Études de cas pratique

EGC

Calcul du Centre de Gravité d’une Poutre

Calcul du Centre de Gravité d’une Poutre

Comprendre le Calcul du Centre de Gravité d’une Poutre

Dans le cadre de la conception d’une structure métallique légère pour une nouvelle installation sportive, un ingénieur doit déterminer le centre de gravité d’une poutre en acier composée de différentes sections hétérogènes pour assurer une stabilité optimale.

La poutre est composée de trois sections rectangulaires avec des densités de matériaux différents.

Pour comprendre le calcul de Contrainte et Raccourcissement dans une Poutre, cliquez sur le lien.

Données fournies:

  1. Dimensions et matériaux des sections:
    • Section 1: Longueur = 2 m, largeur = 50 cm, hauteur = 30 cm, densité = 7,850 kg/m³ (acier).
    • Section 2: Longueur = 3 m, largeur = 50 cm, hauteur = 30 cm, densité = 2,700 kg/m³ (aluminium).
    • Section 3: Longueur = 1.5 m, largeur = 50 cm, hauteur = 30 cm, densité = 8,960 kg/m³ (bronze).
Calcul du Centre de Gravité d’une Poutre

Question:

Calculer le centre de gravité de la poutre composite en considérant que les sections sont disposées bout à bout dans l’ordre donné (acier, aluminium, bronze), alignées le long de l’axe horizontal.

Correction : Calcul du Centre de Gravité d’une Poutre

Étape 1: Calcul des volumes et des masses de chaque section

Volume de chaque section

  • Section 1 (acier):

\[ V1 = \text{Longueur} \times \text{Largeur} \times \text{Hauteur} \] \[ V1 = 2\,m \times 0.5\,m \times 0.3\,m \] \[ V1 = 0.3\,m^3 \]

  • Section 2 (aluminium):

\[ V2 = 3\,m \times 0.5\,m \times 0.3\,m \] \[ V2 = 0.45\,m^3 \]

  • Section 3 (bronze):

\[ V3 = 1.5\,m \times 0.5\,m \times 0.3\,m \] \[ V3 = 0.225\,m^3 \]

Masse de chaque section

  • Section 1 (acier):

\[ m1 = \text{Densité} \times V1 \] \[ m1 = 7,850\,kg/m^3 \times 0.3\,m^3 \] \[ m1 = 2,355\,kg \]

  • Section 2 (aluminium):

\[ m2 = 2,700\,kg/m^3 \times 0.45\,m^3 \] \[ m2 = 1,215\,kg \]

  • Section 3 (bronze):

\[ m3 = 8,960\,kg/m^3 \times 0.225\,m^3 \] \[ m3 = 2,016\,kg \]

Étape 2: Calcul du centre de gravité (position \(xG\))

Position centrale de chaque section

  • Section 1 (acier):

– Longueur de la section 1: 2 mètres

Le centre de cette section se trouve à la moitié de sa longueur.

\[ x1 = \frac{\text{Longueur de la section 1}}{2} \] \[ x1 = \frac{2\,m}{2} \] \[ x1 = 1\,m \]

Donc, \( x1 = 1\,m \).

  • Section 2 (aluminium):

– Longueur de la section 2: 3 mètres

Pour trouver le centre de la section 2, nous ajoutons la longueur totale de la section 1 à la moitié de la longueur de la section 2.

\[ x2 = \text{Long totale de la section 1} + \frac{\text{Long de la section 2}}{2} \] \[ x2 = 2\,m + \frac{3\,m}{2} \] \[ x2 = 2\,m + 1.5\,m \] \[ x2 = 3.5\,m \]

Donc, \( x2 = 3.5\,m \).

  • Section 3 (bronze):

– Longueur de la section 3: 1.5 mètres

Pour localiser le centre de la section 3, nous additionnons les longueurs totales des sections 1 et 2 à la moitié de la longueur de la section 3.

\[ x3 = \text{Long totale des sections 1 et 2} + \frac{\text{Long de la section 3}}{2} \] \[ x3 = (2\,m + 3\,m) + \frac{1.5\,m}{2} \] \[ x3 = 5\,m + 0.75\,m \] \[ x3 = 5.75\,m \]

Donc, \( x3 = 5.75\,m \).

Calcul du centre de gravité global

\[ xG = \frac{m1 \times x1 + m2 \times x2 + m3 \times x3}{m1 + m2 + m3} \] \[ xG = \frac{2355 \times 1 + 1215 \times 3.5 + 2016 \times 5.75}{2355 + 1215 + 2016} \] \[ xG \approx 3.36\,m \]

Cette valeur de 3.36 mètres représente la position du centre de gravité le long de l’axe horizontal de la poutre, en prenant en compte les poids et les positions des différentes sections. Ce calcul garantit que la structure sera stable une fois installée.

Calcul du Centre de Gravité d’une Poutre

D’autres exercices de Rdm:

Chers passionnés de génie civil,

Nous nous efforçons constamment d’améliorer la qualité et l’exactitude de nos exercices sur notre site. Si vous remarquez une erreur mathématique, ou si vous avez des retours à partager, n’hésitez pas à nous en informer. Votre aide est précieuse pour perfectionner nos ressources. Merci de contribuer à notre communauté !

Cordialement, EGC – Génie Civil

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Poutre encastrée et Diagramme des Moments

Poutre encastrée Comprendre le calcul d'une poutre encastrée : Une poutre encastrée en A supporte une charge uniformément répartie (UDL) sur toute sa longueur et une charge ponctuelle à son extrémité libre B. Pour comprendre le calcul des Réactions d’Appui et Efforts...

Essai de Compression sur Cylindre de Béton

Essai de Compression sur Cylindre de Béton Comprendre l'Essai de Compression sur Cylindre de Béton Dans le cadre d'un projet de conception d'une nouvelle dalle de béton pour un parking, il est crucial de s'assurer que le matériau choisi respecte les normes de sécurité...

Diagrammes d’Effort Tranchant et Moment

Diagrammes d'Effort Tranchant et Moment Comprendre les Diagrammes d'Effort Tranchant et Moment fléchissant Vous êtes ingénieur en charge de la conception d'une passerelle piétonne devant enjamber une petite rivière dans un parc urbain. La passerelle est envisagée...

Flexion et Torsion d’une Poutre en Acier

Flexion et Torsion d'une Poutre en Acier Comprendre la Flexion et Torsion d'une Poutre en Acier Un ingénieur civil doit concevoir une poutre en acier qui fera partie de la structure de support d'un grand hall industriel. Cette poutre doit supporter des charges...

Calcul de la contrainte de flexion

Calcul de la contrainte de flexion Comprendre le Calcul de la contrainte de flexion Un ingénieur en génie civil doit concevoir une poutre en acier pour soutenir un plancher dans un bâtiment commercial. La poutre doit supporter une charge uniformément répartie...

Déformation de Différentes Sections Transversales

Déformation de Différentes Sections Transversales Comprendre la Déformation de Différentes Sections Transversales Un projet de construction d'un petit pont piétonnier en milieu urbain. Ce pont doit supporter à la fois son propre poids et la charge des piétons. Nous...

Propriétés mécaniques des matériaux

Propriétés Mécaniques des Matériaux Contexte sur les propriétés mécaniques des matériaux Vous êtes un ingénieur travaillant sur la conception d'une poutre pour un petit pont. La poutre est faite d'un acier standard, et elle doit supporter une charge uniformément...

Cercle de Mohr : Exercice – Corrigé

Cercle de Mohr : Exercice - Corrigé Contexte de calcul Une poutre est soumise à des contraintes plane. À un certain point de cette poutre, les contraintes normales sur les faces horizontales et verticales sont \( \sigma_x = 8 \text{ MPa} \) et \( \sigma_y = 4 \text{...

Réactions d’Appui et Efforts Internes

Réactions d'Appui et Efforts Internes Comprendre les Réactions d'Appui et Efforts Internes Considérons une poutre encastrée-libre d'une longueur L = 6 m. La poutre est soumise à une charge uniformément répartie q = 2 kN/m sur toute sa longueur, ainsi qu'à une charge...

Calculer la variation de longueur des poutres

Calculer la variation de longueur des poutres Comprendre comment Calculer la variation de longueur des poutres Considérons une passerelle métallique utilisée pour le passage piétonnier au-dessus d'une voie ferrée. La passerelle est soutenue par deux poutres en acier...