Partie spécifique - Partie D · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - AC 2021

Mise en situation

L'Arche des petites bêtes est prévue pour être une construction durable. Outre son aspect extérieur qui lui permet de s'intégrer au mieux dans son environnement, le mode de construction doit lui aussi respecter les trois piliers du développement durable. Pour ce faire, le choix a été fait de réaliser la structure porteuse de l'Arche en bois.

La suite de l'étude porte sur un portique transversal de la charpente, grisé sur la vue en perspective. Ce portique est constitué d'une poutre horizontale, de deux poteaux de rive et d'un poteau central.

Les normes de constructions européennes (Eurocodes) imposent 2 types de vérifications pour les structures:

les États Limites de Services (ELS): il s'agit de vérifier que les déformations de la structure restent inférieures à une valeur limite réglementaire.

les États Limites Ultimes (ELU): il s'agit de vérifier que les contraintes dans le matériau restent inférieures à une valeur limite réglementaire.

Pour les constructions en bois, ces valeurs limites sont données dans l'Eurocode 5.

Partie D: Les 2 types de bois vérifient-ils les États Limites de Services ?

Dans cette étude, la vérification des ELS porte sur la flèche de la poutre. Selon l'Eurocode 5, pour des éléments structuraux supportant une toiture, on doit toujours vérifier que $f_{\max} \le \frac{l}{250}$ où $l$ est la portée de la poutre.

Question D.1

Déterminer, à l'aide du plan du portique du DT S1a, la portée à prendre en compte.

Calculer la flèche admissible selon l'Eurocode 5 pour le portique en BLC.

m

mm

Question D.2

Les simulations numériques ont permis d'obtenir les déformées et les flèches en tout point des portiques (voir DT S6).

Déterminer, d'après les résultats du DT S6, la flèche maximale de la poutre en BLC.

Conclure sur le document comparatif DR S1 en précisant si le critère des ELS est vérifié ou non pour les deux types de bois.

mm

Question D.3

Choisir la solution la plus adaptée pour le portique en prenant en compte les critères environnementaux et réglementaires, en utilisant les résultats obtenus dans le DR S1.

Question D.4

Argumenter sur la difficulté de réaliser une poutre en bois massif en vous basant sur les résultats donnés dans le DT S7 qui donne des valeurs moyennes de caractéristiques des arbres.

Arbres

Port/Houppier

Croissance

Taille à 10/20 ans

Largeur

Durée de vie

Douglas · conique · rapide · 5/18 m · 3m · 600ans

Pin maritime · irrégulier · rapide · 6/13 m · 5m · 600ans

Pin sylvestre · irrégulier · rapide · 5/13 m · 3m · 300ans

Sapin blanc · conique · rapide · -/10 m · - · 800ans

Cèdre du Liban · étagé · lente · -/9m · - · 300ans

Épicéa · conique · rapide · 6/13 m · 3m · 200ans

Mélèze · conique · rapide · 6/15 m · 3m · 800ans

Question D.5

Conclure en justifiant sur la pertinence de l'utilisation du bois lamellé-collé pour la poutre du portique.