Partie C - Questions C.1 à C.3 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - ITEC 2021

Mise en situation

Afin d'assurer une meilleure sécurité de l'Arche des petites bêtes, une étude est menée afin de remplacer la passerelle d'entrée fixe par un système (passerelle + pont-levis) mobile bloquant le passage pendant les horaires de fermeture du parc de Thoiry. Le pont sera actionné par 2 câbles tirés par un treuil installé sur la berge, sous la structure d'accès. Sa commande sera programmée ou effectuée à distance. La passerelle de sortie emploiera une solution équivalente non étudiée ici.

Une structure rigide doit assurer le guidage des câbles grâce à un point d'appui en hauteur. Symboliquement, il est décidé de lui donner la forme d'une arche, le visiteur devant la franchir afin d'accéder à l'Arche des petites bêtes.

L'ensemble de la structure sera en bois (pin) afin de s'intégrer non seulement à l'environnement et au bâtiment existant, mais aussi pour valoriser la démarche d'éco-conception.

La structure ne doit pas dépasser les 5 mètres de hauteur pour ne pas être visible depuis l'extérieur du parc.

Une solution consommant un minimum d'énergie lors des mouvements de relèvement / descente du pont-levis est recherchée. Deux solutions techniques structurelles sont comparées: une version A classique et une version B avec contrepoids qui rapporte le centre de gravité du pont mobile plus près de son axe de rotation, mais qui est plus lourde.

Version A: Pont-levis et arche statique fixée au sol

Version B: Pont-levis avec arche mobile fixée au pont

Partie C: Quels sont les efforts supportés par la liaison pivot du pont-levis ?

Une étude par simulation a été menée, les paramètres et les résultats sont présentés sur le document DR-S1 ci-dessous.

DR-S1: Détermination des actions de contact par résolution du PFS

Étude statique sur le pont (tablier) du pont-levis version A dans le cas le plus critique de la partie 1, soit en position horizontale. Elle se simplifiera par les hypothèses suivantes: le problème est plan (dans le plan $(O, \vec{X}, \vec{Y})$) et les actions des 2 câbles de traction sont modélisées par une unique action somme des deux. Aucun piéton ne doit être présent sur le tablier durant les manœuvres (pas d'action mécanique due à leur poids).

Bilan des actions mécaniques sur le tablier du pont isolé:

Poids $\vec{P}$ ($9700\text{ N}$) en G

Action des câbles sur le pont dans la liaison pivot en A

Action du sol sur le pont dans la liaison pivot en O

Résultats:

Les composantes de résultantes sont en N, celles de moment en N·m.

C.1

Représenter sur le DR-S1 les composantes de la résultante de l'action mécanique du sol sur le pont (échelle $1\text{ cm}$ pour $2000\text{ N}$).

C.2

Préciser la direction de la résultante de l'action mécanique du câble sur le pont. Justifier votre réponse.

DT-S8: Solution constructive de la liaison pivot

Le matériau envisagé dans le projet initial reste, pour une homogénéité, le pin. Compte tenu du mouvement attendu (faible angle, faible vitesse), la liaison pivot entre le pont et son support pourra être réalisée par une articulation. 2 axes (gauche et droit) se monteront en force dans des logements du support fixé au sol. Un léger jeu est prévu entre les alésages du tablier et les 2 axes afin d'assurer la mobilité.

C.3

Calculer l'intensité de la résultante de l'effort qui s'appliquera sur chaque axe participant à la liaison pivot.