Séminaire National STI 2D – 21 et 22 mai 2012

Organisationpédagogique

Eric MARCHISONE (CdTx)Annabel LANGLADEJean Marc CASTEL

Enseignement technologique en STI2D spécialité AC La STI2D

Au Lycée Andréossy Castelnaudary (Aude)

Architecture et Construction Energie

Environnement

Visite du Site Eolien d’Avignonet Lauragais

Maquette Projet Villa BBC

Démontage Mat de Mesure

Visite Eolienne

Lycée des métiers de l ’Habitat et des Travaux PublicsFrançois ANDREOSSY

L’Organisation Pédagogique pour les 1re STI2D 2011-2012

Enseignements GénérauxDGH Lycée Andréossy

Lycée Andréossy 1 division STI2D 1

31 élèvesAC & EE

Autre Lycée Général de Castelnaudary

½ division STI2D 214 élèvesAC & EE

Enseignements Technologiques

Au Lycée Andréossy

(2 journées)

Groupe AC 116 élèves

Groupe AC 216 élèves

Groupe EE13 élèves

En Enseignement Transversal et en Spécialités:(L’Equipe d’Enseignants en 1STI2D: 4 Génie Civil et 1 Génie Elect.)

- 1 professeur par groupe de 16 élèves (capacité de 20 places)- Tous les cours dans une salle de projet avec 1 ordi/élève

Lycée des métiers de l ’Habitat et des Travaux PublicsFrançois ANDREOSSY

Les Salles de Projet articulées autour des Laboratoires

- Les Laboratoires toujours en libre service (pas d’emploi du temps)

- Pas de contraintes sur l’organisation Cours-TD ou TP

STI2

D S

péci

alité

A&

CSpécialité AC : Les centres d’intérêt

CI1 : Du besoin à l’acte de construire

CI2 : Représentation numérique architecturale

CI3: Environnement & sollicitations

CI4: Stabilité externe des ouvrages

CI5 : Construction parasismique

CI7 : Confort thermique et Acoustique

CI8 : Domotique et Information

CI6 : Stabilité interne des ossatures

Enon

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Démarche de conception architecturale …

Prog

ress

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Construction de séquences

exploitées enenseignementde spécialité

CI9 : Préparation d’une opération de travaux

CI10 : Valorisation de fin de vie de l’ouvrage

Lycée des métiers de l ’Habitat et des Travaux PublicsFrançois ANDREOSSYJ

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AC

CENTRES D’INTERETS Castelnaudary

Principaux Savoirs issus du programme de spécialité AC

CI 1 Du besoin à l’acte de construire

Environnement économique et professionnel Histoire Architecture, Conception Bioclimatique Méthode d’analyse de conception architecturale Pilotage et revue de projet Aménagement territoire ; pont, route, barrage, urbain

CI 2 Représentation numérique architecturale

Outils de communication technique ; croquis, maquette, modeleur volumique

CI 3 Environnement & Sollicitations Géologie et mécanique des sols Stabilité des terres Actions sur les ouvrages

CI 4 Stabilité externe des ouvrages Descente de charge Stabilité de la structure Force portante du sol

CI 5 Paramètres sismiques Liaison au sol Structure des ouvrages Inventorier la nature des pathologies

CI 6 Stabilité Interne des ossatures Sollicitations internes Contraintes de flexion simple Déformation de la structure

CI 7 Confort Thermique et Acoustique Thermique : Comportement des parois, performances globales Choix des sources d’énergies Acoustique : Transmission, réverbération Améliorer les performances de la construction

CI 8 Domotique et Information Confort; Eclairage et ventilation Pilotage de l’énergie ; relevé consommations, asservissement Pilotage des informations ; Alarme, automatismes, réseaux

CI 9 Préparation d’une opération de travaux Planification d’un projet de construction Phasage des opérations, logistique de chantier

CI 10 Valorisation de fin de vie Cycle de vie de l’ouvrage Déconstruction Valorisation des déchets

Lycée des métiers de l ’Habitat et des Travaux PublicsFrançois ANDREOSSY

PRESENTATIONDES SEQUENCESenEnseignementTransversal

FC X.X FICHES CONNAISSANCES-Activité des élèves en Enseignement Transversal

PRESENTATION DES SEQUENCESenSpécialité AC

Faites en parallèle

-Activités des élèves en spécialité AC

Centres d’Intérêts

ENSEIGNEMENT TRANSVERSAL 1 2 3 4 5 6

FC 1.1 MISE A DISPOSITION DES RESSOURCES

FC 1.2 LES ETAPES DE LA DEMARCHE DE CONCEPTION

FC 1.3 CYCLE DE VIE D'UN PRODUIT

FC 2.1 ORGANISATION FONCTIONNELLE D'UNE CHAINE D'ENERGIE

FC 2.2 ORGANISATION FONCTIONNELLE D'UNE CHAINE D'INFORMATION

FC 2.3 REPRESENTATION DU REEL

FC 2.4 REPRESENTATIONS SYMBOLIQUES

FC 3.1 COMPORTEMENT MECANIQUE DES STRUCTURES ET DES SYTEMES

FC 3.2 LES MATERIAUX

FC 4.1 PRODUCTION ENERGIES

FC 4.2 TRANSFORMATION et TRANSPORT ENERGIES

FC 4.3 STOCKAGE ENERGIES

FC 5.1 ACQUISISTION DE L'INFORMATION

FC 5.2 NOTIONS DE TRAITEMENT NUMERIQUE DE L'INFORMATION

FC 5.3 TRANSMISSION DE L'INFORMATION, RESEAUX et INTERNET

SPECIALITE ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 1 2 3 4 5 6

CI1: Du besoin à l'acte de construire

CI2: Représentation numérique architecturale

CI3: Environnement & Sollicitations

CI4: Stabilité externe des ouvrages

CI5: Construire parasismique

CI6: Stabilité Interne des ossatures

CI7: Confort Thermique et Acoustique

CI8: Domotique et Information

CI9: Préparation d'une opération de travaux

CI10: Valorisation de fin de vie de l'ouvrage

Prod. Monde

CI 1

Eco-Conception

Planification prévisionnelle des enseignements de 1re STI2D ETC et ACENSEIGNEMENT TRANSVERSAL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

FC 1.1 MISE A DISPOSITION DES RESSOURCES

FC 1.2 LES ETAPES DE LA DEMARCHE DE CONCEPTION

FC 1.3 CYCLE DE VIE D'UN PRODUIT

FC 2.1 ORGANISATION FONCTIONNELLE D'UNE CHAINE D'ENERGIE

FC 2.2 ORGANISATION FONCTIONNELLE D'UNE CHAINE D'INFORMATION

FC 2.3 REPRESENTATION DU REEL

FC 2.4 REPRESENTATIONS SYMBOLIQUES

FC 3.1 COMPORTEMENT MECANIQUE DES STRUCTURES ET DES SYTEMES

FC 3.2 LES MATERIAUX

FC 4.1 PRODUCTION ENERGIES

FC 4.2 TRANSFORMATION et TRANSPORT ENERGIES

FC 4.3 STOCKAGE ENERGIES

FC 5.1 ACQUISISTION DE L'INFORMATION

FC 5.2 NOTIONS DE TRAITEMENT NUMERIQUE DE L'INFORMATION

FC 5.3 TRANSMISSION DE L'INFORMATION, RESEAUX et INTERNET

SPECIALITE ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

CI1: Du besoin à l'acte de construire

CI2: Représentation numérique architecturale

CI3: Environnement & Sollicitations

CI4: Stabilité externe des ouvrages

CI5: Construire parasismique

CI6: Stabilité Interne des ossatures

CI7: Confort Thermique et Acoustique

CI8: Domotique et Information

CI9: Préparation d'une opération de travaux

CI10: Valorisation de fin de vie de l'ouvrage

CI 4

CI 9

Prod. Monde

Mat de mesure

TP Prod Elect

CI 2

CI 1

CI 3

Aciers Alliages Plastique

Liaisons Actions

Ch Energie

ACV Bilan C

Cinématique

Traitement

PFS

Eco-Conception

Enjeux Monde

CI 10

Modeleur Exploitation Exploitation

Planification prévisionnelle des enseignements Term STI2D ETC et ACENSEIGNEMENT TRANSVERSAL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

FC 1.1 MISE A DISPOSITION DES RESSOURCES

FC 1.2 LES ETAPES DE LA DEMARCHE DE CONCEPTION

FC 1.3 CYCLE DE VIE D'UN PRODUIT

FC 2.1 ORGANISATION FONCTIONNELLE D'UNE CHAINE D'ENERGIE

FC 2.2 ORGANISATION FONCTIONNELLE D'UNE CHAINE D'INFORMATION

FC 2.3 REPRESENTATION DU REEL

FC 2.4 REPRESENTATIONS SYMBOLIQUES

FC 3.1 COMPORTEMENT MECANIQUE DES STRUCTURES ET DES SYTEMES

FC 3.2 LES MATERIAUX

FC 4.1 PRODUCTION ENERGIES

FC 4.2 TRANSFORMATION et TRANSPORT ENERGIES

FC 4.3 STOCKAGE ENERGIES

FC 5.1 ACQUISISTION DE L'INFORMATION

FC 5.2 NOTIONS DE TRAITEMENT NUMERIQUE DE L'INFORMATION

FC 5.3 TRANSMISSION DE L'INFORMATION, RESEAUX et INTERNET

SPECIALITE ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 26 27 28 29 30

CI1: Du besoin à l'acte de construire

CI2: Représentation numérique architecturale

CI3: Environnement & Sollicitations

CI4: Stabilité externe des ouvrages

CI5: Construire parasismique

CI6: Stabilité Interne des ossatures

CI7: Confort Thermique et Acoustique

CI8: Domotique et Information

CI9: Préparation d'une opération de travaux

CI10: Valorisation de fin de vie de l'ouvrage

CI 6

Thermique

CI 9

Energétique

TP Réseaux

Electrique

TP Acquisition

TP Stockage

Sollicitations

Mécanique

Classe de Terminale

Thermique

Vibration

Ch Information

SYSML

ExploitationExploitation

Domotique

Acoustique

TP Transfo

CI 6

PROJET 6 H/Sem PROJET 6 H/Sem

Cont. Défor.

Sismique

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SéquenceEnseignementTransversal

FC 1.2 LES ETAPES DE LA DEMARCHE DE CONCEPTION- Rentabilité d’une installation- Compétitivité du petit Eolien en France- Tests des éoliennes avant la mise sur le marché- Conception d’un mat basculant

Séquence Spécialité ACPrésentation du projet par l’Architecte:- Architecture Originale et contemporaine- Maison BBC- Atelier de ferronnerie en sous-sol

CI1 : Du besoin à l’acte de construire

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SéquenceEnseignementTransversal

FC 2.3 REPRESENTATION DU REEL- Modéliser la base du mat basculant de l’éolienne- Créer les assemblages- Cinématique du basculement

Séquence Spécialité AC- Visualiser les volumes à l’aide de la maquette réelle- Créer le modèle numérique avec un logiciel professionnel d’Architecture

CI2 : Représentation numérique architecturale

Maquette de la villa

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Séquence EnseignementTransversal

FC 4.1 PRODUCTIONS ENERGIES - Mesurer l’irradiance du soleil en W/m2

- Mesurer les puissances produites des différentes technologies de panneaux photovoltaïques en W- Calculer les rendements

Séquence Spécialité AC

- Implanter 20 m2 de panneaux PV- Paramétrer les rendements pris en compte par le logiciel- Evaluer la production solaire annuelle

CI7 : Confort thermique et Acoustique

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SéquenceEnseignementTransversal

FC 4.1 PRODUCTIONS ENERGIES- Mesurer les pertes de puissance des panneaux photovoltaïques en fonction de l’inclinaison et de l’orientation

SéquenceSpécialité AC

- Proposer différentes variantes pour l’implantation des 20 m2 de panneaux photovoltaïques- Evaluer les différentes productions solaires annuelles en fonction de l’orientation et de l’inclinaison- Choisir et Valider une implantation- Comparer avec les mesures faites en ETC

CI7 : Confort thermique et Acoustique

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SéquenceEnseignementTransversal

FC 3.2 LES MATERIAUX- Mesurer les résistances thermiques de plusieurs types de parois (1 m x 1 m x 0,35 m)- Choisir des matériaux

Séquence Spécialité AC

- Transférer le modèle numérique volumique dans le logiciel Archiwizard- Configurer les parois de la villa- Valider les caractéristiques thermiques des parois- Optimiser les Consommations en kWh/m2

CI7 : Confort thermique et Acoustique

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SéquenceEnseignementTransversal

FC 4.2 TRANSFORMATION ENERGIES- Mesurer la production et le rendement d’une Pompe à chaleur Air/Air

SéquenceSpécialité AC - Evaluer les besoins mensuels de chaud

- Dimensionner les puissances des pompes à chaleur à installer dans la Villa

CI7 : Confort thermique et Acoustique

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Séquence Enseignement Transversal

FC 3.1 COMPORTEMENT MECANIQUE DES STRUCTURESAspects vibratoires

- Recherche expérimentale de la fréquence propre de la maquette- Mise en évidence du phénomène de résonance- Recherche expérimentale de la fréquence de résonance de la maquette- Modélisation théorique de la structure- Simulation de la vibration de la structure avec Matlab

Séquence Spécialité AC- Introduction des phénomènes sismiques- Recherche de la fréquence de résonance de la villa avec la modélisation faite avec Matlab- La construction est-elle adaptée à la géologie du site- Conception et exécution parasismique

CI5 : Construction parasismique

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Enseignement Transversal- Recherche expérimentale de la fréquence propre de la maquette

Mise en Oscillations libres

Quelle que soit l’amplitude du déplacement initial on trouve :

F = 7 Hz

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Enseignement Transversal- Mise en évidence du phénomène de résonance- Recherche expérimentale de la fréquence de résonance de la maquette

Fré

qu

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s5 Hz

9 Hz

7 Hz

Lorsque Fséisme = Fpropre structure

l’accélération est maximale

Masse M

M

Raideur K

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Enseignement Transversal- Principe de modélisation de la structure- Mesurer les dimensions des murs- Calculer la raideur des murs - Peser la masse du plancher

Accélération : a (m/s²)

Force d ’inertie : F = m.a

Hauteur H= 0,25 mEpaisseur e= 0,0008 m

Profondeur b= 0,1 mModule E 210000 MpaInertie I 4,2667E-12 m4

Raideur Murs 1376,256 N/m Masse Plancher 0,700 kg

Tôles 1 et 2 Plancher

Raideur Murs

Séisme

Force

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Enseignement Transversal- Paramétrer la modélisation Matlab de la structure (Raideur Murs, Masse plancher)- Lancer la simulation pour un séisme de fréquence variable- Retrouver la fréquence de Résonance vers 7 Hz

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Spécialité AC- Introduction à la construction parasismique- Utiliser la modélisation Matlab validée- Calculer la raideur des murs et la masse du plancher

Hauteur H= 2,9 m Largeur L= 9,63 mEpaisseur e= 0,2 m Epaisseur e= 0,2 m

Profondeur b= 1 m Profondeur b= 1 mModule E 30000 Mpa Masse Vol 2500 kg/m3Inertie I 0,00066667 m4

Nombre de mur 3 uRaideur Murs 29521505,6 N/m Masse Plancher 4815 kg

Murs Plancher

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Spécialité AC- Paramétrer le modèle Matlab (Raideur Murs et Masse Plancher)

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Spécialité AC- Lancer la simulation- Visualiser les résultats- Rechercher la fréquence propre de la villa.

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Spécialité AC- Valider la structure par rapport à la géologie du site

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Spécialité AC- Conception parasismique de la villa

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Spécialité AC- Préparer l’exécution parasismique de la villa