contrainte

Un matériau à contrainte admissible est un matériau conçu ou naturellement capable de supporter des charges appliquées, des forces de traction, de compression ou de flexion sans déformation permanente ni rupture dans les limites de sa conception. Dans la construction, cette qualité est fondamentale: le béton, l'acier, le bois et la maçonnerie sont tous des matériaux à contrainte admissible, car leur comportement structurel sous charge est prévisible et quantifiable.

Le terme apparaît le plus souvent dans les spécifications des matériaux et les discussions techniques où la contrainte de service (mesurée en livres par pouce carré ou en mégapascals) d'un matériau doit être établie avant le début de la conception. Un matériau n'est à contrainte admissible que jusqu'à sa limite d'élasticité ou sa limite élastique; au-delà de ce seuil, il se déforme plastiquement ou se rompt de manière catastrophique. L'acier d'armature de nuance 60, par exemple, est à contrainte admissible jusqu'à 60 000 psi en traction avant le début de la déformation plastique.

Contrainte admissible et coefficient de sécurité

La pratique de la construction n'utilise jamais la pleine capacité de contrainte admissible d'un matériau. Les ingénieurs appliquent un coefficient de sécurité, allant généralement de 1,4 à 3,0 selon le type de matériau et l'application, pour s'assurer que les contraintes de service réelles restent bien en dessous du point de rupture. Une poutre en bois à contrainte admissible de 1 200 psi en flexion pourrait être conçue pour ne supporter que 400 psi sous les charges spécifiées par le code.

L'inverse, les matériaux qui ne sont pas à contrainte admissible, sont des substances fragiles ou friables comme le plâtre non armé, l'argile non cuite ou certaines céramiques. Ceux-ci se rompent soudainement et de manière imprévisible sous tension, ce qui les rend impropres aux rôles structurels primaires. Les matériaux composites sont conçus spécifiquement pour améliorer la contrainte admissible dans les directions souhaitées: le contreplaqué atteint une plus grande contrainte admissible que le bois massif à travers le fil en laminant des couches à angle droit.

Le test de la contrainte admissible d'un matériau est une routine. Les essais de traction, les essais de compression et les essais de flexion déterminent le module d'élasticité, la limite d'élasticité et la résistance ultime. Ces propriétés doivent être vérifiées et documentées avant que les matériaux ne soient approuvés pour une utilisation structurelle dans toute juridiction dotée de codes du bâtiment.