L’analyse structurelle sert à déterminer les forces, les contraintes et les déformations subies par une structure sous différentes charges et conditions, et à garantir ainsi la sécurité et l’efficacité des bâtiments, des ponts, des tours, etc. Cependant, la réalisation de ces analyses devient difficile et complexe dans certains projets, en particulier lorsqu’il s’agit de structures de forme irrégulière, de matériaux non linéaires ou de charges dynamiques cycliques.
Pour faire face à cette complexité, on utilise la « méthode des éléments finis » (FEM), une technique numérique permettant d’effectuer des analyses de divers phénomènes physiques. Dans cette méthode, la structure à analyser est divisée en éléments géométriques simples, tels que des triangles, des quadrilatères ou des tétraèdres, auxquels des propriétés physiques sont attribuées. Ces éléments sont ensuite assemblés pour obtenir des résultats concernant les déplacements, les contraintes et les déformations aux points nodaux de la structure.
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L’application de la méthode FEM permet de résoudre des systèmes globaux d’équations et d’obtenir des solutions approximatives pour des structures aux géométries complexes et des matériaux aux propriétés difficiles à analyser. En outre, la méthode des éléments finis offre flexibilité, précision, efficacité et innovation, puisqu’elle permet de traiter toutes les formes, tailles et matériaux d’une structure, ainsi que tous les types et directions de chargement.
L’un des principaux avantages de la méthode des éléments finis est sa capacité à prédire le comportement local et global de la structure, y compris les effets non linéaires et dynamiques. En même temps, elle élimine les essais physiques, simplifie les hypothèses de travail et réduit les temps d’analyse et donc les coûts.
En somme, grâce à la FEM, il est possible de réaliser des études paramétriques, des analyses de sensibilité, des définitions d’expériences et, par conséquent, d’optimiser la conception de structures nouvelles et complexes.
Par Jean Carlos Soto, ingénieur structurel senior au sein du département d’architecture d’Amusement Logic.
