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Chap1 : Génie mécanique et métallurgie
Définitions :
Le génie mécanique désigne l'ensemble des connaissances liées à la mécanique, au sens physique (sciences des
mouvements) et au sens technique (étude des mécanismes). Ce champ de connaissances va de la conception d'un
produit mécanique au recyclage de ce dernier en passant, bien sûr par la fabrication, la maintenance, etc.
La mécanique est une branche de la physique dont l'objet est l'étude du mouvement, des déformations ou des états
d'équilibre des systèmes physiques. Cette science vise à décrire les mouvements de différentes sortes de corps,
depuis les particules atomiques avec la mécanique quantique, jusqu'aux galaxies avec la mécanique céleste.
Disciplines du génie mécanique :
Conception de produit : analyse fonctionnelle, dessin industriel, conception assistée par ordinateur.
Mécanique : statique, cinématique, dynamique, résistance des matériaux.
Mécanique appliquée au bâtiment : calcul de la thermodynamique des édifices, domotique,
électricité, préparation des plans et devis, surveillance des travaux, contrôle des prix, CAO.
Construction mécanique : dimensionnement et calcul d'éléments standards (roulements à bille, vérins,
moteurs, etc.).
Service industrialisation : Fabrication assistée par ordinateur (FAO)
Production : Procédé de production.
Maintenance : GMAO.
Recyclage
La conception de produit : désigne les efforts collectifs destinés à créer des biens ou des services, des
objets, des équipements, des techniques, qui sont différents de ceux existants et qui répondent aux besoins
collectifs et nouveaux. Dans le monde industriel, la conception de produit consiste à inventer, développer et
commercialiser sur un marché, un bien ou un service nouveau.
Analyse fonctionnelle : est une démarche qui « consiste à rechercher et à caractériser les fonctions offertes
par un produit pour satisfaire les besoins de son utilisateur. »
La démarche est généralement conduite en mode projet et peut être utilisée pour créer (conception) ou
améliorer (reconception) un produit.
L'objet visé par la démarche peut être un objet, un matériel, un processus matériel ou vivant, une
organisation, un logiciel, etc.
Les besoins sont de toute nature et sont exprimés de façon individuelle ou collective, objective ou
subjective, avec des degrés de justification disparates.
La ou les fonctions étudiées sont également diverses : fonctions de service, fonctions d'évaluation,
fonctions de traitement
Le cadre de l'étude doit être aussi pris en compte : contraintes ou variables déduites de
l'environnement, la réglementation, des usages, etc.
Le dessin technique ou dessin industriel est un langage figuratif pour la représentation, la
communicationtechnique, la conception et l'analyse systémique. Il est utilisé principalement en génie
mécanique, génie électrique, (bureau d'études, bureau des méthodes), en génie civil (architecture) ainsi qu'en
électronique pour la représentation des différentes composantes et de leur structure. Il s'agit d'un ensemble
de conventions normalisées pour représenter des objets (produits) et constructions (structures, édifices); ces
conventions assurent que le produit ou la construction représenté est tel qu'imaginé par le concepteur.
La conception assistée par ordinateur (CAO) comprend l'ensemble des logiciels et des techniques de
modélisation permettant de concevoir, de tester virtuellement – à l'aide d'un ordinateur et des techniques de
simulation numérique – et de réaliser des produits manufacturés et les outils pour les fabriquer. On confond
souvent CAO et DAO (dessin assisté par ordinateur) : la CAO n'a pas pour fonction première l'édition du
dessin. Il s'agit d'un outil informatique souvent lié à un métier, fonctionnant en langage dit objet, et
permettant l'organisation virtuelle de fonctions techniques. Cela permet ensuite la simulation de
comportement de l'objet conçu, l'édition éventuelle d'un plan ou d'un schéma étant automatique et accessoire.
En DAO, un trait est un trait et le logiciel ne permet pas l'interprétation technique de l'ensemble.
La construction mécanique est l'ensemble des activités, méthodes et techniques liées à la fabrication de
machines et mécanismes. Le premier moulin à eau remonterait au Ve siècle av. J.-C., et l’on se perd en
hypothèses sur l’invention de la roue — son histoire effective ne débute qu'à l'ère moderne. Au XVIIe,
l’invention de l’Anglais Newton donne le coup d’envoi d’une approche raisonnée de la construction
mécanique, mais ce n’est qu’au XIXe, avec l’Allemand Wöhler, que le génie mécanique prend tout son
essor.
La construction mécanique reste au cœur de l’industrie, tant d’un point de vue historique (jusqu’aux années
1950, la conception de produits industriels est essentiellement perçue au travers de la « mécanique ») que
d’un point de vue structurel (si diverses soient les technologies, la conception d’un produit industriel restera
toujours tributaire de considérations liées à la résistance mécanique).
Le calcul de mécanique générale (Newton) permet de connaître les actions mécaniques extérieures à tout ou partie d’un système mécanique, tandis que le calcul de mécanique appliquée, associé à la connaissance de la résistance des matériaux (Wöhler) permet d’en vérifier la sécurité. On distingue dans la construction mécanique: les procédés de fabrication, les méthodes et les éléments d'assemblages, les actionneurs, les éléments de transmission.
Le service industrialisation ou tout simplement l'industrialisation désigne dans l'industrie le service
chargé de mettre en œuvre les actions nécessaires pour permettre la fabrication en série des prototypes créés
par le bureau d'étude ou le service R&D. Souvent regroupé avec le bureau des méthodes, leurs tâches sont
néanmoins distinctes. En génie industriel, l'industrialisation désigne le processus (souvent organisé en mode
projet) de transfert du processus de création de l'offre au processus de réalisation de l'offre.
L'industrialisation définit à partir d'un dossier d'étude stabilisé par le Bureau d'étude l'ensemble des moyens
de fabrication et des ressources pour la production. Dans la grande majorité, le travail consiste à utiliser au
mieux les outils existants, mais la recherche de nouvelle technologie est aussi dépendante du service
industrialisation.
En mécanique, on peut citer la définition de la chaîne d'usinage, le choix des outils, plaquettes et vitesses de
coupe, éventuellement la programmation des machines-outils.
Le but de la Fabrication Assistée par Ordinateurou FAO est d'écrire le fichier contenant le programme de pilotage d'une machine-outil à commande numérique. Ce fichier va décrire précisément les mouvements que doit exécuter la machine-outil pour réaliser la pièce demandée. On appelle également ce type de fichiers : programme ISO ou blocs ISO.
Étapes (de la CAO à la Machine-Outil) :
Modélisation 3D Élaboration des parcours-outils Génération du programme de commande numérique Simulation d'usinage Transfert vers la machine-outil à commande numérique
La gestion de la production est l'ensemble des activités qui participent à la conception, la planification des ressources (matérielles, financières, ou humaines), leur ordonnancement, l'enregistrement et la traçabilité des activités de production, le contrôle des activités de production de l'entreprise. Pour mener à bien ces différentes tâches, les entreprises s'aident d'outils informatiques, de la gestion de la production assistée par ordinateur aux progiciels de gestion intégrés : PGI ou ERP en passant par la supervision.
Un logiciel de GPAO, Gestion de la production assistée par ordinateur, est un programme modulaire de
gestion de production permettant de gérer l'ensemble des activités, liées à la production, d'une entreprise
industrielle :
Gestion des stocks et des achats
Gestion de commandes
Gestion des produits engendrés par ces commandes
Gestion des articles entrant dans la fabrication de ces produits et de leurs nomenclatures-gammes
Gestion des ressources par familles (financières, matérielles et humaines)
Création et gestion du planning de fabrication
Expédition des produits
Facturation
Un procédé est une méthode, une technique utilisée pour la réalisation d'une tâche, ou la fabrication d'un
matériau ou d'un produit fini. En qualité totale, un procédé est une activité humaine ayant des éléments
d'entrées (matières premières ou personnes) et des éléments de sorties (produits finis ou personnes). Il y a
donc bien transformation d'objets ayant certaines caractéristiques en objets en possédant d'autres.
La métrologie est la science de la mesure. Elle définit les principes et les méthodes permettant de garantir et
maintenir la confiance envers tout processus de mesure. Il s'agit d'une science transversale qui s'applique
dans tous les domaines où des mesures sont effectuées.
Le contrôle qualité est un aspect de la gestion de la qualité. Le contrôle est une opération destinée à
déterminer, avec des moyens appropriés, si le produit (y compris, services, documents, code source) contrôlé
est conforme ou non à ses spécifications ou exigences préétablies et incluant une décision d'acceptation, de
rejet ou de retouche1.
La maintenance vise à maintenir ou à rétablir un bien dans un état spécifié afin que celui-ci soit en mesure
d'assurer un service déterminé1. La maintenance regroupe ainsi les actions de dépannage et de réparation, de
réglage, de révision, de contrôle et de vérification des équipements matériels (machines, véhicules, objets
manufacturés, etc.) ou même immatériels (logiciels).
La gestion de maintenance assistée par ordinateur (souvent abrégée en GMAO) est une méthode de gestion
assistée d'un logiciel destiné aux services de maintenance d'une entreprise afin de l'aider dans ses activités. Tous les
secteurs d'activité qui ont des équipements à maintenir sont potentiellement concernés par l'exploitation d'un
outil de GMAO. On peut ainsi citer les secteurs :
de l'industrie (automobile, pharmaceutique, etc.),
de la production, de la maintenance corrective et préventive,
de l'énergie (gaz, pétrole, électricité, etc.),
des transports (routier, ferroviaire, aérien, transports publics, etc.),
médicaux (hôpitaux, cliniques, etc.),
des collectivités locales (communauté urbaine, agglomération, aéroport, etc.),
des travaux publics,
des télécoms (gestion des équipements réseau),
Le recyclage est un procédé de traitement des déchets (déchet industriel ou ordures ménagères) qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui composaient un produit similaire arrivé en fin de vie, ou des résidus de fabrication.
La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs élaborations, leurs propriétés, leurs traitements. Par extension, on désigne ainsi l’industrie de la fabrication des métaux et des alliages, qui repose sur la maîtrise de cette science.
Les activités :
La métallurgie recouvre un éventail d'activités industrielles :
l'extraction du minerai et sa première transformation (minéralurgie),
le recyclage des métaux ;
la fonderie (hauts-fourneaux et affinage) ;
la fabrication de produit brut par les laminoirs ;
la transformation des produits bruts en produits semis-finis ;
la fabrication de matériel et de produits finis pour l'industrie, le bâtiment et le transport.
Trois spécialités :
L'industrie de la métallurgie s'est organisée en trois spécialités principales. Chacune demande une
spécialisation différente des deux autres. Il y a, d'une part, la métallurgie du fer et, d'autre part, celle des
métaux non ferreux, lesquels se divisent en métaux précieux, comme l'or, et non-précieux, comme
l'aluminium :
la production d'acier et des alliages ferreux (sidérurgie) ;
la production des métaux non ferreux et non précieux ;
la production des métaux précieux.
La construction aéronautique regroupe les métiers de la conception, de la fabrication et de la commercialisation des
aéronefs, tels les avions ou les hélicoptères. Elle est une des activités du secteur aéronautique et spatial.
La plasturgie est l'industrie de transformation des matières plastiques. Le terme est dérivé de « plastique », associé
au suffixe « -urgie » (du grec -ourgos, de ergon : travail, production). La plasturgie occupe une place croissante dans
les industries mécaniques. Les caractéristiques et les performances techniques de ces matériaux de synthèse
trouvent en effet de nombreuses applications dans l’automobile, l'électronique, les biens de consommation, etc. Les
plastiques moulés ou injectés sont désormais omniprésents dans les carrosseries des voitures, les mécanismes des
jouets et les appareils électroménagers.
Les métiers en GM et métallurgie :
L’industrie mécanique évolue plus vite que l’image qu’elle donne d’elle. C’est pourquoi ce secteur porteur, qui a
parfaitement intégré les technologies de pointe, manque chroniquement de candidats, notamment dans le domaine
de la transformation des métaux.
En France par exemple les entreprises de la mécanique interviennent dans 3 principaux domaines d'activité :
la transformation des métaux en plaques, tubes, éléments pour alimenter l’industrie (45,7 % des
entreprises) ;
la production et la maintenance des équipements industriels et agricoles : machines-outils,
citernes, ensileuses, etc. (45,2 %) ;
la fabrication de matériel de précision (9.1 %).
Plus de 9 entreprises de la mécanique sur 10 emploient entre 10 et 250 salariés.
Soudeurs, chaudronniers, techniciens d’usinage, automaticiens, contrôleurs qualité ou encore technico-
commerciaux sont parmi les profils les plus demandés en mécanique. Selon la FIM, " on voit aussi émerger
de nouveaux métiers tels que les concepteurs de solutions globales et les coordinateurs d'équipes éclatées
géographiquement, culturellement, et juridiquement (acheteurs, chefs de projets, etc.). Les besoins en
ingénieurs spécialisés et pointus dans leur discipline (mécatronique, métrologie, etc.) augmentent
également".
Les métiers de la transformation des métaux :
Avant de devenir un élément mécanique constitutif du moteur d’un scooter ou du mécanisme d’une montre,
le métal doit être étiré, découpé, transformé, embouti, soudé, traité…
Chaudronnier ; Métallier ; Mouleur-noyauteur; Opérateur d'usinage sur machine à commande numérique ;
Soudeur ; Technicien de forge ; Technicien en traitement de surface ; Tôlier ;
Les métiers de l’équipement industriel :
Sans machines-outils, pas de production ! Qu’elles coupent, percent, usinent, assemblent, emballent… les
machines industrielles intègrent toutes désormais les technologies numériques. La fabrication de machines
agricoles et forestières, de machines de formage des métaux et de machines-outils. A ceci s’ajoutent tous
ceux dont le rôle est d’installer et de maintenir en bon état de marche ces installations.
Construction mécanique, agroalimentaire, chimie, électricité-électronique ou aéronautique : toutes les entreprises industrielles utilisant des machines dans leur processus de production ont recours à des agents de maintenance en mécanique.
Agent de maintenance en mécanique industrielle ; Dessinateur en construction mécanique ; Electromécanicien d'entretien ; Ingénieur en mécanique ; Mécanicien-affûteur ; Mécanicien-outilleur ; Mécanicien réparateur en matériel agricole ; Monteur-agent de maintenance d'ascenseurs ; Monteur metteur au point ; Technicien en automatismes ; Technicien en mécanique ;
Les métiers de la mécanique de précision :
La conception et la fabrication de matériel de précision pour l’horlogerie, l’optique ou encore la médecine constitue une niche dans le vaste secteur de l’industrie mécanique. La tendance étant à la miniaturisation des équipements, cette spécialité a néanmoins de beaux jours devant elle.
Décolleteur ; Horloger ; Microtechnicien ; Métrologue ; Technicien en optique de précision ;
Les métiers de la métallurgie et de la plasturgie.
Chap2 : Génie maritime
Le terme Génie Maritime désigne une discipline qui s’intéresse principalement aux plages, aux estuaires et aux ports,
mais aussi aux structures fixes en mer (en particulier pour l’exploitation pétrolière « offshore »). La conception de
structures flottantes ou de navires de toutes sortes relève aujourd'hui de l'architecture navale.
Soutenu par un développement constant du transport maritime mondial et de l’exploitation des sources d’énergie en mer, le génie maritime se caractérise par l’élaboration de produit à haute valeur ajoutée. Avec ses sous-systèmes et ses interfaces, une structure en mer fixe ou mobile est l’exemple par excellence de systèmes pour lesquels on forme des ingénieurs : un ensemble complexe nécessitant innovation et techniques de pointe et alliant à la fois un bagage conceptuel poussé et une approche système. Le Génie Maritime peut englober diverses spécialités comme : système de transport, ingénierie des énergies offshore,
développement durable, recyclage, environnement, … qui fournissent une connaissance opérationnelle du Génie Maritime, que ce soit pour la conception de systèmes de transport ou l’exploitation des ressources énergétiques. Il apporte les compétences permettant de gérer tous types de systèmes complexes en mer.
Le saviez-vous :
90 % du transport mondial se fait par voie maritime. 30 % des hydrocarbures consommés sont issus de zones maritimes.
20 % de l’énergie devra être issue de sources renouvelables en 2020
Génie maritime antique :
C’est à Vitruveun architecteromain qui vécut au Ier siècle av. J.-C. qu’on doit, un des rares ouvrages traitant du génie maritime antique. Ce texte a fait l’objet de diverses analyses par des ingénieurs maritimes modernes. Vitruve décrit trois méthodes de construction des brise-lames, des jetées et quais. Un brise-lames ou digue est une construction du type digue ou jetée (môle), établie devant un port, une zone
aménagée, une plage ou un littoral vulnérable à l'érosion, pour les protéger en cas de mauvais temps et grosses
vagues.
Génie maritime moderne
On distinguera le génie maritime militaire et le génie maritime civil.
Le génie maritime militaire est, le service de construction des vaisseaux de la marine nationale (sous-marins, porte-avions, bases militaires sous-marines, tout types de bateaux armés ou non, …).
L’ingénieur maritime civil moderne est un ingénieurgénie civil spécialisé en génie maritime. Les aménagements côtiers concernent une large gamme de structures : digues portuaires, quais, chenaux d’accès, dragages, épis de protection des plages et tous autres systèmes de protection contre l’érosion. Ces aménagements visent la mise en valeur des zones côtières urbaines, touristiques, industrielles, mais aussi les zones humides autour des estuaires et des lagunes. L’ingénieur maritime est soucieux des aspects environnementaux des ouvrages qu’il conçoit : les études d’impact sur l’environnement, et plus généralement les options d’aménagement du territoire, font partie de ses responsabilités.
PERSPECTIVES :
Navires rapides, porte-avions, paquebots, sous-marins, drones, méthaniers, éoliennes offshores, hydroliennes,
houlomoteurs... une structure en mer est résolument un produit de haute technologie. Pour rester compétitives dans un contexte de forte concurrence internationale et pour faire face aux besoins croissants en énergie, les entreprises du secteur maritime sont amenées à développer des produits innovants. Ces exigences expliquent que l’industrie maritime soit devenue une branche de technologie de pointe qui fait appel à des compétences spécifiques et de haut niveau dans tous les domaines : technique, juridique, économique, réglementaire.
MÉTIERS :
Cette formation offre de nombreuses carrières dans la construction navale civile ou militaire, le secteur de l’offshore pétrolier ou encore celui des énergies marines renouvelables, que ce soit dans les métiers de la
certification, dans une société d’ingénierie, en cabinet d’architecte, chez un armateur, des consultants, une société de courtage, etc.
Le spectre entier des métiers de l’ingénierie est ouvert : R&D, bureau d’études, production, logistique, maîtrise d’œuvre, courtage, commercial, etc.
Ingénieur maritime :
Un ingénieur maritime est un ingénieurgénie civil spécialisé dans les aménagements côtiers.
L’ingénieur maritime est soucieux des aspects environnementaux des ouvrages qu’il conçoit : les
études d’impact sur l’environnement, et plus généralement les options d’aménagement du territoire,
font partie de ses responsabilités.
L’ingénieur maritime est impliqué dans les projets d'ingénierie à partir de la phase de conception,
jusqu’à la phase de réalisation, soit en tant que constructeur (dans une entreprise de BTP) soit en tant
que maître d’œuvre (supervision des travaux effectuée par un consultant) pour le compte du maître
d’ouvrage.
Les principaux outils de l’ingénieur maritime sont le calcul de structure, la modélisation numérique
et la modélisation physique (modèles réduits). Il s’appuie aussi largement sur les codes de
dimensionnement des structures.
L’ingénieure maritime; peut aussi avoir pour tâches de planifier, concevoir et d’élaborer des navires et
autres structures flottantes (telles que des plates-formes de forage ou la structure de quais ou d'installations
d'accostage), des systèmes maritimes (systèmes de coque, systèmes de propulsion, machinerie de navire,
systèmes électriques, systèmes de distribution de l’air, systèmes électromécaniques et autres équipements
connexes d’un navire. Tu auras également à gérer les opérations de production, les ressources humaines,
financières et matérielles affectées au projet sur le chantier. Egalement responsable de planifier et de
superviser les travaux d’entretien, de réparation des navires ou de leurs systèmes navals.
QUALITÉS ET APTITUDES NÉCESSAIRES :
- Aptitudes pour les mathématiques, les sciences et le dessin technique
- Esprit d’analyse et méthodique pour analyser un problème de fabrication ou de conception et
tenter de le résoudre
- Sens des responsabilités car tu seras responsable du personnel et des autres ressources d’un
département de production
- Minutie, précision et souci du détail car tu auras à concevoir des produits qui devront pas
comporter d’erreurs
- Sens de l’observation et curiosité scientifique pour proposer tes idées en conception mécanique
- Créativité, imagination et ingéniosité pour concevoir des produits de qualité
- Aimer travailler en équipe et leadership pour réussir à réaliser de façon efficace des projets, tu
devras collaborer avec des techniciens et d’autres ingénieurs
- Bonne connaissance en informatique car tes tâches d’analyse et de conception seront effectuées
par ordinateur
PROFESSIONS APPARENTÉES :
- Consultant(e) maritime
- Ingénieur(e) designer d’équipements ou véhicules maritimes
- Officier du génie des systèmes de marine (Forces armées)
- Officier du génie des systèmes de combat maritimes (Forces armées)
EMPLOYEURS POTENTIELS :
- Chantiers navals (Davie, Groupe Verreault, Groupe Évolution, etc)
- Compagnies maritimes
- Entreprises spécialisées en travaux sous-marins (Groupe Océan, etc)
- Firmes d’ingénieurs-conseils (SNC, Genium, VFP ingéniérie, etc)
- Firmes de consultants maritimes
- Forces armées canadiennes (postes civils ou militaires), voir aussi la Réserve navale
- Gouvernement du Canada : carrières en sciences et technologies, Conseil national de recherches Canada,
Transports CanadaRecherche et développement pour la Défense Canada
- Manufacturiers d'embarcations nautiques
- Sociétés de classification internationales
PERSPECTIVES D’AVENIR :
Il y a de bonnes possibilités dans le domaine de la gestion de travaux maritimes comme les barrages, les
ponts, les quais, etc. Dans le domaine de fabrication des produits maritimes (bateaux de plaisance et les
motomarines, par exemple), les possibilités sont également bonnes. Par contre, le domaine de la conception
navale est beaucoup plus difficile d’accès et ce partout dans le monde.
Architecture navale :
L'architecture navale est l'art de concevoir des structures navigantes maritimes et fluviales, pouvant se
déplacer sur l'eau et sous l'eau, dont principalement tous les types de bateaux et navires. Dans sa conception
moderne, l'architecture navale relève de deux grands domaines : l'Architecture et l'Ingénierie.
Elle désigne également le domaine de l'ensemble des connaissances de l'art de la conception par les
architectes navals et de la construction dans les chantiers navals de ces moyens de navigation.
Travail de l'Architecte
Un architecte naval doit concevoir un engin (navire, bateau, plate-forme pétrolière, sous-marin…) qui doit
répondre à un cahier des charges. Par exemple :
transporter une charge donnée : X milliers de tonnes de tel minerai ou Y passagers,
faire un trajet donné en un temps donné;
respecter un budget de fabrication et d'exploitation donné,
être suffisamment sûr :
suivre les réglementations en vigueur,
résister aux conditions d'exploitation normales et accidentelles (tempêtes, etc.).
Réaliser un compromis parmi un grand nombre de contraintes techniques et réglementaires est l'essence
même de l'architecture navale.
Aspects à traiter :
Un projet de navire doit prendre en compte différents éléments indispensables :
Flottaison et inclinaison : le navire doit flotter dans ses lignes (ou, pour un sous-marin, être capable de conserver son immersion);
Hydrostatique : Stabilité à l'état intact (le navire peut-il chavirer ?), après avarie (quels espaces sont envahissables ?) ;
Hydrodynamique : le navire en mouvement dans le fluide. Calculs de la traînée et de la puissance, (bulbe d'étrave, squat)
Évacuation : en cas de dommage sérieux, comment évacuer l'équipage et les passagers ?
Structure : comment réaliser un navire à la fois léger et solide ?
Énergie et propulsion
Manœuvrabilité et Tenue en mer
Coût : construction, maintenance et opération.
Règlements nationaux et internationaux
Fonctions spéciales du navire
Éléments d'un projet :
Le projet bouclé consiste en un certain nombre de plans et de documents :
un plan de formes, représentant la forme extérieure du navire dans les trois dimensions, ainsi que ses dimensions principales ;
un plan d'ensemble, détaillant toutes les zones du navire (la disposition des soutes, cales, réservoirs), l'emplacement des cabines et des zones de navigation, la disposition des machines, etc. ;
des plans de construction, comportant les échantillonnages, l'épaisseur des matériaux, nécessaires à la construction, et détaillant les zones particulières (gouvernail, machines…) ;
une spécification générale, document détaillant l'ensemble des composants du navire : type de matériau, modèle de moteur, poids de la peinture, etc.
différents schémas : circuits électriques, ventilation, circuits de commande ;
Outils :
Les architectes navals utilisent actuellement des outils informatiques : CAO / FAO, notamment des
programmes spécialisés (calcul des masses et du centrage, calculs de carène, calculs de stabilité, calculs de
structure et contraintes…).
Par exemple pour la partie hydrodynamique navale de la boucle navire, l'architecte naval dispose d'outils de
CFD (Computational Fluid Dynamics) de plus en plus performants, à la modélisation de plus en plus
complexe (écoulement Navier-Stokes instationnaire à surface libre), qui lui permettent de choisir parmi des
dizaines de formes de navires celle qui correspondra à son cahier des charges. Cette forme sera ensuite, la
plupart du temps pour les grands projets de navires (paquebot, voilier de course, navire militaire, navire de
recherche, de commerce, de pêche), testée à échelle réduite en bassin d'essai des carènes afin de confirmer
les prévisions des calculs numériques.
Construction navale :
La construction navale est le processus par lequel un bateau ou un navire est fabriqué et assemblé. On parle
aussi de construction maritime ou de construction nautique (plutôt pour de petits bateaux).
La construction est un des processus de l'acquisition d'un navire, suivant la conception détaillée dans l'article
architecture navale. Elle se réalise dans un chantier naval.
Chap3 : Génie civil et hydraulique
Legéniecivilestl'ensembledesactivités ettechniquesnécessairesàlaréalisationdeconstructions et
d’infrastructuresciviles(routes, lignes ferroviaires, bâtiments, ponts, tunnels, aéroports, barrages, …).
Les ingénieurs civils ou ingénieurs en génie civil s’occupent de la conception, de la réalisation, de l’exploitation et de
la réhabilitation d’ouvrages de construction et d’infrastructures dont ils assurent la gestion afin de répondre aux
besoins de la société, tout en assurant la sécurité du public et la protection de l’environnement.
Leurs réalisations se répartissent principalement dans cinq grands domaines d’intervention: structures, géotechnique,
hydraulique, transport, et environnement.
Le Génie civil est une branche de l'ingénierie qui englobe la conception, la construction et la gestion des
immeubles résidentiels et commerciaux et des structures, des installations d'approvisionnement en eau et les
systèmes de transport des biens et des personnes, ainsi que le contrôle de l'environnement pour le maintien et
l'amélioration de la qualité de la vie. Le génie civil comprend la planification et de professionnels de la conception
à la fois dans les secteurs public et privé, des entrepreneurs, des constructeurs, des éducateurs et des chercheurs.
Ingénieur civil :
À l'origine, un ingénieur civil travaillait sur des projets de travaux publics (génie civil) par opposition à un
ingénieur de génie militaire qui lui se consacrait à des ouvrages de défense militaire.
La terminologie « ingénieur civil » est la traduction en français de l'appellation anglaise « civil engineer »
qui s'est développée à partir de John Smeaton fondateur de la « Society of Civil Engineers » en 1771.
Au cours du temps, diverses branches d'ingénierie sont devenues distinctes du génie civil, comme le génie
des procédés, le génie mécanique, le génie électrique et le génie informatique, alors qu'une bonne part du
génie militaire fait maintenant partie du génie civil. Actuellement, le terme « ingénieur civil » correspond à
des statuts qui s'interprètent différemment selon les pays où on l'utilise.
Autant de chantiers que l’ingénieur civilsupervise de A à Z : obtention de l’appel d’offres, chiffrage de l’ouvrage,
évaluation technique de l’ouvrage, mise au point des solutions technologiques et environnementales pour le rendre
faisable, sûr et pérenne, réalisation finale.
Qualités techniques et humaines requises pour devenir ingénieur en génie civil :
Des missions qui nécessitent, outre des compétences techniques pointues et une forte créativité, un excellent
sens du contact. L’ingénieur civil travaille en permanence en équipe, que ce soit avec les ouvriers, les
architectes (voir notre fiche ingénieur architecte), les conducteurs de travaux, les sous-traitants, les bureaux
de contrôle et de certification ou les entreprises et administrations.
Souvent amené à plancher sur plusieurs projets en même temps, il doit faire preuve d’une organisation et
d’un pragmatisme sans faille. Mais aussi d’une excellente connaissance des données économiques,
sociales et politiques des environnements au sein desquels il exerce, afin de permettre à chaque
construction de s’y insérer du mieux possible.
L’ingénieur civil doit, enfin, se montrer très adaptable et mobile : c’est un métier où les déplacements sont
fréquents.
On a tendance maintenant A associer le génie civil et l'architecture. Une étude séparée montre que:
L'architecte a une réflexion esthétique autant que scientifique. Il interroge l'espace, les volumes, les matériaux; sa
démarche s'inscrit dans une dimension sociale, urbanistique, historique. Ce sont donc des études très différentes
de celles d'ingénieur; les mathématiques, la physique, la technique y tiennent une place moins centrale.
L’ingénieur porte la responsabilité de la conception, de la planification de l'ouvrage, des techniques de
construction, du choix des matériaux, de la conduite de chantier, de la sécurité de l'ouvrage. Les études vont donc
refléter ce haut niveau technique nécessaire.
Domaine d'application :
Le domaine d'application du génie civil est très vaste ; il englobe les travaux publics et le bâtiment. Il
comprend notamment :
le gros œuvre en général, quel que soit le type de construction ou de bâtiment, comme les gratte-ciel, etc. o Nous pouvons décomposer ce domaine en deux catégories bien distinctes : le dimensionnement
d'une structure nouvelle et la réhabilitation d'une structure existante appelé aussi conservation d'ouvrages existants (expertise et/ou projet d'intervention).
les constructions industrielles : usines, entrepôts, réservoirs, etc. les infrastructures de transport : routes, voies ferrées, ouvrages d'art, canaux, ports, tunnels, etc. les constructions hydrauliques : barrages, digues, jetées, etc. les infrastructures urbaines : aqueducs, égouts, etc.
Parce que les objectifs recherchés sont si vastes et englobent un ordre de progression des éléments
interdépendants et de l'information pour arriver à l'agréable visuellement, écologiquement satisfaisante , et frugal
point final d'énergie, les projets de génie civil sont en fait des systèmes nécessitant les compétences et les apports
de nombreuses et diverses spécialités techniques , qui sont tous des sous-ensembles de la profession d'ingénieur
civil en général.
Certains des sous-ensembles dont les ingénieurs civils peuvent se spécialiser dans incluent la photogrammétrie , la
topographie, la cartographie, la communauté et la planification urbaine, gestion des déchets et l'évaluation des
risques. Divers secteurs de l'ingénierie dont les ingénieurs civils peuvent se spécialiser dans incluent géotechnique,
construction, structure, environnement, ressources en eau, et de l'ingénierie des transports. Voir aussi génie civil ;
Ingénierie côtière ; Génie de la construction ; ingénierie ; Géologie de l'ingénieur ; génie de l'environnement ;
génie routier ; l'utilisation des terres la planification ; Photogrammétrie ; génie de la rivière ; arpentage ; levés
topographiques et de cartographie ; ingénierie des transports .
Phases d'un projet :
Un projet de génie civil peut être scindé en plusieurs phases, souvent confiées à des organismes différents :
la planification qui consiste à intégrer le projet dans un ensemble de plans directeurs, la conception, qui inclut la réalisation des études détaillées d'avant-projet, le dimensionnement, qui consiste à déterminer les dimensions des éléments constitutifs de la future
réalisation, l'appel d'offres qui permet de planifier la réalisation, notamment le coût de celle-ci, et de choisir l'entreprise
qui en aura la charge, l'exécution de la construction, qui inclut l'élaboration du projet définitif. Différents corps de métiers
interviennent dans la réalisation d'un ouvrage :
1. les études techniques (techniques de génie civil) entrent dans le détail de la phase de dimensionnement et établissent les plans de construction. Ensuite, interviennent les méthodes qui valident la faisabilité des plans de construction et définissent le mode et les outils de construction.
2. le département de production : Fondation (construction), terrassements, gros œuvre, corps d'états secondaires, corps d'états techniques, corps d'états architecturaux, équipements.
réceptions provisoire et finale de l'ouvrage, l'exploitation et l'entretien de l'ouvrage.
Intervenants :
Un projet de génie civil est réparti entre plusieurs intervenants :
le maître d'ouvrage est celui (personne ou organisme) qui déclenche une entreprise de construction et sera celui qui réceptionnera l'ouvrage. En premier lieu c'est celui qui paie l'entreprise, le maitre d'œuvre et le bureau de contrôle.
le maître d'œuvre élabore un projet (l'œuvre) à la demande du maître d'ouvrage. le bureau de contrôle est chargé par le maître d'ouvrage de donner un avis sur l'œuvre ainsi que les travaux. le coordonnateur SPS (Sécurité et Protection de la Santé) est chargé d'évaluer les risques liés à la coactivité
des entreprises travaillant sur le projet et de préconiser des actions de prévention visant à éviter les accidents pendant les travaux de construction (PGC : Plan Général de Coordination) et de maintenance (DIUO : Dossier d'Intervention Ultérieure sur l'Ouvrage)
les entreprises réalisent les études puis les travaux. Le maître d'œuvre (architecte, ingénieur, conducteur de travaux...) valide les études et vérifie les travaux. Il présente mensuellement au maître d'ouvrage une situation des travaux réalisés. Le maître d'ouvrage se doit de payer aux entreprises les travaux réalisés dans le mois.
Histoire de la science du génie civil:
Le génie civil est l'application de principes physiques et scientifiques, et son histoire est intimement liée aux
progrès de la compréhension de la physique et de mathématiques à travers l'histoire. Parce que le génie civil
est une profession qui vont ensemble, y compris plusieurs distinctes spécialisées sous-disciplines, son
histoire est liée à la connaissance des structures , la science des matériaux , la géographie , la géologie , les
sols , l'hydrologie , environnement , mécanique et d'autres domaines.
Tout au long de l'histoire ancienne et médiévale conception architecturale et de construction les plus a été
réalisée par des artisans , tels que les tailleurs de pierre et des charpentiers , pour atteindre le rôle de maître
d'œuvre . Les connaissances ont été conservés dans les guildes et rarement supplanté par les progrès.
Ouvrages d'art, des routes et des infrastructures qui existaient étaient répétitifs, et l'augmentation de l'échelle
ont été progressives.
Un des premiers exemples d'une approche scientifique et mathématique des problèmes physiques applicables
au génie civil est l'œuvre d' Archimède dans le 3ème siècle avant JC, y compris d'Archimède principe, qui
sous-tend notre compréhension de la flottabilité , et des solutions pratiques telles que «vis d'Archimède .
Brahmagupta , un mathématicien indien, l'arithmétique utilisée dans le 7ème siècle, sur la base des chiffres
indo-arabes, pour l'excavation (volume) des calculs.
Les ingénieurs civils généralement posséder un diplôme universitaire avec une majeure en génie civil. La
durée des études pour un tel diplôme est habituellement de trois à cinq ans et le grade obtenu est
généralement désigné comme un baccalauréat en génie , même si certaines universités pour indiquer le degré
comme un Bachelor of Science . Le degré comprend généralement des unités couvrant la physique ,
mathématiques , gestion de projet , de conception et de thèmes spécifiques en génie civil. Au début des
sujets tels couvrent la plupart, sinon la totalité, des sous-disciplines du génie civil. Les étudiants ont alors
choisir de se spécialiser dans un ou plusieurs sous-disciplines, vers la fin de la mesure. Même si un premier
cycle (B. Ing / BSc) fournit normalement les étudiants ayant réussi avec l'industrie accrédités qualification,
certaines universités offrent des bourses de troisième cycle d'ingénierie (M. Ing / MSc), qui permettent aux
étudiants de se spécialiser davantage dans leur domaine d'intérêt particulier dans l'ingénierie.
Dans la plupart des pays, un de baccalauréat en génie représente la première étape vers la certification
professionnelle et le programme d'études est lui-même certifié par un organisme professionnel . Après avoir terminé
un programme de diplôme certifié l'ingénieur doit satisfaire une série d'exigences (y compris l'expérience de travail
et les exigences d'examen) avant d'être certifié. Une fois certifié, l'ingénieur est désigné le titre de Professional
Engineer (aux États-Unis, le Canada et l'Afrique du Sud ), Chartered Engineer (dans la plupart du Commonwealth
pays), ingénieur agréé (en Australie et en Nouvelle-Zélande ), ou Ingénieur Européen (à peu près de l' Union
européenne ). Il existe des accords internationaux en génie entre les organismes professionnels compétents qui sont
conçus pour permettre aux ingénieurs de la pratique à travers les frontières internationales.
Les avantages de la certification varient selon l'endroit. Par exemple, aux États-Unis et le Canada "seulement un
ingénieur peut préparer, signer et sceller, et de soumettre des plans d'ingénierie et de dessins à une autorité
publique pour approbation, ou des travaux d'ingénierie pour les phoques et privés des clients publics.. Cette
exigence est imposée par l'Etat et des lois provinciales telles que Québec Loi sur les ingénieurs. Dans d'autres pays,
telle législation n'existe pas. En Australie licence d'Etat, d'ingénieurs est limité à l'état de Queensland . Pratiquement
tous les organismes de certification de maintenir un code d'éthique qu'ils attendent tous les membres de se
soumettre ou risquent l'expulsion. De cette manière, ces organisations jouent un rôle important dans le maintien de
normes éthiques de la profession. Même dans les pays où la certification a peu ou pas d'incidence juridique sur les
travaux, les ingénieurs sont soumis à la loi du contrat . Dans les cas où l'ingénieur travail d'un, il ne parvient pas ou
elle peut être soumise à l' délit de négligence et, dans les cas extrêmes, l'accusation de négligence criminelle .
ingénieur travaux Un doit également se conformer à de nombreuses autres règles et règlements tels que les codes
du bâtiment et de lois relatives au droit de l'environnement .
Chap4 : Architecture et urbanisme
Définition architecture :
L'architecture est l'art majeur de concevoir des espaces et de construire des bâtiments, en respectant des règles de
construction scientifiques, ainsi que des concepts esthétiques, classiques ou nouveaux, de forme et d'agencement
d'espace, en respectant les aspects sociaux et environnementaux liés à la fonction du bâtiment et à son intégration
dans son environnement, quelle que soit cette fonction : habitable, institutionnelle, religieuse, défensive, artisanale,
commerciale, scientifique, industrielle, monumentale, décorative, voire purement artistique.
L'Architecture désigne également l'ensemble des connaissances et des techniques de cet art de concevoir et de
construire des structures complexes, englobant les constructions terrestres, les espaces et les paysages modifiés par
l'homme répondant à des critères architecturaux, les structures habitables naviguant sur l'eau et sous l'eau
(architecture navale) et dans l'espace (architecture spatiale).
Les applications de l'architecture :
L'architecture fait d'abord appel à des savoirs organisés en un ensemble particulier par son application à la
construction tels que la composition, la géométrie, la morphologie, l'ornementation, l'harmonie (à base religieuse ou
non)et le droit de manière habituelle pour la construction d'édifices;
L'architecture va puiser d'abord dans les savoir-faire des différents beaux-arts et des différents métiers du bâtiment.
Mais l'architecture va aussi puiser dans les ressources de différentes disciplines scientifiques : la géologie, la
résistance des matériaux ainsi que dans les différentes sciences humaines comme l'anthropologie, la sociologie,
l'écologie ou la géographie et l'Histoire.
L'architecture s'occupe des bâtiments, des espaces publics, des villes et villages, des paysages, mais aussi d'ouvrages
d'art, de navires (architecture navale).
L'architecture se différencie de la construction dans le fait que l'architecture apporte une dimension particulière de
réflexion et de planification de la part du concepteur, lorsqu'il envisage l'ensemble du cycle de vie d'une
construction. Cette réflexion est à la fois esthétique, sociale, environnementale et philosophique.
Besoins et architectures :
L'architecture naît de besoins fonctionnels tels que habiter, traverser un fleuve, travailler, se soigner, faire du sport,
se divertir. Des réponses formelles spécifiques sont apportés à ces besoins concernant l’organisation, la structure, la
technique de construction, tout en répondant à des objectifs notamment esthétiques et sociaux. L'architecture naît
de besoins de représentation des idéaux et de la mémorisation des faits passés.
La relation entre la variété des besoins, la variété des réponses possibles, et la variété des sensibilités esthétiques
donne une infinité d’architectures différentes et de nombreuses interprétations par des architectes. On peut les
regrouper par périodes, par courants de styles, par type de structure, par type de technique, par fonctions.
On utilise l'architecture aussi bien pour la création que pour la restauration ou la transformation (rénovation) des
édifices. Il s'agit parfois simplement d'une action d'ornementation du bâti, sans autre opération. Et pour des
constructions anciennes, il peut s'agir de ré-ornementation avec retour à l'aspect initial ou à l'inverse d'ajout de
différences qui les modernise.
Architecture en relation avec l'urbanisme :
Dans certains cas cela concerne la mise en ensemble des édifices, par exemple la constitution de cité. Depuis
l'Antiquité, l'objet sur lequel se pose l'acte architectural est quelquefois la ville même prise dans son entier,
l'agglomération de constructions, lorsque par exemple il s'agit d'une ville nouvelle aussi bien antique que
contemporaine. L'Histoire de l'urbanisme est totalement liée à l'Histoire de l'architecture. La caractérisation formelle
des édifices fait partie des contraintes d'urbanisme, dont le domaine d'application est la ville et les territoires
associés et pour ces domaines les données sociales et politiques ont une importance certaine.
Les acteurs de l'architecture :
Les concepteurs et réalisateurs d'architectures sont appelés architectes, et sont des professionnels diplômés d'une
école d'architecture. Ils sont quelquefois regroupés en corporations appelées Ordre des architectes. Selon l'objet,
l'architecture est aussi le domaine des architectes paysagistes, des architectes d'intérieur, des urbanistes, des
Ingénieurs civils, de designers et d'artistes divers.
Définition de l'urbanisme :
L’urbanisme est à la fois un champ scientifique et un champ professionnel recouvrant l'étude de l'action
d'urbanisation et l'organisation de la ville et de ses territoires. Les personnes qui exercent ce métier sont des
urbanistes.
Ensemble des sciences, des techniques et des arts relatifs à l'organisation et à l'aménagement des espaces urbains,
en vue d'assurer le bien-être de l'homme et d'améliorer les rapports sociaux en préservant l'environnement. Études,
opération, problèmes, projet, techniques d'urbanisme; urbanisme banal, intelligent, moderne; urbanisme national,
régional. Les clefs de l'urbanisme sont dans les quatre fonctions: habiter, travailler, se récréer (dans les heures libres),
circuler .
Domaines d'application :
Selon les traditions académiques, cette discipline est associée soit à l'architecture, soit à la géographie, selon l'aspect
mis en avant, l'intervention urbaine ou l'étude théorique.
En tant que champ ou scientifique, les théories de l'urbanisme sont en étroite relation avec les sciences humaines
(géographie, aménagement, économie, sciences juridiques, écologie, anthropologie, science politique, sociologie).
En tant que champ professionnel, les pratiques et techniques de l'urbanisme découlent de la mise en œuvre des
politiques urbaines (logement, transport, environnement, zones d'activités économiques et commerciales).
En droit administratif, l'urbanisme est l'ensemble des règlements permettant aux pouvoirs publics de contrôler
l'utilisation du sol en milieu urbain. Dispositions, plan, procédures, règles d'urbanisme.
En droit urbanistique, l'urbanisme est l'ensemble des dispositions concernant l'aménagement urbain et notamment
les règles concernant la délivrance des permis de construire. Ces droits de préemption et d'expropriation sont exercés
en faveur des collectivités publiques et des organismes visés par le code de l'urbanisme et de l'habitation
Objectifs de l'urbanisme :
L'urbanisme vise la planification urbaine et la gestion de la ville , en maximisant le potentiel géographique en vue
d'une meilleure harmonie des usages et du bien-être des utilisateurs (résidents, actifs, touristes).
Il impose une limitation à la propriété foncière, résultant des règles générales de l'urbanisme et relative à la réserve
de certains emplacements dans le but de préserver l'hygiène et l'esthétique, et dans un souci d'écologie.
Cette deuxième dimension concerne la planification urbaine et la gestion de la ville , en maximisant le potentiel
géographique en vue d'une meilleure harmonie des usages et du bien-être des utilisateurs (résidents, actifs,
touristes).
Il permet aux pouvoirs publics de contrôler l'affectation et l'utilisation des sols. (Divers plans d'urbanisme sont
élaborés à cet effet : schéma directeur, plan d'occupation des sols, etc.)
Aspects de l'urbanisme :
Aménagement du territoire, Urbanisation - Rurbanisation
Assainissement, Égout, Épuration des eaux,
Gestion des déchets
Chaussée, Stationnement, Trottoir, Travaux publics
Eau potable
Jardin public
Transport en commun
Architecture, Paysage
Métier :
L'objectif de l'urbaniste est de donner une lecture de la ville et d'un territoire. Son travail porte sur l'aménagement
des espaces publics et privés, sur l'organisation du bâti et des activités économiques, la répartition des équipements
(services publics), et d'une manière générale sur la morphologie de la ville et l'organisation des réseaux qui la
composent.
Le travail de l'urbaniste, vise à mettre en forme le projet territorial des collectivités. Son rôle est d'anticiper les
besoins des populations afin de proposer un développement urbain efficace sur le plan socio-économique et durable
sur le plan environnemental. Pour ce faire, il contribue à l'élaboration de documents d'urbanisme pour la collectivité
territoriale concernée, en planifiant les équipements nécessaires (espaces publics, espaces verts, réseaux d'eau
potable, d'assainissement, éclairage public, électricité, gaz, réseaux de communication).
L'urbanisme peut ainsi s'exercer dans un cadre privé (bureau d'études) ou dans un cadre public (collectivités
territoriales ou services de l'État), dont le rôle s'apparente principalement à de l'assistance à la maîtrise d'ouvrage ou
de la maîtrise d'œuvre.
L'urbanisme, compte tenu de son caractère pluridisciplinaire, intéresse plusieurs catégories professionnelles selon le
domaine d'étude: des architectes, des ingénieurs, des économistes, et des juristes, des sociologues, des ingénieurs
(VRD, bâtiment, génie urbain...) des géographes, des paysagistes, et même des archéologues, des historiens, des
environnementalistes, des psychologues et des anthropologues, auxquels il devrait être fait appel pour
l'établissement des plans d'urbanisme ou pour le lancement des opérations d'urbanisme, en fonction des moyens
disponibles.
Les urbanistes travaillent à partir d'une commande publique ou privée en relation avec l'ensemble des partenaires
concernés par un projet en intégrant les compétences en matière d'urbanisme qui vont de la planification à la
réalisation d'aménagement de zone (lotissements, autorisation d'aménagement...) en passant par les divers permis
et autorisations relatives au droit des sols : certificat d'urbanisme, permis de construire, permis de démolir...
