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CAPLPCONCOURS EXTERNE
EFE GIB 1
ANALYSE D’UN PROBLÈME TECHNIQUE
SECTION : GÉNIE INDUSTRIEL
Option : BOIS
SESSION 2015
Durée : 4 heures
Dans le cas où un(e) candidat(e) repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il (elle) le signale très lisiblement sur sa copie, propose la correction et poursuit l’épreuve en conséquence.
De même, si cela vous conduit à formuler une ou plusieurs hypothèses, il vous est demandé de la (ou les) mentionner explicitement.
NB : La copie que vous rendrez ne devra, conformément au principe d’anonymat, comporter aucun signe distinctif, tel que nom, signature, origine, etc. Si le travail qui vous est demandé comporte notamment la ���������� ������� ��� ������� ������������������������ ������������������� ���������������
MINISTÈREDE L’ÉDUCATIONNATIONALE, DE
L’ENSEIGNEMENTSUPÉRIEUR ET DELA RECHERCHE
Calculatrice électronique de poche – y compris calculatrice programmable, alphanumérique ou à écran graphique – à fonctionnement autonome, non imprimante, autorisée conformément à la circulaire n° 99-186 du 16 novembre 1999.
L’usage de tout ouvrage de référence, de tout dictionnaire et de tout autre matériel électronique est rigoureusement interdit.
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CAPLP CONCOURS EXTERNE ET CAFEP GENIE INDUSTRIEL BOIS Session 2015
Analyse d’un problème technique Page 1 sur 24
Etude d’une maison ossature bois passive
• Sujet (mise en situation et questions à traiter par le candidat) o Mise en situation page 2 o Partie I (40min) page 2 o Partie II (1h00) page 3 o Partie III (1h10) page 4 o Partie IV (1h10) page 6
• Documents techniques pages 7 à 20 • Documents réponses pages 21 à 24
� Le sujet comporte quatre parties indépendantes qui peuvent être traitées dans un ordre indifférent.
� Les documents réponses DR1 à DR4 (pages 21 à 24), complétés ou non, seront à rendre avec les feuilles de copie.
� Rédiger sur feuilles de copie quand il n’est pas précisé de compléter un document réponse.
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CTournez la page S.V.P.
CAPLP CONCOURS EXTERNE ET CAFEP GENIE INDUSTRIEL BOIS Session 2015
Analyse d’un problème technique Page 2 sur 24
Mise en situation
L’étude porte sur la construction d’une maison à ossature bois passive répondant au standard « Passivhaus », à proximité de Clermont-Ferrand. L’ensemble de la réalisation du projet est confié à une entreprise de construction de maisons individuelles à structure bois. Elle dispose du projet architectural définit par la maîtrise d’œuvre.
Comme chargé d’affaires au sein de cette entreprise, il vous est demandé de conduire l’étude technique de la conception à la préparation du chantier, en proposant des solutions compatibles avec les études mécaniques et thermiques, abordées dans les thèmes suivants :
� Partie I : Adaptation du projet aux contraintes règlementaires, � Partie II : Etude mécanique de la structure, � Partie III : Conception de solutions techniques, � Partie IV : Préparation et organisation de chantier.
Description de la structure
- infrastructure en béton banché (zone de sismicité 3), - mur extérieur du rez-de-chaussée et de l’étage :
o mur en ossature bois passif pour la partie habitation, o mur en ossature bois isolé pour le garage, o mur en bbm (parpaing) pour tout le mur mitoyen en façade ouest,
- plancher haut du rez-de-chaussée : solivage bois, - charpente industrielle et traditionnelle :
o Charpente industrielle pour la partie salon et étage, o Charpente traditionnelle en douglas C18 pour le garage et le porche
d’entrée, - couverture en tuiles à emboitement double type "Omega 13".
Partie I : Adaptation du projet aux contraintes règlementaires
Lors du dépôt de demande du permis de construire, le projet architectural doit respecter les obligations règlementaires. Il est nécessaire de faire les vérifications adéquates et d’apporter des propositions de modification le cas échéant.
Question 1 : L’évolution réglementaire fait apparaitre plusieurs types de surface. Expliquer la différence entre la surface plancher SP et la surface hors œuvre nette de la réglementation thermique SHONRT.
Question 2 : La réglementation thermique RT2012 impose d’avoir une surface d’ouverture Sw suffisante tel que Sw � SP/6. Vérifier que le projet architectural respecte cette condition.
Voir DT1 à 4 Voir DT5
CAPLP CONCOURS EXTERNE ET CAFEP GENIE INDUSTRIEL BOIS Session 2015
Analyse d’un problème technique Page 3 sur 24
Question 3 : Quelle conséquence, le respect de la règlementation thermique RT2012 a-t-elle sur la surface d’ouverture du salon? Justifier en quoi cette disposition technique est contraignante pour le confort d’été dans cette pièce de faible profondeur. Proposer une solution.
Question 4 : Le permis de construire doit être conforme au plan local d’urbanisme PLU. Vérifier que le projet architectural respecte les obligations règlementaires d’emprise de volume.
Partie II : Etude mécanique de la structure
Afin de pouvoir dimensionner la structure du garage aux normes de calcul en vigueur (eurocodes), il est nécessaire de déterminer les charges s’appliquant sur la panne de la partie garage.
Situation géographique - Région de neige : A2, - Altitude du site : 350 m, - Situation orographique :
o coefficient d'exposition (Site normal) et thermique: Ce=1,0 et Ct = 1, o dispositifs de retenu de neige : non, o région de vent : 2, o catégorie de terrain : Bocage dense IIIb, o type d'obstacles constituant l'orographie : aucun, terrain plat.
Question 5 : Après avoir justifié la région de neige, déterminer la charge de neige normale S (hors accumulation) sur le toit du garage en partie courante (pente de 35%).
Question 6 : Déterminer le vent maximum en pression W+ et en dépression W- sur la toiture.
Données techniques - poids de la toiture (double litelage, chevron, panne, isolant, …) : 1,05 kN·m²rampant., - entraxe des pannes déversées : 1,15 m horizontal, - entraxe des fermes : 3,50 m, - panne 75x200 mm C18,
- formulaire de résistance des matériaux : 8
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Question 7 : Définir la modélisation mécanique et le modèle de chargement de l’ensemble des efforts sur cette panne.
Question 8 : La combinaison dimensionnante à l’Eurocode 5 est sous ELU-STR SG ⋅+⋅ 5,135,1 . Vérifier en flexion la section de la panne.
Voir DT7
Voir DT8
Voir DT1 à 4 Voir DT6
Voir DT9
Voir DT1 à 4
Voir DT4
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CAPLP CONCOURS EXTERNE ET CAFEP GENIE INDUSTRIEL BOIS Session 2015
Analyse d’un problème technique Page 4 sur 24
Par la suite, on se propose de valider l’étude mécanique de la poutre en lamellé-collé (L.C.) du plancher de l’étage.
Question 9 : Justifier la nécessité de vérifier cette poutre en lamellé-collé. Expliquer la forme du chargement retenue pour l’étude.
Question 10 : D’après le diagramme de l’effort tranchant V(x), tracer le diagramme du moment fléchissant M(x). Conclure sur la forme de la déformée y(x).
Question 11 : Déterminer la section de la poutre GL24h pour une lamelle de 40x140 mm. Puis, proposer une solution pour la jonction avec le mur sous forme de croquis détaillé et avec assembleurs.
Partie III : Conception de solutions techniques
On cherche à concevoir l’enveloppe en respectant les contraintes liées au label « Passivhaus » et en traitant les points singuliers.
Composition du dallage - tout-venant 20 cm, - lit de sable, - dalle béton 15 cm, - isolant, mousse PU 8 cm, - chape anhydre avec PER 6 cm, - carrelage.
Composition des murs passifs de ce projet - enduits (15 mm) à l’extérieur :
o revêtement étanche à la pluie, o tramage collé pour faire l’uniformité et la continuité du support,
- isolation extérieure (60 mm), - montants d’ossature 45x200 mm, - isolant : laine de verre semi-rigide deux couches de 100 mm, - voile travaillant (12 mm) servant de frein-vapeur,- doublage technique : laine de bois 100 mm et ossature de doublage, - plaque de plâtre de type BA13 à l’intérieur.
Composition du plancher - solivage 75x200 mm, - liaison avec le mur : à définir, - diaphragme OSB3 16 mm, - isolant, mousse PU 4 cm, - chape anhydre avec PER, - carrelage.
Sur DR1
Sur DR1
Voir DT3 à 4
Voir DR1Voir DT9
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Analyse d’un problème technique Page 5 sur 24
Question 12 : D’après le descriptif sommaire du mur et du dallage, proposer un détail légendé et coté de la liaison "mur/dallage isolé", faisant apparaître les assemblages.
Question 13 : D’après le descriptif sommaire du plancher, proposer un détail de jonction du solivage sur le mur, tout en respectant la continuité de l’étanchéité à l’air.
On cherche à vérifier la performance énergétique de la solution retenue.
Performance thermique - composants du mur:
o enduits (15 mm) à l’extérieur : � = 1,75 W·m-1·K-1, o isolation extérieure (60 mm) : � = 0,032 W·m-1·K-1, o montants d’ossature 45x200 mm : � = 0,12 W·m-1·K-1, o isolant : laine de verre semi-rigide 2x100 mm : � = 0,034 W·m-1·K-1, o voile travaillant (12 mm) servant de frein-vapeur : � = 0,15 W·m-1·K-1, o doublage technique laine de bois 100 mm : � = 0,04 W·m-1·K-1, o ossature de doublage (pont thermique linéique négligé pour cette étude), o plaque de plâtre de type BA13 à l’intérieur : � =1,35 W·m-1·K-1,
- composants du plafond des combles:o isolant : laine de verre soufflée 250 mm : � = 0,045 W·m-1·K-1, o frein-vapeur, o doublage technique laine de bois 100 mm : � = 0,04 W·m-1·K-1, o plaque de plâtre de type BA13 à l’intérieur : � =1,35 W·m-1·K-1,
- échange superficiel d’une paroi verticale : rse + rsi = 0,04 + 0,13 = 0,17 m2·K·W-1, - échange superficiel d’une paroi horizontale : rse + rsi = 0,10 + 0,10 = 0,20 m2·K·W-1, - ratio surface :
o flux traversant en face de la laine de verre 76,4% de la surface du mur, o flux traversant en face d’un montant 23,6% de la surface du mur,
- préconisation du bureau d’étude thermique BETh, o coefficient de déperdition surfacique du mur UP = 0,14 W·m-2·K-1.
Question 14 : D’après la composition du mur, calculer la résistance thermique du mur RP. Déterminer le coefficient de déperdition surfacique du mur UP.
Question 15 : Comparer le résultat avec la solution du bureau d’étude thermique BETh, puis conclure sur la déclaration du permis de construire.
Pour approcher une construction passive, le client souhaite avoir en comble le coefficient de déperdition surfacique UP = 0,10 W·m-2·K-1.
Question 16 : D’après le descriptif du plafond, recalculer l’épaisseur de l’isolant en vrac pour répondre à ce nouveau besoin. Cette augmentation de l’épaisseur entraine un surpoids. Enoncer les préconisations à prévoir.
Sur DR2
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Analyse d’un problème technique Page 6 sur 24
Afin de respecter le label « Passivhaus », le bureau d’études de l’entreprise doit effectuer un choix entre deux types de matériaux, le Placoplatre (BA13) et le Fermacell. Pour faire une analyse de l’incidence de ce choix, il vous est demandé d’effectuer un comparatif de leur fiche « FDES ».
Question 17 : Donner la signification du sigle « FDES ». Proposer une analyse comparative entre Placoplatre et Fermacell, en ciblant directement les valeurs représentatives des fiches FDES "Placoplatre" et "Fermacell". Justifier le choix du matériau retenu.
Partie IV : Préparation et organisation de chantier
Afin de poursuivre dans la démarche de l’entreprise vers le développement durable, le directeur de votre entreprise vous demande comment devront être gérés les déchets sur le chantier (dont le panneau précédemment choisi) et quelles seront les bennes à mettre en place en fonction des matériaux utilisés sur le chantier.
Question 18 : Quels sont les différents types de déchets à trier ? Citer le nombre, le nom des bennes et la nature des matériaux associés à chacune d’entre elles.
Votre entreprise est dans une démarche de qualité. Cette étude se fera uniquement sur la fenêtre en trapèze du garage.
Composition des murs isolés du garage de ce projet - enduits (15 mm) à l’extérieur :
o revêtement étanche à la pluie, o tramage collé pour faire l’uniformité et la continuité du support,
- isolation extérieure (30 mm), - montants d’ossature 45x145 mm, - isolant : laine de verre semi-rigide 140 mm, - voile travaillant (12 mm) servant de frein-vapeur.
Question 19 : Rédiger la notice de pose de la menuiserie du garage. Pour compléter les informations, proposer un détail de la jonction avec la structure en respectant l’étanchéité à l’air et à l’eau.
L’entreprise est amenée à se développer dans le petit collectif et à répondre à des appels d’offres en marché public. Pour cela, elle fourni un plan particulier de la sécurité et protection santé PPSPS au coordinateur de la sécurité et protection santé SPS conformément au plan global de coordination PGC. Afin de répondre à ce type de document et d’améliorer la sécurité, l’entreprise développe des fiches PPSPS.
Question 20 : Définir le mode opératoire de la pose de la fermette en partie étage. Analyser les risques professionnels et proposer une sécurité adaptée. Pour cela, compléter la fiche PPSPS : pose de fermette.
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