Pour débuter et introduire cette notion, voici une vidéo réalisée par nos collègues français des ENSA à ce sujet:

Pour aborder cette question, commençons par contreventer un plan, puis nous étendrons le  problème à une structure 3D. Ensuite, on abordera de manière générale les différentes morphologies de contreventement dans le bâtiment.

La vidéo qui suit introduit par l'expérience les différents moyens qui permettent de stabiliser un portique. L'objectif sera d'éviter que celui-ci se transforme "en parallélogramme".

Contreventer un portique "instable" revient à passer le faire passer d'une structure hypostatique à une structure isostatique, voir hyperstatique.

L'approche analytique qui suit se base sur les propriétés d'isostaticité interne des structures.

L'application en ligne Strian permet de vérifier la stabilité d'une structure quelconque dans le plan.

Elle vous fournit aussi les réactions de liaison, les efforts internes et les déplacements de la structure en fonction des actions et du matériau choisi.

Vous trouverez Strian ici. Il faut être connecté à internet pour le charger.

Le tuto qui suit vous guidera pour la prise en main de cet outil.

Dans Strian, nous devrons, dans l'ordre :

1. dessiner la structure sous forme de barres ("Beams" en anglais),
2. bien choisir les types de liaisons ("Hinges" en anglais) entre les barres : carré (par défaut) = encastrement, rond = rotule;
3. puis définir les liaisons avec le sol ("Supports" en anglais) :  "pinned" = rotule, "roller" = rouleau, "fixed" = encastrement.
4. ensuite, placer les charges.
5. définir les profils et matériaux associés aux barres (si on cherche les déformées),
6. Résoudre ("Solve"),
7. Obtenir les "Diagrams" qui rendront compte des graphes des efforts internes M, T et N, et les déplacements (donc, la flèche, les allongement ou rétrécissement de la barre).

Maintenant que vous êtes capable de représenter une structure sur Strian et de déterminer les efforts et les déplacement dans celle-ci, voyons comment la pré-dimensionner en utilisant Strian et Prédim.

pour info

Maintenant que l'on comprend comment contreventer un portique ou cadre, la question que nous allons nous poser est de savoir combien de faces nous devons contreventer dans un cube (2 portiques reliées par 2 poutres de liaison perpendiculaires).

L'application Game of Beams permet de tester à peu près n'importe quelle structure "filaire' (faite de barres: poteaux, câbles ou poutres). Elle vous permet de modéliser une structure  en 3d et de vérifier si elle est suffisamment contre-ventée et donc stable.

Le tuto qui suit illustre l'utilisation de l'application dans le cas du cube expliqué plus haut.

pour info

Pour contreventer une maille d'ossature, il existe 5 types de morphologies structurales qui peuvent être mises en place. Les voici :

Afin de reprendre les efforts du vent quel que soit la direction d'où il souffle, chaque plan doit disposer d'au moins trois dispositifs (verticaux) de contreventement, qui ne soient ni parallèles, ni concourants entre eux. Une manière pratique de réaliser cela consiste à les rassembler en un "U", qui peut servir à accueillir les circulations verticales. On parle alors de noyau de contreventement.

Ce voyage partira d'un bâtiment en béton armé contreventé par noyau central et aboutira aux poutres au vent d'un hangar en acier.

On peut distinguer les poutres eau vent sur la photo de ce hangar en acier.

Ce petit voyage permet de comprendre la relation entre ces 3 éléments. La fonctions "immeuble de logement" s'associe bien (en fonction des valeurs de la société occidentale du 20eme siècle, tout étant relatif) à la construction en béton armé (rapidité de mise en œuvre, bonne stabilité au feu, acoustique intéressante au bruit aérien - mais gouffre en énergie non renouvelable pour sa production). La destination du bâtiment implique de grandes ouvertures en façade (peu de place pour le contreventement) mais les circulations verticales régulièrement espacées, encloisonnés dans une maçonnerie ou des voiles de béton résistant au feu constituent, une belle opportunité de contreventement par noyau central.

Mais avoir un noyau central en plein milieu d'un hangar n'est pas très pratique. La construction métallique est intéressante dans ce cas-là (peu de matière, prix bas, rapidité de mise ne oeuvre, pas de contrainte feu - l'acier est un matériau qui réagit mal face à un incendie en fondant rapidement. Les croix de contreventement vont alors êtres associées aux parois (cela ne gène pas dans ce cas).