Rostand Jean 5ème H .
TECHNOLOGIE . HABITAT ET OUVRAGES
. . . M. PASDELOUP
_5ème_ Des fonctions aux solutions techniques
Dans cette séquence, voici ce que tu vas faire : Capacités de technologie : Fonction.
1
1
Identifier la s olution technique retenue pour réaliser une fonction de service. Comparer, sur différ ents obj ets techniques, les solutions tec hniques retenues pour répondre à une même fonction de ser vice. Mettre en relation l es contraintes à res pecter et l es sol utions techniques retenues.
1
Relier les choi x esthétiques au style artistique en vigueur au moment de la créati on.
1
Identifier, de manière qualitati ve, l’influence d’un contexte s ocial et économique sur la conc eption et l a commercialisation d’un obj et technique simple.
1
Identifier l’origine des matières premières et l eur dis ponibilité.
1
Associer le matériau de l’objet technique à la (ou aux) matière(s) premièr e(s).
1 Solutions techniques
1 Contraintes - liées au fonctionnement ; liées à l a durée de vie ; - liées à la sécurité ; - liées à l’esthétique et 1. L’analyse et la l’ergonomie ; - liées au développement conception de durabl e. l’objet technique
Contexte s ocial et éc onomique.
2. Les mat ériau x Origine des mati ères pr emièr es et utilisés disponibilité des matériaux.
Identifier des foncti ons assurées par un objet tec hnique.
Items du B2i C1.2
Je sais accéder aux logiciels et aux documents dis ponibles à partir de mon espace de travail.
C1.6
Je sais faire un autre c hoi x que cel ui propos é par défaut (lieu d’enr egistrement, format, imprimante…)
SYNTHESE : Les objets technique ont été créés par l'homme pour répondre à ses besoins. Il existe de nombreux objets techniques pour satisfaire un même besoin. (vous avez tous dessiné des maisons différentes) Pour répondre aux besoins, les objets techniques doivent assurés une ou plusieurs fonctions techniques.
Fenêtre, porte fenêtre, œil de bœuf...
Se cacher du regard des autres
Pour qu'une habitation ou un ouvrage assure une fonction technique, leurs concepteurs utilisent plusieurs solutions techniques. Exemple : Se protéger du regard des autres est assuré par les volets, cloisons, murs, rideaux, …. Mais une solution technique permet souvent d'assurer plusieurs fonctions. Exemple : La fenêtre assure les fonctions laisser passer la lumière, protéger des imtempéries, du vent, ...
Maison (≈1850)
1 2
Lamotte-Beuvron
Cadastre* de 1967 Échelle 1/1000e
A. Quelles solutions techniques ont été choisies pour les murs de cette maison____ Des poutres en bois et du torchis ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ B. Explique ce qu’il faut comme matières premières. ___________________________ Terre argileuse + paille et ____________________________________ éventuellement bouse de vache ____________________________________ ____________________________________ 4
C. Quels éléments « tiennent » la maison ? _ La charpente en bois ____________________________________ ____________________________________
D. Sur cette maison bourgeoise, y a t’il d’autres matériaux pour les murs que ceux vus précédemment ? Si oui, entoure-les sur la photo et ajoute leur Pierres calcaires et argileuses nom. _________________________ E. D’où proviennent ces matériaux ? Pas de la sologne. La pierre calcaire ______________________________ vient peut-être de la vallée de la Loire ______________________________ ______________________________
Maison Lamotte-Beuvron(≈1850) 1
2
F. Quelles solutions techniques ont été choisies pour les
murs
de
ces
2
maisons ?_____________ Des briques ______________________ ______________________ G.
A partir
m a t i è re s
de
quelles
p r e m i è re s
fabrique-t-on ce matériau ? (celui que tu as répondu à la question F) __________ terre argileuse ______________________ ______________________ Cadastre* de 2008 Échelle 1/1500e
H. Pour la couverture de cette maison, quelle solution technique a Tuiles de pays été choisie ?___________________________________________ I. Et maintenant, qu’est devenu ce bâtiment ? Répond - il au même b esoin
?___ Un ___ salon ____ de____ coiffure ____et___ un ____ magasin ____ de____ porcelaine. ___ ____ Il _
_____________________________________________________ ne répond plus au même besoin. 1
J. Indique ce qui a changé (matériaux, forme, ..) pour ce bâtiment_ _____________________________________________________ Des grandes ouvertures ont été crées, les briques ont été _____________________________________________________ recouvertes d’un enduit, des fausses briques ont été collées, la _____________________________________________________ couverture a été refaites _____________________________________________________
K. Termine le dessin de la nouvelle façade de ce bâtiment.
*Cadastre : Ensemble de plans et documents tenus à jour au niveau des mairies et des centre des impôts fonciers, et identifiant avec précision chaque parcelle de terrain, la nature, la consistance et l'équipement des constructions qui y sont édifiées.
L. Quelle est la fonction de ce bâtiment ? _____ Abriter des voitures ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ M. Ce bâtiment a-t-il été construit en même temps que le reste de la maison ? Explique ta réponse.
__________
Non, car le mur est ___________________ en parpaings _____________________________________________________________________________ N. D’où provient le matériau principal de cette construction plus récente ? Que faut il pour réaliser faut du ciment, de l’eau et du sable ce matériau ? Il_________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____ _________________________________________________________________________ O. Quels autres travaux de gros œuvre ont été réalisés sur cette maison ?________________ Les 3 maisons ont été rassemblées pour en former une grande. Les portes sont devenues des _____________________________________________________________________________ fenêtres 1
2
P. Sur ce bâtiment : Quel élément soutient la structure ? ____1________________ Quel élément sert à « combler » les vides ? _____2___________
Q. Pourquoi a-t-on utilisé cette brique roulée sur cette maison ?___________________________ Car c’est plus isolant _______________________________________
NOM : …………………….. CORRECTION Prénom : ………………….
Évaluation Habitat et ouvrages
5 ème….
1- Quelle est la fonction commune à ces trois objets techniques ?
/2
Ces trois objets protègent de la pluie, de la neige, du soleil. _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 2-Ces 3 solutions techniques réalisent la même fonction et pourtant elles ont été construites différemment. Quelles sont ces différences de construction ?
/2
Ces 3 objets réalisent la même fonction technique et pourtant ils ont été construits différemment. _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ Les différences se situent au niveau des matériaux, des formes et le dernier a des fonctions en plus (protéger du vent, s’asseoir). _________________________________________________________________________________ 3– Indique les fonctions principales de ces éléments •
_______________________________ Protéger des intempéries, pluie,
/3
________________________________ neige. •
1
_______________________________ Protéger du vent
________________________________
•
Soutenir le bâtiment _______________________________ 2
________________________________
Gy mnase en fac e le c ollège
5
4– Rayes les numéros des éléments de cette
4
maison qui ne servent pas à se protéger du regard des autres
/3 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
6 8
2 1
7
9 Éclaté d’une mais on
On peut voir que les maisons typiques de Bretagne sont construites avec les matériaux disponibles sur place (le granit)
SYNTHESE :
Jusqu’au 19ème siècle, chaque région avait un style bien particulier. Les matériaux utilisés étaient souvent les ressources naturelles disponibles à proximité du lieu de fabrication : pierre calcaire en Anjou, granit en Bretagne, brique dans la région Toulousaine et le sud-ouest… A noter que plus les maisons étaient modestes, plus les matériaux étaient extraits aux alentours de la construction. D'un côté les matériaux "riches" : la pierre, la brique, le bois (dans les endroits où il est rare), la chaux... de l'autre, les matériaux "pauvres" : la terre, la paille, les galets des rivières, les petites pierres, les matériaux qu'on réemploie (d'un vieux bâtiment) Avec l'arrivée et l'é volution des moyens de transport (train, canaux et péniches, camions), les matériaux ont circulé rapidement et facilement. L'industrialisation des matériaux a fait évoluer les maisons qui sont moins typiques. C'est l'uniformisation. Au 20ème siècle, les techniques s'améliorent, le béton remplace progressivement les matériaux traditionnels et certaines maisons ont été recouvertes d'enduit. Les besoins de nouvelles constructions augmentent, le développement des constructions s'accélère. Au 21ème siècle, les matériaux offrant une meilleure isolation thermique sont utilisés pour réduire l'impact sur l'environnement.
NOM : …………………….. CORRECTION Prénom : ………………….
Évaluation Habitat
1- Indique les matériaux utilisés pour réaliser les murs et les toits de ces maisons (aide toi du diaporama)
5 ème….
Mauritanie
/7
Mur :Terre …………………….. Toit :Herbe/ …………………….. branches
Hab itats du monde :
Brésil
Planches en bois Mur : …………………….. Tôles Toit : ……………………..
Norvège
en bois Mur :Planches …………………….. tôle Toit :Gazon ……………+ ….…..
Hab itats de France : Sologne
Mur :Briques …………………….. Toit :Ardoises …………………….. Bretagne
(granit) Mur :Pierres …………………….. Toit :Chaume …………………….. Landes
+ torchis Mur :Poutre …………………….. Toit :Tuile …………………….. Tarn et Garonne
Mur :parpaings …………………….. Toit :Tuiles …………………….. 2– Parmi les 4 maisons Françaises quelle est la plus récente ? Pourquoi. Donne plusieurs hypothèses. La maison la plus récente est la dernière, car elle est en parpaings (qui est un matériau plus /3 récent) et elle n’est pas finie, il manque encore un enduit sur les murs. 3- Pour les constructions antérieures au 19ème siècle, quels étaient les matériaux souvent utilisés pour les maisons « paysannes » ? Pourquoi utilisait-on ces matériaux ? D’où provenaient-ils ? /3 Les matériaux étaient les ressources naturelles disponibles près du lieu de fabrication Plus les maisons étaient modestes, plus les matériaux étaient extraits aux alentours de la construction : les matériaux "riches" : pierre, brique, le bois ... les matériaux "pauvres" : terre, paille, petites pierres, .. 4– Pourquoi les maisons « typiques » de Sologne ne sont elles pas en pierre ? Les maisons ne sont pas ainsi car il n’y a pas de pierre en sologne.
/2
5– Quelle est la matière première utilisée pour réaliser une brique ? /2 Il faut principalement de la terre argileuse 6– Maintenant on peut voir des maisons « assez » semblables dans des régions éloignées. Pourquoi ? Avec l'arrivée et l'é volution des moyens de transport (train, canaux et péniches, camions), les /3 matériaux ont circulé rapidement et facilement. L'industrialisation des matériaux a fait é voluer les maisons qui sont moins typiques. C'est l'uniformisation.
_5ème_ Comment ça tient ?
Dans cette séquence, voici ce que tu vas faire : Capacités de technologie : Solutions techniques 1. L’analyse et la conception de Croquis, schéma, c odes de l’objet technique représentati on. Propriétés des matériaux : - propriétés intrinsèques (as pec t physique, propriétés mécaniques, acoustiques, thermiques). 2. Les mat ériau x Propriétés mécaniques et es thétiques utilisés d’une structure : - résistance ; - défor mati on ; - esthétique.
Évolution des styl es en foncti on des principes techniques et des tendances 4. L’évolution artistiques. de l’objet technique Évolution des outils et des mac hines .
6. Les processus d e Contraintes liées aux proc édés de réalisation d’un fabrication, de c ontrôle et de validati on. objet technique
1
Modifier tout ou partie d’une s tructur e ou d’ un assemblage pour satisfaire une fonction de s ervic e donnée.
2
Traduire sous forme de croquis l’organisati on s tructurelle d’un objet technique.
2
Mettre en pl ace et interpréter un essai pour défi nir, de faç on qualitati ve, une pr opriété donnée. Classer de manière qualitati ve pl usieurs matériaux s elon une propriété simple à respecter.
2
Mettre en relation, dans une structure, une ou des propriétés avec les formes , les matériaux et les efforts mis en j eu.
1
Associer les grands inventeurs, i ngénieurs et artistes et l eurs réalisations .
1
Différencier outil et machi ne.
2
Énoncer les c ontraintes de séc urité liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation.
2
Socle commun
Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes. Comp 3 Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique, démontrer. Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l’aide d’un langage adapté. La matière : principales caractéristiques, états et transformations ; propriétés physiques et chimiques de la matière et des matériaux ; comportement électrique, interactions avec la lumière.
Comment construire pour que les
?
briques au dessus des fenêtres ne s’affaissent pas ?
Ma proposition : (tu peux dessiner) ________________________________ ________________________________ ________________________________ Avec le matériel disponible j’explique à mes camarades ma proposition. Propositions retenues par le groupe : Ex : •
Faire une voûte en briques
•
Mettre une poutre en bois
•
Mettre une poutre en acier
•
Mettre une poutre en béton
•
Mettre une poutre en béton armé
...
COMPTE RENDU:
Réalisé par Axel Ma ximilien et Jason
Pour fabriquer une poutre en béton il faut déjà confectionner le ciment de la manière suivante: il faut mettre : 2 doses de ciment ; 3 doses de sables sec ; 2 doses d'eau. Puis il faut mélanger le béton.
Après avoir créé le béton il faut le couler dans le moule de la poutre. Enfin il faut patienter une semaine pour le séchage du béton.
Réalisé par Lauréanne COMPTE RENDU: Pour fabriquer une poutre en béton armé Matériel : un marteau, une paire de gant , de l'eau, du ciment et du sable, une truelle, un marteau pour mettre en place le bac pour le ciment ,un plateau pour éviter de salir la table, un récipient pour mélanger l'eau le ciment et le sable et aussi une dosette et 2 barres en acier
Groupe d’Enola. Résultats de nos tests : On a testé nos poutres : acier, bois et béton . • • •
La poutre en acier a résisté au poids ( 1 kg ) La poutre en bois a résisté au poids ( 1 kg ) La poutre en béton a résisté au poids ( 1 kg )
poids
Puis on les a surélevées un peu et : • • •
La poutre en acier a résisté au poids ( 1 kg ) La poutre en bois a résisté au poids ( 1 kg ) La poutre en béton n'a pas résisté au poids ( 1 kg )
poids
La différence entre une poutre en béton et béton armé : Pour le béton armé on met deux petites barres en fer dedans .
QUESTIONS à la maison : 1. 2. 3. 4.
Quels composants avez-vous mélangés ? quelles quantités de chaque ? Quelles sont les précautions à prendre pour faire du ciment en toute sécurité ? Quel(s) outil(s) avez vous utilisé(s) pour faire le mélange ? Quelles machines peut-on utiliser pour un volume beaucoup plus grand de ciment ?
1. On a mélangé 3 volumes de sable, 2 de ciment, 2 d’eau (et il faut ajouter des gravillons) 2. Il faut mettre des gants car le ciment est irritant 3. On a utilisé une truelle
4. On peut utiliser une bétonnière ou une toupie
SYNTHESE
Le béton est très résistant aux efforts (1) si c'est de la compression. C'est pour cela qu'il est utilisé pour la construction des murs.
Mais le béton est très peu résistant aux efforts (1) si c'est de la flexion. On a vu qu'il se brisait pardessous, dans la zone où sont sollicités les efforts de traction(2), puis il cassait facilement.
Il faut renforcer cette zone. On peut pour cela ajouter des barres metalliques dans la poutre en béton. On appelle cela du béton armé. Le linteau en béton armé supporte plus de charges : la barre métallique limite les efforts de traction du bas de la poutre (2)
Mais même le linteau en béton armé reste moins solide que celui en bois ou en métal : ces 2 linteaux fléchissent mais ne se rompent pas
Indique par une flèche un élément de ce pont qui est comprimé (élément en compression) et par une autre flèche, indique un élément qui est soumis à de la compression.
Flexion Compression
POUR ALLER PLUS LOIN Le béton armé, breveté en 1877 par Joseph Monier intervient dans la construction de la plupart des ouvrages et des habitats : fondations, immeubles, réservoirs, silos, tours, ponts, barrages en voûte mince, toitures en forme de coques, composants de structures préfabriquées (pré dalles, éléments de façades, poutres, escaliers…..). Dans les pièces en béton armé, la résistance aux efforts de compression est assurée par le béton car il est résistant à ces efforts, alors que l’acier assure la résistance aux efforts de traction.
Le béton précontraint supprime les efforts de traction en le comprimant. (Cette technique a été inventé par Eugène Freyssinet en 1926, et a per mis de réaliser des ouvrages et des habitats très longs, tel que le viaduc de Millau ou la tour Khalifa à Dubaï (828 m).
La réalisation d’un élément d’ouvrage en béton ar mé, comporte plusieurs opérations : 1. 2. 3. 4.
Exécution d’un coffrage (moule) en bois ou en métal. Mise en place des armatures dans le coffrage. Coulage du béton dans le coffrage. Déc offrage (ou démoulage) apr ès durcissement suffisant du béton, (en moyenne 28 jours).
Quelle est la différence de fabrication ? Pour le béton armé, on coule le béton sur des barres métalliques et on laisse sécher. Pour le béton précontraint, le câble métallique est tendu lors de la prise du béton et relâché lorsque le béton est bien sec, ce qui permet de comprimer la poutre et de limiter ainsi des efforts de traction.
Groupe D’Adélaïde. VOUTE Pour faire une voûte il faut du sable, des briques et du pvc.Il faut attendre que ce soit sec pour pouvoir enlever la plaque de pvc.
Nous avons fabriqué le dessus d'une fenêtre d'une maison en brique et ça a tenu car nous avons mis du sable entre les briques en guise de ciment Ensuite nous avons mis un poids dessus pour tester la solidité de la voûte: ça a marché ! ( La voûte ne s'est pas effondrée !)
QUESTIONS : 1. 2. 3. 4.
Que va avoir tendance à faire la voûte ? Que faut il faire pour éviter cela ? Recherche sur internet une photo d'un bâtiment qui a une voûte. Sur cette photo, entoure au crayon de papier les éléments qui font que la voûte ne s'écroule pas.
1. Elle a tendance à s'écrouler SI ON NE MET RIEN SUR LES CÔTES. 2. Il faut renforcer les 2 côtés 3.
