des colonnes élancées dans les bâtiments de grande hauteur, tandis que le bois apporte une chaleur esthétique et un avantage sismique grâce à sa flexibilité naturelle. Les matériaux composites, comme les plastiques renforcés de fibres, offrent une alternative légère pour les structures de réhabilitation, où chaque kilo supplémentaire est un fardeau.
Hiérarchie structurelle en architecture
Tous les éléments d’une structure architecturale ne supportent pas la même responsabilité. Les éléments primaires — fondations, colonnes et poutres principales — forment le système nerveux central de l’ouvrage, capables de résister au poids gravitationnel et aux poussées latérales dues au vent ou aux séismes. Les éléments secondaires, tels que cloisons ou poutres secondaires, bien qu’ils soient principalement conçus pour des charges verticales, jouent un rôle crucial dans la résistance sismique : ils doivent pouvoir se déformer sans s’effondrer et absorber l’énergie, agissant comme des amortisseurs naturels pour protéger le noyau structurel.
Calcul moderne de la structure architecturale
Le calcul structurel commence par une analyse des charges : permanentes (le poids propre des matériaux), variables (le mouvement des personnes ou du mobilier) et exceptionnelles (tremblements de terre, ouragans). Après avoir sélectionné les matériaux, les ingénieurs réalisent des simulations informatiques qui soumettent virtuellement la structure à des conditions extrêmes, afin de vérifier que les contraintes et déformations ne dépassent pas les seuils critiques. Un point crucial : les connexions entre éléments — ces articulations invisibles où apparaissent souvent les premiers signes de défaillance — exigent une attention particulière pour assurer une transmission homogène des forces. À cet égard, les logiciels de calcul structurel, intégrés dans le BIM (Building Information Modeling), sont devenus incontournables.
Par Raúl Soriano, modélisateur senior au département d’architecture d’Amusement Logic
