Caractéristiques Géométriques de Sections

Caractéristiques Géométriques de Sections

Comprendre le calcul des Caractéristiques Géométriques de Sections

Dans le cadre de la conception d’une poutre pour un pont piétonnier, il est nécessaire de déterminer les caractéristiques géométriques de la section transversale de la poutre.

La poutre doit supporter à la fois son propre poids et celui des piétons, tout en respectant les normes de sécurité et d’élasticité des matériaux utilisés.

Pour comprendre le Calcul de la position de l’axe neutre, cliquez sur le lien.

Données:

  • Section transversale de la poutre: Rectangulaire
  • Largeur (b): 300 mm
  • Hauteur (h): 600 mm
  • Matériau: Acier (E = 210 GPa, densité = 7850 kg/m³)
  • Longueur de la poutre (L): 10 m
  • Charge uniformément répartie (q): 5000 N/m (incluant le poids de la structure)
Caractéristiques Géométriques de Sections

Questions:

1. Calculer l’aire (A) de la section transversale.

2. Déterminer le moment d’inertie (I) de la section par rapport à l’axe neutre horizontal passant par le centre de gravité.

3. Calculer le rayon de giration (r) de la section.

4. Évaluer la contrainte maximale dans la poutre sous l’effet de la charge maximale, en utilisant la formule de la flexion.

Correction : Caractéristiques Géométriques de Sections

1. Calcul de l’aire (A)

Données:

  • Largeur \( b = 300 \, \text{mm} = 0.3 \, \text{m} \).
  • Hauteur \( h = 600 \, \text{mm} = 0.6 \, \text{m} \).

Formule:

\[ A = b \times h \]

Substitution et Calcul:

\[ A = 0.3 \, \text{m} \times 0.6 \, \text{m} \] \[ A = 0.18 \, \text{m}^2 \]

L’aire de la section transversale est de \( 0.18 \, \text{m}^2 \).

2. Moment d’inertie (I)

Formule:

\[ I = \frac{b \times h^3}{12} \]

Substitution et Calcul:

\[ I = \frac{0.3 \, \text{m} \times (0.6 \, \text{m})^3}{12} \] \[ I = 0.0054 \, \text{m}^4 \]

Le moment d’inertie par rapport à l’axe horizontal passant par le centre de gravité est de \( 0.0054 \, \text{m}^4 \).

3. Rayon de giration (r)

Formule:

\[ r = \sqrt{\frac{I}{A}} \]

Substitution et Calcul:

\[ r = \sqrt{\frac{0.0054 \, \text{m}^4}{0.18 \, \text{m}^2}} \] \[ r = 0.1732 \, \text{m} \]

Le rayon de giration est de \( 0.1732 \, \text{m} \).

4. Contrainte maximale (\(\sigma_{\text{max}}\))

Données:

  • Charge uniformément répartie \( q = 5000 \, \text{N/m} \)
  • Longueur de la poutre \( L = 10 \, \text{m} \)

– Formule pour le moment fléchissant maximal (M):

\[ M = \frac{q \times L^2}{8} \]

Substitution et Calcul du moment fléchissant:

\[ M = \frac{5000 \, \text{N/m} \times (10 \, \text{m})^2}{8} \] \[ M = 62,500 \, \text{N}\cdot\text{m} \]

– Formule pour la contrainte maximale:

\[ \sigma_{\text{max}} = \frac{M \times y_{\text{max}}}{I} \]

Substitution et Calcul de la contrainte:

\[ y_{\text{max}} = \frac{h}{2} = 0.3 \, \text{m} \]

\[ \sigma_{\text{max}} = \frac{62,500 \, \text{N}\cdot\text{m} \times 0.3 \, \text{m}}{0.0054 \, \text{m}^4} \] \[ \sigma_{\text{max}} = 3,472,222 \, \text{N/m}^2 \]

La contrainte maximale dans la poutre est de \( 3,472,222 \, \text{N/m}^2 \) ou \( 3.47 \, \text{MPa} \).

Caractéristiques Géométriques de Sections

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 *

Étude des Forces dans les Barres d’une Structure

Étude des Forces dans les Barres d'une Structure Comprendre l'Étude des Forces dans les Barres d'une Structure Dans le cadre d'une mission d'ingénierie civile, vous êtes chargé de vérifier la stabilité d'une structure temporaire utilisée lors d'un événement en plein...

Calcul du Degré d’Hyperstaticité

Calcul du Degré d’Hyperstaticité Comprendre le Calcul du Degré d’Hyperstaticité Un ingénieur civil est chargé de concevoir un pont en poutre simplement supporté, mais décide d'ajouter des appuis supplémentaires pour augmenter la stabilité du pont. Le pont est...

Calcul du Moment Quadratique d’une Poutre

Calcul du Moment Quadratique d'une Poutre Comprendre le Calcul du Moment Quadratique d'une Poutre Une entreprise de construction doit installer une poutre en acier pour soutenir une partie du toit d'un petit entrepôt. La poutre, de forme rectangulaire, est positionnée...

Calcul du Rayon de Giration

Calcul du Rayon de Giration Comprendre le Calcul du Rayon de Giration Dans le cadre de la conception d'un pont piétonnier, il est essentiel d'analyser la stabilité des piliers en acier qui soutiendront le tablier. Le calcul du rayon de giration des sections...

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...

Calcul de la Flèche en Mi-Travée d’une Poutre

Calcul de la Flèche en Mi-Travée d'une Poutre Comprendre le Calcul de la Flèche en Mi-Travée d'une Poutre Une poutre en acier, simplement appuyée aux deux extrémités, est soumise à une charge uniformément répartie. L'objectif est de calculer la flèche maximale à...

Calcul de l’effort tranchant dans une poutre

Calcul de l'effort tranchant dans une poutre Comprendre le Calcul de l'effort tranchant dans une poutre Vous êtes un ingénieur en charge de la conception d'un pont destiné à un trafic léger dans une zone urbaine. Vous devez vérifier la capacité d'une poutre du pont à...

Calcul du Moment Fléchissant Maximal

Calcul du Moment Fléchissant Maximal Comprendre le Calcul du Moment Fléchissant Maximal Considérez une poutre en acier de longueur \(L = 6\) mètres, avec une extrémité encastrée et l'autre extrémité libre. Cette poutre est soumise à une charge uniformément répartie de...

Calcul du Facteur de Sécurité

Calcul du Facteur de Sécurité d’une Poutre Comprendre le calcul du facteur de sécurité d'une poutre Vous êtes ingénieur en structure et devez vérifier la sécurité d'une poutre en acier dans une construction. Le but de cet exercice est de déterminer le facteur de...

Déformation Axiale Due à la Température

Déformation Axiale Due à la Température Comprendre la Déformation Axiale Due à la Température Un ingénieur civil doit concevoir un pylône de transmission électrique qui traverse une région soumise à des variations de température extrêmes. Le pylône est constitué d'une...