Les matériaux utilisés - Académie d'Aix-Marseille...1/ Les matières premières Il existe de nombreux matériaux de construction utilisés dans le bâtiment ou les constructions

Les matériaux utilisés

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1/ Les matières premières

Il existe de nombreux matériaux de construction utilisés dans le bâtiment ou les constructions. Certains de ces matériaux sont disponibles dans la nature à l'état brut (sable, granit, …) et d'autres sont issus de mélanges ou de transformations chimiques (béton, verre, ...).

L'utilisation intensive (fréquente et en grande quantité) des matériaux pose le problème de leur disponibilité.

Le recyclage des matériaux permet de prendre en compte les contraintes liées au développement durable.

Exercice 1 : En t'aidant d'internet (wikipédia) trouve les noms des matières premières naturelles que l'on peut utiliser dans la construction d'une maison et qui sont extraites d'une carrière.

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fr.topic-topos.com

Exercice 2 : Les matériaux issus de mélange ou de transformations1) Quels sont les constituants communs au béton et au verre2) Explique les étapes de réalisation du béton3) A l'aide d'internet indique la méthode de fabrication du ciment.

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Exercice 3 : En t'aidant d'internet, recherche la définition de développement durable. Le développement durable est une conception de l'intérêt public, appliquée à la croissance économique à l'échelle mondiale afin de prendre en compte les aspects environnementaux de la planète afin de répondre aux besoins des générations du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs.

3) La fabrication du ciment se distingue en six étapes principales : * l'extraction * l'homogénéisation * le séchage et le broyage * la cuisson * le refroidissement * le broyagede calcaire(75 à 80%) et d'argile (20 à 25%).

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2/ Les propriétés des matériaux

Pour répondre correctement aux fonctions de l'objet technique il faut choisir judicieusement les matériaux utilisés pour les solutions techniques. Chaque matériau a des propriétés qui lui sont propres et on le choisit en fonction des critères de performance attendus.

Il faut comparer les matériaux en fonction de leurs propriétés pour faire le choix le mieux adapté.

Exercice 4 : En t'aidant du fichier ProprietesMateriaux indique quelles sont les propriétés physiques, mécaniques et thermiques des matériaux de construction.

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Propriétés physiques: (la dimension; la densité; la masse volumique de différentes conditions; la porosité; l'humidité etc..), Propriétés mécaniques: (la résistance en compression, en traction, en torsion etc..) Propriétés thermiques: (la dilatation, la résistance et comportement au feu, etc..)

a) La résistance aux effortsLes matériaux peuvent être soumis à quatre grands types d’efforts : la flexion, la compression, la traction et le cisaillement. La pierre, le bois, le béton, l’acier réagissent différemment à ces efforts en fonction de leurs propriétés physiques.

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Exercice 5 : Ouvrir le fichier testtraction et indique pour chaque matériaux quelles sont les allongement possible sans déformer le matériau (avant la déformation plastique) et quelles sont les limités de rupture de ces matériaux.

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0,56 mm0,25 mm 0,045 mm 0,028 mm 0,026 mm

Exercice 6 : Tu va réaliser un test de flexion de différents matériaux en fonction pour savoir lequel est le plus résistant à la flexion.Dispose les éléments comme sur le schéma et fait le test en fonction des matériaux proposés par ton professeur.

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Poids

15cm

Mesurer la déformation vers le bas (en cm) pour chaque matériaux

b) Les qualités thermiquesCertaines fonctions techniques imposent de conduire la chaleur (radiateur) et d'autres d'isoler certains éléments pour éviter les pertes d'énergie thermique. Dans ce cas on utilise des matériaux qui sont isolants thermiques.Le pouvoir d'isolation vient du matériau lui même mais aussi parfois de la forme qu'on lui donne pour l'utiliser dans une construction.

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Exercice 7 : Degré d'isolation des matériaux d'une maisonMettre les 4 maquettes en place, brancher les transformateur sur les maquettes et sur les prises de courant. Laisser chauffer 10 minutes. Pendant ce temps reproduire le tableau suivant sur sa feuille

Maison témoin Maison en bois

Maison en brique

Maison en béton

Temps = 0 minTemps = 1 minTemps = 2 minTemps = 3 minTemps = 4 minTemps = 5 minTemps = 6 minTemps = 7 minTemps = 8 minTemps = 9 minTemps = 10 min

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Reproduire le tableau des températures à l'aide d'un tableur/grapheur (OpenOfficeCalc) et réaliser un graphique montrant l'évolution de la température dans le temps.

Quel est parmi les matériaux proposés celui qui est le meilleur isolant thermique?

Au bout de ces 10 minutes de chauffe, placer les thermomètres numérique dans chaque maison et relever la température dans chacune d'elles toute les minutes et les inscrire dans le tableau.

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Exercice 7 : Répondre aux questions suivantes en s'aidant du tableau ci-dessous. 1) Quel est le matériau qui est le meilleur isolant thermique ? 2) Quels sont les deux matériaux les mieux adaptés à la construction de murs de maison qui doivent avoir une bonne étanchéité, une bonne résistance thermique, une bonne résistance mécanique et une bonne aptitude au façonnage également.

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Résistance mécanique

Résistance thermique

Étanchéité Aptitude au façonnage

Métal Très bonne Mauvaise Très bonne Mauvaise

Bois Bonne Très bonne Bonne Très bonne

Pierre Bonne Mauvaise Mauvaise Bonne

Béton Bonne Mauvaise Bonne Très bonne

3/ Les propriétées mécaniques des structures5MU 07

Les structures sont soumises à d'importantes actions mécaniques. Chaque construction est soumise à des efforts dus à son poids, au poids qu'elle supporte, aux conditions atmosphériques (vent, pluie, neige, tremblement de terre) ou encore faire face aux déformations thermiquesIl est indispensable que les structures résistent aux actions mécaniques et pour cela il faut prévoir des éléments de stabilisation dont les matériaux doivent être adaptés aux actions mécaniques mises en jeux.Éléments de stabilisation : Il permettent à une structure de résister aux actions mécaniques qu'elle subit.

Exercice 8 : Actions mécaniques1) Cite une action mécanique à laquelle est soumis un phare en mer.2) Pourquoi doit on prendre en compte la neige lorsque l'on construit une maison à la montagne?

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Exercice 9 : Éléments de stabilisation1) Les matériaux utilisés pour les murs non porteurs sont ils les mêmes que ceux des murs porteurs ?2) Comment se déforme un linteau s'il n'est pas assez solide ?

3) Que ce passe-t-il si il n'y a pas de joint de dilatation sur un pont ?4) Indique sur le schéma d'un pont quel est le rôle des piliers et où se trouve les éléments de stabilisation ?

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On vient de voir comme éléments de stabilisation d'un ouvrage : les fondations, la forme et les matériaux.

Fondations : Elles permettent de fixer profondément et solidement l'édifice au sol.

Formes : Elles permettent d'assurer la solidité et la rigidité de l'édifice.Barrage pois Barrage voûte Barrage multivoûtes

Exercice 10 : En t'aidant d'internet (wikipédia) trouve les raisons pour lesquelles le pont de Tacoma s'est effondré en 1940.

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4/ Les propriétées esthétiques des structures5MU 12

Les structures doivent assurer des fonctions liées à l'esthétique, elles doivent être agréable à regarder et s'intégrer en harmonie dans l'architecture avoisinante.

Pour satisfaire les fonctions liées à l'esthétisme il existe plusieurs solutions. On peut choisir un matériau pour son aspect ou son aptitude à être façonné, on peut choisir des formes particulières ou respecter une architecture mais dans tous les cas la solution doit respecter les règles d'urbanisme.

Règles d'urbanisme : Ensemble de règles précisant ce que l'on peut faire quand on construit ou rénove un bâtiment.

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Maison Provençale

Maison AlsacienneMaison du NordMaison Normande

Maison Bretonne

Les régions sont caractérisées par des architectures spécifiques. Les nouvelles constructions doivent respecter les règles d'architecture pour une harmonisation esthétique.

Exercice 11 : Architectures locales1) Avec l'aide de ton professeur relie chaque maison à sa région.2) Pourquoi les maisons bretonnes ont des toitures en ardoise ?3) Lesquelles de ces maisons sont à colombages ?4) Pourquoi la maison provençale à une toiture moins en pente ?

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Pour protéger le patrimoine, les collectivités territoriales et les professionnels du bâtiment se réunissent souvent pour définir des documents précis sur les règles de construction et de restauration de l'habitat. Ces règles expliquent les choix des matériaux à utiliser pour les nouvelles constructions, les formes à respecter, les normes énergétiques à privilégier, l'implantation des bâtiments à protéger, … . Elles permettent de penser la manière de bâtir des structures nouvelles en respectant l'architecture du passé.

Exercice 12 : Règles d'urbanisme pour protéger le patrimoine1) Quelles sont les similitudes architecturales sur les bâtiments de la photo 2 ?2) Les règles d'urbanisme permettraient elles la construction du bâtiment de la photo 1 dans le voisinage des bâtiments de la photo 2 ?

5/De la matière première au recyclage

Valorisation Replantations de forêts

TRI

RecyclageL'adaptation des matériaux et des structures pour la résistance et l'esthétique

Développement durable

Les éléments de structuresLes matières premières

Ciment Sable Gravillons Eau

Bois Pierre Minerais Pétrole

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Valorisation Réimplantations de forêts

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Poutre Brique

Profilé Tuyau


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Poutre Brique

Profilé Tuyau


TRI






Poutre Brique

Profilé Tuyau


TRI






Poutre Brique

Profilé Tuyau

Documents

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