Superstructure

“ La mise en place de ces grandes masses métalliques est par elle-même une opération fort délicate et qui exige de la part de ceux qui l’exécutent une étude approfondie du problème, appuyée par des moyens d’action extrêmement puissants. ”

“ La mise en œuvre de ces matériaux, quels qu'ils soient, dépend de l'état de la science et des arts industriels. Une géométrie et une stéréotomie plus avancées, une mécanique plus savante, une machinerie mieux entendue, un outillage plus puissant rendent possibles des solutions plus directes, une façon plus franche d'aborder le problème; elles permettent d'achever des entreprises que des races ou des siècles moins bien pourvus auraient trouvées chimériques. ”

“ Parmi les différentes solutions qui permettent de réaliser une construction de forme invariable, il faut donc préférer celles qui utilisent la résistance de la matière aux efforts dans les meilleures conditions possibles. ”

“ Quoi de plus rassurant pour la spéculation engagée dans ces grandes opérations métallurgiques où il ne faut donner au hasard que ce qu'on ne peut lui refuser, c'està-dire le secret que notre globe recèle dans la profondeur de ses entrailles, et qu'il laisse à peine deviner à sa surface! ”

“ Les matériaux propres au travail à la traction sont : l'acier, le fer, le cuivre, le bois, etc.
Ceux pouvant être employés à la flexion et au cisaillement : l'acier, le fer, le bois et même la pierre, etc.
Tous les matériaux sont propres au travail à la compression dans des proportions différentes.
RÉSUMÉ DES CALCULS DE RÉSISTANCE
PIÈCES, POUTRES, CHARPENTES, ETC.
Le calcul de la résistance des diverses parties d'une construction ou d'une machine, soumises à des efforts extérieurs ou intérieurs, est une des parties les plus délicates et les plus importantes de la science de l'ingénieur. ”

“ Les conditions d'équilibre d'une construction sont au nombre de trois.
I. Les forces que les corps extérieurs exercent sur la construction entière doivent se faire équilibre. Les forces que cet énoncé concerne sont : 1° l'attraction de la terre, c'est-à-dire le poids de la construction; 2° la charge extérieure qui provient des pressions exercées contre la construction par des corps qui n'en font pas partie non plus que de la fondation (ces deux espèces de forces constituent la grosse charge ou charge totale) ”

“ Cependant l'ingénieur ne doit pas perdre ces forces de vue, surtout quand, pour économiser la matière, il réduit les dimensions des diverses sections d'une pièce à ce qui est strictement nécessaire, comme dans les solides d'égale résistance. ”

“ Dans un ensemble de pierres, la forme de chacune d'elles doit être telle que la construction soit stable ; elle dépendra donc, outre de la forme de l'ensemble, de la résistance des matériaux employés, des règles d'architecture et des lois de la mécanique. ”

“ Constrution. 1 De grands progrès ont été faits en matière de stabilisation du sol, non seulement pour la construction de simples routes économiques, mais aussi pour les fondations. 2. A cette fin, des matériaux granuleux, résistant aux agents atmosphériques ainsi qu’à l’usure, sont mélangés à de l’argile, de manière à constituer une masse bien graduée présentant un minimum de vides. On y ajoute, en proportions convenables, du ciment, du goudron, des produits bitumineux, des produits chimiques (sels) , certains résidus industriels, etc... ”

“ On le trouve partout à l'état de fonte, de fer forgé, de tôle, de fil, d'acier, affectant toujours des formes nouvelles; tantôt s'élançant en piliers et en colonnes, tantôt rampant sous terre pour conduire l'eau ou le gaz, tantôt s'étendant, suivant de longues files de rails, se dessinant en machines, se pliant à tous les caprices de la mode, à toutes les combinaisons de l'ingénieur. ”

“ L'acier s'est substitué au fer dans la construction métallique, le béton armé a remplacé l'acier et la maçonnerie dans une foule d'applications, l'électricité s'est introduite sur les chantiers et, dans toute l'industrie, les chutes d'eau sont devenues de grandes productrices d'énergie. ”

“ Résistance des matériaux, c'est-à-dire recherche des dimensions minimum que doivent présenter les corps mis en œuvre, soit dans les machines, soit dans les constructions en charpente, maçonnerie ou métal, pour qu'ils se conservent indéfiniment et ne se désagrègent pas, malgré les tensions intérieures qui naissent en eux, par suite des forces appliquées à leurs différents points ”

“ Les difficultés du moulage, la distribution du métal dans les diverses parties de la pièce, la proportion convenable des dimensions et des formes qui lui assurent la résistance uniforme de toutes ses parties, l’égalité du retrait qui évite le gauchissement, etc., sont des détails d’expérience entièrement de la compétence de l’ouvrier fondeur, qui doit naturellement être consulté par l’architecte ou l’ingénieur. ”

“ L'ingénieur qui projette une machine, un édifice ou une construction quelconque et qui veut d'avance être certain de leur stabilité, c'est-à-dire de leur durée indéfinie, ne saurait donc s'en tenir aux conditions d'équilibre fournies par la Mécanique rationnelle : conditions nécessaires sans doute, mais qui ne sont suffisantes que pour des corps abstraits. ”

“ Il faut, Messieurs, arriver à l'âge moderne et rencontrer les grands progrès des sciences pour constater l'application des principes rationnels de la mécanique à la résistance des matériaux et à la stabilité des constructions. ”

“ Quand on connaît toutes les charges qui doivent agir sur une pièce, y compris son poids propre et les réactions des appuis, on peut construire, en s'appuyant sur les considérations du n° 167, une courbe telle, que si celle-ci était considérée comme le lieu des articulations, infiniment rapprochées entre elles, d'un système articulé, l'équilibre existerait. Or cette courbe peut aussi être prise pour fibre moyenne de la pièce, et alors on aura cet avantage que, dans toutes les sections transversales, la résultante des actions moléculaires passera au centre d'élasticité. ”

“ Le retour incomplet vers la forme primitive après l'action d'une certaine force ne prouve pas que la matière ait perdu son élasticité, mais seulement que la force a dépassé la limite de celles auxquelles on avait précédemment soumis le corps dans des circonstances analogues, ce qui en fait un corps nouveau ayant ses molécules dans un état d'équilibre différent du premier.
Les formules fondamentales de la Résistance des Matériaux reposent sur plusieurs hypothèses, et entre autres sur celle de la proportionnalité des allongements et des forces qui les produisent. ”

“ A défaut de la Physique, l'expérience de chaque jour suffit pour nous montrer que les corps de la nature, même ceux dont la ténacité paraît le plus considérable, sont susceptibles d'être brisés ou divisés en plusieurs fragments, sous l'action de forces suffisamment grandes : ainsi, une pièce de bois ou de métal, un massif de maçonnerie, peuvent se rompre par extension ou par écrasement, ou de toute autre manière, lorsqu'ils ont à supporter des charges dépassant une certaine limite. ”

“ C’est, en construction, Donner une solidité plus grande à toute bâtisse, c’est procurer à des piliers qui portent, à des masses qui doivent ?, ou plus de force pour soutenir, ou plus de puissance pour résister, par le moyen, soit d’une addition, soit d’un replacement de matériaux, ou par des expédiens mécaniques, comme boulons, armatures de fer, etc. ”

“ Les travaux publics, les matériaux de construction, le matériel d’entreprise, la mécanique générale et l’électricité sous toutes ses formes, le matériel roulant, les constructions navales y constituent une dizaine de sections dont notamment celles de la mécanique et de l’électricité ont eu un très réel développement. ”

“ En résumé, les précautions à prendre dans les substructions, contre les différentes natures du sol, sont du ressort de l'observation et de la science pratique, et se meuvent dans le cadre que nous venons de tracer avec des éléments où les poids à porter et les motifs d'économie jouent un rôle prépondérant. ”

“ Nous avons déjà dit que les corps solides sont susceptibles de contracter entre eux une adhérence plus ou moins forte. Cette propriété se manifeste également entre les corps solides et les liquides, et avec plus ou moins de force, suivant la nature de l'un et de l'autre. ”

“ Au fur et à mesure que des découvertes scientifiques et des applications industrielles nouvelles enrichissent le domaine de la construction, par l'introduction dans le bâtiment du fer et du ciment armé, appelés à tout révolutionner, qu'on le veuille ou non, il se crée des spécialités qu'exploitent les ingénieurs et les constructeurs de tout ordre, imposant leurs solutions plus ou moins satisfaisantes. ”

“ Ainsi considérée, la théorie de la résistance des matériaux permet de calculer d'avance les efforts intérieurs qui se développeront dans une construction projetée quand on connaît les forces extérieures, et de vérifier si ces mêmes efforts n'amèneront pas la destruction de la construction achevée. ”

“ La nature du sol, les courbes et les rampes, le degré de résistance des matériaux employés, le percement des tunnels, le creusement des tranchées, la consolidation des remblais, autant de problèmes qui s’imposaient successivement à l’ingénieur, qu’il lui fallait résoudre promptement, toute erreur entraînant de grosses pertes, et les précédens faisant défaut. ”

“ Si l’on cherche quels sont aujourd’hui les derniers termes du progrès matériel, on trouve en première ligne les machines à vapeur, les chemins de fer et ces ingénieux mécanismes qui ont porté si haut l’industrie des tissus. ”

“ Le lecteur qui aura suivi avec attention les considérations que nous avons développées dans les chapitres Ier et IIe sera en mesure de résoudre tous les problèmes auxquels peut donner lieu l'étude de la stabilité et de la déformation des pièces prismatiques, quand la fibre moyenne est une courbe plane avant comme après la déformation et que les forces extérieures agissent dans son plan. ”

“ Par suite de la manière dont s'est formé notre globe, tous les corps simples qui entrent dans le sol comme éléments constitutifs devaient être les plus légers, et aussi les plus difficiles à extraire de leurs combinaisons. ”

“ Bref, tout l’univers matériel, en sa prodigieuse richesse, serait obtenu par l’assemblage d’éléments de construction dessinés suivant un petit nombre de types, les éléments d’un même type étant rigoureusement identiques. ”

“ Au contraire, si les plans horizontaux étaient pris pour sections normales, chaque section supporterait une force inclinée, résultante des actions exercées par l'eau et la pesanteur sur la portion du mur située au-dessus du plan dont il s'agit. On pourrait imaginer une foule d'exemples semblables. Quel est alors l'axe qui devra être pris pour fibre moyenne, 'quand on voudra s'assurer de la stabilité?
C'est ce qu'il serait peut-être difficile d'indiquer clairement d'une manière générale, et le sentiment de l'ingénieur devra souvent lui servir de guide. ”

“ Les ingénieurs anglais ont multiplié les applications de la fonte de fer dans leurs constructions ; ils ont par là ouvert une voie nouvelle à la science de l’ingénieur. Aussi les métaux et la puissance mécanique ont pris place parmi les moyens de construire, et de nouvelles études, une nouvelle expérience sont ajoutées à l’art des constructions1. ”

“ Dans les forces qui s’exercent sur les points matériels constitutifs du système, il y a lieu de distinguer les forces qu’ils exercent les uns sur les autres, ou forces intérieures, et les forces extérieures exercées sur eux par des éléments extérieurs au système. ”

“ Si on traite avec un constructeur qui n'ait pas encore de types adoptés, il faut indiquer en outre les dimensions des principaux organes, les pièces qui seront en fonte, en fer, en acier ou en bronze, celles qui seront brutes ou travaillées, etc. ”

“ Tout ce que nous pouvons demander, c’est que les moyens soient adaptés à la fin, en d’autres termes, que les myriades de pièces, grandes ou petites, locales ou centrales, soient déterminées, ajustées et coordonnées en vue de l’effet final et total auquel elles coopèrent de près ou de loin. ”

“ Dans la pratique, on voit que les valeurs de la résistance qui représentent la charge qu'on peut faire supporter avec sécurité et d'une manière constante et durable à des solides, sont presque toutes inférieures à la moitié des valeurs pour lesquelles l'élasticité commencerait à s'altérer, et pour lesquelles les flexions cesseraient d'être proportionnelles. — La fonte seule fait exception à cette règle. ”

“ Au premier abord, on trouvera peut-être singulier que, connaissant la pièce dans son état primitif et les forces en équilibre qui lui sont ensuite appliquées, la théorie ne donne pas la situation qu'elle prend définitivement. ”

“ RECHERCHES SUR L'ÉTABLISSEMENT DES PONTS SUSPENDUS.
p4‘ L’établissement d’une construction est l’ensemble des calculs au moyen desquels on vérifie que toutes les parties sont en équilibre, et quelles ont la stabilité et la force nécessaires pour résister aux efforts auxquels elles sont exposées. Dans les constructions ordinaires, l’ingénieur dispose à son gré de la figure et des situations respectives des parties , et l’on peut souvent faire varier considérablement la distribution des poids dont elles sont chargées, sans que l’équilibre cesse de subsister. ”

“ Les ingénieurs ne perdront pas de vue les efforts supplémentaires qui pourront résulter de la répartition dissymétrique des charges, notamment dans les ponts biais et dans ceux sur lesquels la voie est en courbe. ”

“ Et puis le constructeur arrondit toujours le chiffre trouvé pour une tension, et quand il a déterminé la section d'une pièce, pour un coefficient de résistance R donné, il arrondit encore cette section pour employer les fers du commerce.
Si l'ingénieur peut projeter et calculer les dimensions des ouvrages les plus hardis, il doit à l'exécution s'assurer par des essais continuels que la qualité du métal fourni est bien celle prévue dans les calculs. Aussi les constructeurs ont dù, comme les usines métallurgiques, créer un laboratoire d'essais. ”