Partie D - Choix 2 : Dimensionnement de la liaiso… · 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 D (Choix 2): Comment dimensionner la liaison pivot du pont-levis ?

Pour s'inscrire dans la démarche d'écoconception une étude préliminaire envisage la réalisation des axes de la liaison pivot en bois. On souhaite valider ce choix.

Pré-dimensionnement: un logiciel de calcul a permis de tracer le graphe (DR-S2) donnant le diamètre minimal de chaque axe de la liaison pivot en fonction de l'effort à supporter pour différents matériaux.

Question D.1

Déterminer le diamètre minimal d'un axe en pin pour un effort dans la liaison de 23 100 N (ou faire apparaître votre tracé sur le graphe).

Une vérification de résistance du matériau à la pression de contact doit être faite. La pression de contact se calcule de la manière suivante:

$P = F / S$

$P$ est la pression de contact en $\text{N}\cdot\text{mm}^{-2}$

$F$ est l'effort dans chaque axe de la liaison, $F = 11\,550\text{ N}$

$S$ est la surface projetée, $S = D \times L$

$D$ = Diamètre de l'axe (on pourra prendre $D = 24{,}5\text{ mm}$ ou $25\text{ mm}$)

$L$ = longueur du guidage est de $80\text{ mm}$.

La pression maximale admissible par le matériau est $P_{\max} = 25\text{ N}\cdot\text{mm}^{-2}$.

Question D.2

Valider ou non le choix du diamètre de l'axe au regard de la pression de contact. Calculez la pression $P$ puis concluez.

Le risque d'usure dans une telle liaison réalisée bois sur bois est important.

Question D.3

Indiquer sur quels paramètres dimensionnels il est possible d'agir pour limiter l'usure dans cette liaison.

Question D.4

Le bureau d'études renonce finalement à ce principe de solution bois sur bois. Proposer sous forme d'un schéma commenté une solution technique alternative.

Réalisez votre proposition sous forme de schéma commenté et téléchargez-en une photo, ou décrivez votre solution ci-dessous: