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Enseignement technologique transversal

1RE STI2D

Nom :

Lycée A. Artaud

13185 MARSEILLE TP3 : Construction- Architecture

Classe :

I ) Etude d’un structure de charpente

Question 1 : A l’aide du fichier « Les Charpentes » désigner sur la vue d’ensemble ci-dessous ainsi que sur les

différents détails (1 à 4), les éléments suivants (attention un mot peut être utilisé plusieurs fois) :

• Poteau

• Traverse

• Panne

• Contreventement vertical

• Sabot métallique

• Couverture (toiture)

• Fondation en béton armé.

Détail 1 Détail 2

Plancher

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Détail 3

Détail 4

En mécanique nous avons vu qu’il existe 6 degrés de liberté (3 rotations et 3 translations). Dans le cadre de l’étude en construction on suppose que le problème est « plan » : c’est-à-dire qu’un solide ne peut se déplacer que dans un plan (celui de la feuille par exemple). Si on suppose le problème plan, la clé dessinée ci-dessus doit « rester dans la feuille », elle peut alors :

• translater selon x et y ;

• tourner autour de l’axe z (qui est normal à la feuille).

On pourra donc transmettre deux efforts (selon x et y) et un moment selon z. Dans un problème plan, les autres degrés de liberté ne sont pas considérés. Question 2 : A partir de la documentation donnée, compléter le tableau ci-dessous concernant les 3 liaisons

rencontrées en construction. Dans la colonne de droite, faire un croquis et dessiner les actions (effort ou moment inconnus).

Liaison Type de liaison

et schéma

correspondant

Mouvement

bloqué

Mouvement autorisé

(Degré de liberté)

Nombre

d’inconnues

1

Articulation

Translation selon x

Translation selon y

Rotation selon z

2 inconnues

Solive

Articulation

X

Y

Fx

Fy

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Liaison Type de liaison

et schéma

correspondant

Mouvement

bloqué

Mouvement autorisé

(Degré de liberté)

Nombre

d’inconnues

2

……………….

3

……………….

1

(attention

aux axes)

……………….

3

(attention

aux axes)

……………….

Question 3 : A partir des vues précédentes du portique, par quelle liaison allez-vous modéliser le contact entre les

poutres et la fondation en béton armé ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………..…

……………………………………………………………………………………………………………………………………..……

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Question 4 : Etablir un schéma de modélisation du portique constitué par l’ensemble {Traverse + 2 poteaux} conformément à vos réponses ci-dessus.

X Y

z x

x

y

y

z

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Question 5 : Rappeler la formule qui permet de déterminer :

• Si un système est hypostatique :

h =……………………………………………………………………………………………………………………………………..

• Si un système est isostatique :

h =……………………………………………………………………………………………………………………………………..

• Si un système est hyperstatique :

h =……………………………………………………………………………………………………………………………………..

Question 6 : Que peut-on dire d’un système hypostatique en terme de rigidité ? Expliquer avec les mouvements.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Question 7 : Vous allez étudier la stabilité géométrique de la structure que vous avez dessinée figure 4.

Nombre de barres = ……….

Nombre d’inconnues = ………..

Calcul de h =………………………………………………………………………………

Cocher la bonne réponse : Le système est - hypostatique ?

- isostatique?

- hyperstatique ?

Question 8 : Conclure qu’en à l’intérêt du contreventement dans le cas étudié. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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Question 9 : Déterminer la stabilité géométrique des différentes structures données ci-dessous.

Question 10 : Dans la vraie vie il n’y a jamais de système hypostatique. Justifiez pourquoi selon vous.

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……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Structures Indiquer le nombre d’inconnues

dans les bulles

Stabilité géométrique de la structure

Nombre de barres =

Nombre d'inconnues de liaison =

Calcul de h =

Le système est :

Nombre de barres =

Nombre d'inconnues de liaison =

Calcul de h =

Le système est :

Nombre de barres =

Nombre d'inconnues de liaison =

Calcul de h =

Le système est :

Nombre de barres =

Nombre d'inconnues de liaison =

Calcul de h =

Le système est :

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

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II) Etude d’un pont mixte

L’étude porte sur un ouvrage hydraulique permettant le passage

d’une route nationale au-dessus d’une rivière.

Il s’agit d’un pont mixte acier/béton à une seule travée appelée

« tablier ». Ce tablier est constitué de :

o une ossature métallique constituée de deux poutres

reconstituées soudées (« PRS ») reliées par des «

entretoises » ;

o une dalle en béton appelée aussi « hourdis » qui

repose sur l’ossature métallique ;

o de deux appuis d’extrémité en béton armé appelés «

culées » sur lesquelles repose le tablier.

Pour répondre à la suite des question, vous devez lire les informations concernant l’architecture du pont dans les

documents à votre disposition.

Question 10 : La figure ci-contre est un détail de la vue d’ensemble de l’ouvrage. Compléter la coupe de détail ci-contre en désignant :

• La PRS (poutres reconstituées soudées) ;

• L’appareil d’appui en élastomère ;

• Le bossage.

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Question 11 : Quelle est la fonction de l’appareil d’appui en élastomère ?

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……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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Question 12 : On propose la modélisation de liaison PRS/culée par la liaison articulation. Compléter le tableau.

Modélisation

(type d e l i a i s o n )

Schéma

correspondant Justification

Question 13 : Quel est, à votre avis, l’intérêt du bossage pour la liaison étudiée ? Quel mouvement relatif serait difficile si le bossage n’existait pas ?

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……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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Question 14 : Compléter le schéma de modélisation de la PRS.

Préciser si le système est :

� hypostatique

� isostatique

� hyperstatique

Justification :

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X Y

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Question 15 : Commenter votre réponse sur le type de système obtenu en imaginant les conséquences d’un séisme ou du freinage brusque de plusieurs camions sur le pont.

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Question 16 : En vous aidant du fichier « Appareil d'appui en élastomère fretté » figurant dans le dossier, proposer

une solution de remédiation.

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III) Etude d’une poutre encastrée avec SolidWorks

Ouvrir avec SolidWorks2014 le fichier Equerre.SLDPRT.

Dans la barre supérieure, aller dans Outils, puis SimulationXpress.

Figure : Conditions aux limites et chargement de l’équerre

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Figure : Les deux bandeaux pour réaliser la simulation de la déformation de l’équerre avec SimulationXpress

Un bandeau est apparu sur la droite : vous allez devoir y renseigner toutes les informations :

a. Cliquer sur suivant, puis cliquer sur « Ajouter un déplacement imposé ».

b. Un bandeau s’est ouvert à droite : vous devez sélectionner la partie de l’équerre qui sera fixe. Puis valider

en cliquant sur le signe vert.

c. Sur le bandeau de droite, faire suivant, puis cliquer sur « Ajouter une pression ». Vérifier que le sens de la

pression imposé est le bon.

d. Dans le bandeau de droite, indiquer la valeur de 100N/m^2. Valider en cliquant sur le signe vert.

e. Faire suivant, puis choisir un matériau

f. Une bibliothèque de matériau s’ouvre : sélectionner dans les « Alliage d’aluminium », le premier (Alliage

1060)

g. Cliquer sur suivant

h. Cliquer sur « Exécuter la simulation »

i. Normalement l’équerre devrait se déformer devant vos yeux (?)

j. Cliquer sur « Arrêter l’animation »

k. Dans le bandeau de gauche, ouvrir l’onglet « Résultats », puis double-cliquer sur « Displacements »

(=déplacements), puis sur « Stress » (=contraintes).

Répondez aux questions suivantes :

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Question 17 : Sachant que plus la contrainte est grande, plus le risque de rupture est grand : justifier la répartition des

contraintes dans l’équerre.

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Question 18 : Justifier l’intérêt de la poutre inférieure ?

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Question 19 : Changer le matériau, mettez un acier de votre choix. Est-ce que la répartition des contraintes est différente ?

Justifier votre réponse.

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