Formation académie Nancy-Metz– Mai 2012 1/ 13 Ce TD vise à vous souhaite changer la fonction d'une construction au cours de sa vie Des immeubles
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[PDF] PARTIE 1: ANALYSE DES FONCTIONS DES - AC Nancy Metz
Formation académie Nancy-Metz– Mai 2012 1/ 13 Ce TD vise à vous souhaite changer la fonction d'une construction au cours de sa vie Des immeubles
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STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 1/ 13
Ce TD vise à vous faire découvrir les constructions : pourquoi on les construits, les fonctions, leur cahier des charges.
PARTIE 1: ANALYSE DES FONCTIONS DES CONSTRUCTIONSOn souhaite étudier plusieurs types de constructions, et on s'intĠresse audž fonctions de ces constructions.
APPORT DE CONNAISSANCES !
On doit identifier les fonctions des constructions ă l'aide d'un ǀerbe sans sujet et d'un complĠment.
Un exemple est donné ci-dessous pour un système mécanique. Les fonctions des constructions Cas d'une tondeuse ă gazonFonction principale (ou fonction d'usage)
C'est la raison pour laquelle la construction a été créée. Une fonction principale peut être composée de plusieurs fonctionsélémentaires
Couper l'herbe
Fonction contrainte
Une contrainte est une condition qui doit être impérativementRespecter les normes de sécurité.
Fonction complémentaire
C'est une fonction qui facilite, améliore, ou complète le service rendu. Elle n'est pas demandĠe explicitement par le client, et n'est pas non plus une contrainte. Elle permet de proposer au client des améliorations. ON RETIENT ! " ANALYSE FONCTIONNELLE : ON IDENTIFIE A L'AIDE DE VERBES » : - LA FONCTION PRINCIPALE D'UNE CONSTRUCTION, COMPOSEE DE FONCTIONS ELEMENTAIRES. - LES FONCTIONS CONTRAINTES YU'ON RESPECTE IMPERATIVEMENT - LES FONCTIONS COMPLEMENTAIRES YU'ON ESSAIE DE RESPECTER, SI POSSIBLEQuestion 1. Identifier les fonctions principales, contraintes et complémentaires pour ces constructions :
Principale : héberger les habitants
Contrainte : respecter la réglementation
Complémentaire : être originale
Principale : protéger les habitants
Contrainte : respecter la réglementation
Complémentaire : herberger les habitants
STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 2/ 13Principale : faire circuler les véhicules,
piétons et les bateauxContrainte : respecter la réglementation
Complémentaire : être esthétique
Principale : retenir l'eau, produire de
l'ĠlectricitĠContrainte : respecter la réglementation
Complémentaire : respecter l'enǀironnement
STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 3/ 13APPORT DE CONNAISSANCES !
souhaite changer la fonction d'une construction au cours de sa ǀie. Des immeubles d'habitation peuǀent
devenir des bureaux par exemple.De même, il est possible que le besoin évolue au cours de la vie de la construction, ou que les
contraintes imposées par la réglementation imposent de nouvelles fonctions, ou caractéristiques.
Question 3. Rechercher et proposer des exemples de constructions dont la fonction principale a changé au
cours de la ǀie de l'ouǀrage. Donner des exemples de modifications à réaliser sur la construction.
Des usines, chateaudž d'eau, Ġglises ou immeubles de bureaux sont reconvertis en appartements. Les isolations, réseaux, distributions sont modifiés. Des petits immeubles sont convertis en locaux accueillant du public (boutiques, discothèque,principale, mais dont les fonctions contraintes ou complémentaires ont changé au cours de la vie de
Ouǀrages d'art : Le trafic voiture augmente, les ponts doivent être renforcés et STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 4/ 13 PARTIE 2: ANALYSE DU CAHIER DES CHARGES DES CONSTRUCTIONS Toute construction rĠpond ă un ensemble d'edžigences, le cahier des charges.APPORT DE CONNAISSANCES !
Le cahier des charges est principalement constitué de deux parties : budget, son délai, ses besoins) écrites dans de nombreux textes, comme les normes EUROCODES (NF EN).Toute construction est classée dans
une catĠgorie de durĠe d'utilisation (de 1 à 5) conçue pour une certaine durée de vie. La conception dépendra de la catégorie du projet. Le cahier des charges dépend donc du type de projet et de ses fonctions principales, contraintes, complémentaires. Il intègre toutes les exigences permettant de répondre aux besoins. besoins particuliers. Voici quelques exemples pour une cantine scolaire:Le bâtiment doit résister au vent, à la neige, à une secousse sismique dans les zones à risque, il
Dans une cantine scolaire, chaque élève même handicapé doit pouvoir attendre son tour ă l'abri
de la pluie, se laver les mains, accéder à des sanitaires, disposer de 1.4 m2 pour manger, de 30
minutes de temps minimum, d'un Ġclairage de 300 ludž, d'une tempĠrature de 19°C minimum, Les professeurs doivent avoir en plus un espace réservé géographiquement délimitéLe personnel de cuisine doit avoir une zone sécurisée pour entreposer les denrées, une seconde
pour la préparation des plats, une troisième pour la cuisson, une quatrième pour le service, une
Question 5. Donner la catĠgorie d'utilisation des constructions suiǀantes, et sa durée de vie de calcul.
Proposer un exemple de fonction contrainte réglementaire.Hangar agricole, catégorie 3,
25 ans :
Contrainte : résister au vent
Centrale nucléaire : Structure stratégique de catégorie 5 (100 ans). Contrainte : résister à un accident STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 5/ 13Passerelle provisoire, catrégorie 1,
10 ans
Contrainte : résister au passage des
piétonsImmeuble de catégorie 4, 50 ans
Contrainte RT2012 : consommer
moins de 50kwh ep/m2/anAPPORT DE CONNAISSANCES !
compatibles. Seule une analyse fine de la conception permettra de mettre en évidence les incompatibilités. Des choix devront être opérés afin de supprimer certaines exigences. UN CAHIER DES CHARGES PEUT EVOLUER AU FUR ET A MESURE DE LA CONCEPTION !Question 6. A partir de l'analyse de ǀotre ͨ LOGEMENT IDEAL », proposer les principaux éléments du cahier
des charges que vous pourriez proposer à un architecte. Une chambre par enfant н une parents н une chambre d'amisUne salle de jeux plus un bureau- bibliothèque
Un garage deux véhicules avec communication au logement pour une personne à mobilié réduiteQuestion 7. Confronter vos exigences à celles de votre voisin de classe. Analyser leur compatibilité et
identifier les exigences incompatibles. Proposer un cahier des charges commun compatible avec les exigences de chacun. modernisés. Exigences compatibles : Le trafic voiture augmente, les ponts doivent être renforcés STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 6/ 13 PARTIE 3: IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS DES CONSTRUCTIONSUne construction est constituée de multiples composants lui permettant de répondre aux exigences.
APPORT DE CONNAISSANCES !
plusieurs principales familles de constituants: un squelette (nommé STRUCTURE ou ossature) dont la fonction est de résister aux efforts d'une peau (nommé ENVELOPPE) dont la fonction est de protéger la construction de Cette ossature et sa peau peuvent héberger des organes fonctionnels (nommés EQUIPEMENTS) qui remplissent des fonctions particulières.de RESEAUX DE FLUIDES, alimentant en fluides propres, et évacuant les fluides usagés à traiter
d'une sorte de cerǀeau et de nerfs dont la fonction est de gĠrer l'information (capteurs et UNE CONSTRUCTION COMPORTE UNE STRUCTURE, UNE ENVELOPPE, DES EQUIPEMENTSQuestion 8. Les photos ci-dessous présentent la même construction à des étapes différentes de sa réalisation.
Enveloppe :bardage métallique et isolation thermique, baies, couverture Structure :fondations, vide sanitaire, dallage, structure métallique contreventée Equipement : réseaux électriques et de chauffare STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 7/ 13 Question 9. Identifier les principales fonctions de l'enǀeloppe. EtanchĠitĠ ă l'air, ă l'eau, au bruit. Gestion de la chaleur, de la visibilité, de la Question 10. Identifier les principales fonctions des équipements. Gestion de la tempĠrature, de l'air, des rĠseaudž internes, des Ġnergies, Ġclairages,Question 11. Identifier et décrire succinctement la STRUCTURE, l'ENVELOPPE, et les EYUIPEMENTS pour les
constructions suivantes. Certaines constructions ne comportent pas d'enveloppe ou équipements !Structure : piles, pylônes, haubans, tablier,
Enveloppe : écrans pare-vent
Equipements : capteurs de vent, température
Structure : barres reliées,
Enveloppe : écrans pare-vent
Structure : murs, fondation, charpente
Enveloppe : Bardeaux en mélèze, isolation
thermique, étanchéitéEquipements : chauffage, éclairage,
motorisationStructure : ossature béton, fondations
Enveloppe : vitrages, murs rideaux
Equipements : ascenseurs, éclairage,
Question 12. Rechercher et décrire une construction ne comportant pas d'enǀeloppe, et une construction ne
Construction sans enveloppe : Les pylônes EDF, la tour EIFFEL si on néglige les STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 8/ 13APPORT DE CONNAISSANCES !
Les constructions font partie de la famille des SYSTEMES COMPLEXES ARTIFICIELS. Ils sont conçus et
réalisés par l'homme.D'autres systèmes complexes existent, ceux créés par la nature, les SYSTEMES COMPLEXES VIVANTS, ou
naturels. Les animaux ou les végétaux par exemple peuvent aussi avoir un SQUELETTE, UNE PEAU, DES
ORGANES.
Depuis des siècles, nombre de constructions et systèmes artificiels sont conçus par observation et
imitation de systèmes naturels. On appelle cette pratique d'imitation le BIOMIMETISME.L'ossature d'une construction par exemple, peut être dissimulée derrière la peau, ou apparaitre devant
l'enveloppe, tout comme certaines espèces vivantes. On utilise en architecture comme en biologie les
termes de ENDOSQUELETTE (intérieur) ou EXOSQUELETTE (extérieur). Structure porteuse ou squelette dissimulé sous la peau (endosquelette)Structure porteuse ou squelette apparent sur la
peau (exosquelette) D'AUTRES SYSTEMES COMPORTENT DES OSSATURES, ENVELOPPES ET EQUIPEMENTS L'HOMME N'INVENTE PAS TOUT, IL COPIE AUSSI LES REUSSITES DE LA NATURE. STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 9/ 13Question 13. La photographie ci-contre montre
l'intérieur de la cathédrale de Barcelone (Sagrada Familia). Quel biomimétisme a inspiré la conception de cette structure ?Elle représentation les arbres, la
lumière traverse le feuillage des cimes.Question 14. Identifier dans les systèmes
complexes artificiels suivants les éventuelles STRUCTURES (OSSATURES), les ENVELOPPES, et les EQUIPEMENTSStructure : cadre de la moto
Enveloppe : carénage
Structure : treillis de lattes en bois
Enveloppe : Feutres, laines, peaux
Equipements : poêle à bois
Structure : coque métallique
Enveloppe : verre de protection, étui
Equipements : système électronique
Structure : châssis
Enveloppe : carrosserie, pare brise, capote
STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 10/ 13PARTIE 4: CONSTITUTION DES OSSATURES
On souhaite dĠsormais Ġtudier la conception des structures (ou des ossatures porteuses). On ǀa donc s'intĠresser audž
APPORT DE CONNAISSANCES !
les ossatures des constructions ne sont pas toujours visibles. Les ossatures peuvent être masquées par
l'ENVELOPPE ou par certains EYUIPEMENTS. Certains composants remplissent plusieurs fonctions.De manière générale, les structures (ou ossatures) sont constituées de plusieurs types de composants :
- UNE LIAISON AU SOL (LES FONDATIONS) : ces éléments servent à relier la structure au sol. Les
ces ĠlĠments supportent les utilisateurs de l'ouǀrage et ses actiǀitĠs supportent les éléments porteurs horizontaux et les relient aux fondations - DES ELEMENTS DE CONTREVENTEMENT " DIAGONAUX » (des haubans inclinés, croix de pas de contreventements visibles. UNE STRUCTURE COMPORTE DES FONDATIONS ET DES PORTEURS,ELLE EST GENERALEMENT CONTREVENTEE
L'OSSATURE N'EST PAS TOUJOURS VISIBLE
Question 15. Identifier ci-dessous les fondations, les porteurs horizontaux et verticaux, les contreventements
STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 11/ 13PARTIE 5: MODELISER LES STRUCTURES PORTEUSES
On ǀa maintenant chercher ă simplifier l'Ġtude des structures en crĠant des modğles simplifiés.
APPORT DE CONNAISSANCES !
contraintes esthétiques. Pour comprendre le fonctionnement des ossatures, et prévoir leurcomportement, il faut simplifier les Ġtudes en modĠlisant la structure rĠelle par une structure d'Ġtude
simplifiée.Edžemple d'un ouǀrage rĠel compledže
Edžemple d'un modèle simplifiĠ d'un bątiment On va chercher à décomposer la structure complexe en composants de géométrie simpleségalement les liaisons entre ces différents composants (liaisons avec ou sans mouvements possibles).
dans un plan ou dans l'espace. Quelques exemples sont donnés ci-dessous : des barres : composants de forme longiligne des arcs des surfaces cintrées ou non, dans un ou plusieurs plansUNE STRUCTURE TRIDIMENTIONNELLE EST ETUDIEE
DANS L'ESPACE ET PAR PROJECTION DANS PLUSIEURS PLANS. STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 12/ 13Question 16. Proposer une modélisation plane de la structure métallique 3D dans 3 plans perpendiculaires, par
des modèles à barres. Dessiner les schémas des modèles.Modélisation en plan (vue de dessus)
Modélisation en vue de coté Modélisation en vue de faceQuestion 17. Proposer une modélisation plane de ces structures réelles dans un plan judicieusement choisi.
Dessiner les schémas des modèles.
FaceCoté
STI2D - SSI : Comportement des structures TD1 Analyser les constructions C.D. Formation académie Nancy-Metz- Mai 2012 13/ 13SYNTHESE : A RETENIR !
L'analyse fonctionnelle consiste ă identifier ă l'aide de verbes : - la fonction principale de tout ou partie d'une construction (peut ġtre composĠe de fonctions élémentaires) de nouvelles fonctions, ou caractéristiques. Les fonctions et objectifs de performance sont définis dans un document nommé " le cahier des charges de la construction ».Il peut arriver qu'une partie du cahier des charges évolue pendant la conception de l'ouǀrage, au
regard de nouvelles informations ou prises en compte.protection vis-à-ǀis de l'enǀironnement, et des équipements qui remplissent diverses fonctions.
D'autres systèmes (robots, véhicules, espèces vivantes) comportent des ossatures, enveloppes et
équipements (ou organes). L'homme n'inǀente pas tout, il copie aussi les réussites de la nature. C'est le
biomimétisme.les structures (ou ossatures) sont généralement constituées de plusieurs types de composants :
Une liaison au sol (les fondations)
Des éléments de contreventement " diagonaux »Une structure porteuse tridimensionnelle est étudiée dans l'espace et par projection dans plusieurs
plans. (au moins 2 ou 3).