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Technologie 5ème

Les réalisations des maquettes de ponts par les élèves - Année 2009/2010

vendredi 28 mai 2010, par M. BELLAHSEN


Rêver de ponts très sérieusement


Vidéo d’introduction

- Vidéo qui nous sert d’introduction pour étudier la stabilité d’une structure telle que les ponts.
- Cette vidéo retrace l’effonrement en 1940 du pont de Tacoma aux USA dont le tablier est entré en résonance sous l’action du vent.
- Cet évenement a marqué le monde de l’ingenierie civile. Depuis, il a été inventé de nouveaux materiaux bien plus résistants ; ce qui permet de créer des structures de ponts bien plus solides et dont l’envergure et la hauteur sont de plus en plus impressionnantes.


- Après étude et investigations autour des maquettes didactiques de ponts en classe, après recherches en utilisant l’outil informatique pour étude des ponts "réels" ou "virtuels" (Lien vers animations flash Brainpop ci-dessous ) et après structuration des connaissances :

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- LES élèves de 5ème doivent imaginer, inventer, fabriquer des maquettes de ponts en respectant les contraintes imposées. ils exposent ensuite aux camarades le processus de réalisation choisi en évoquant les difficultés rencontrées et en utilisant le vocabulaire adéquat (poteaux, pylônes, voutes, poutres, piliers, fondations, éléments porteurs, câbles, suspentes, béton armé, béton précontraint, arc, poids, pression, forme du matériau choisi (en "I" en "U" en "H"...), résistance aux efforts (tension [traction ou flexion], compression) .. etc :



Activité :  Réaliser une maquette de pont à l’image du RÉEL en respectant les Contraintes suivantes :


- Chaque pont doit résister au minimum à un passage d’un camion qui pèse 500 grammes
- Dimensions : Largeur minimale du pont : 100mm, longueur mini : 200mm.
- La fabrication s’effectue par groupes de 2 élèves, soit 2 ponts par îlot.
- Choisir des matériaux adéquats pour fabriquer une maquette en s’aidant de la fiche synthèse sur les ponts.

Rappel différence entre le "Pont suspendu" et le "pont à haubans" :

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Ponts suspendu et Pont à haubans



Application des connaissances


- Quelques exercices intéressants réalisés sur l’académie de Toulouse :
-  >>> Le vocabulaire des ponts<<<
-  >>> Les différents types de ponts <<<
-  >>> Les matèriaux des ponts <<<
-  >>> Les ponts : éléments d’analyse fonctionnelle <<<
-  >>> Comment franchir un obstacle important ? <<<

Les idées prennent vie au collège !

Certains groupes d’élèves ont largement mérité leur 20/20 BRAVO !

- Certains groupes d’élèves ont demandé s’ils peuvent peindre leur "œuvre". Non seulement c’est autorisé mais ça permet de décloisonner les différentes matières enseignées au collège . En effet, l’élève utilise les techniques apprises en ART-PLASTIQUE pour décorer, soigner et améliorer la partie esthétique de la maquette, appelée "fonction d’estime" en Technologie.

Voici les maquettes de ponts étudiées en classe :

 

On constate (voir photo du pont ci-dessous) que sans élaboration d’une structure solide, le pont ne résiste pas au passage de l’engin !

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Puisque le pont s’effondre, cet objet technique ne peut pas donc résoudre notre problème initialement posé : "comment franchir un obstacle ?" ; ce qui engendre un autre problème qu’on va se poser : "comment faire pour qu’un pont ne s’effondre pas ?".

 

- Investigations : Place aux essais par la manipulation pour tenter de découvrir les différentes structures de ponts qui permettent de résoudre notre problématique. L’élève dispose, dans son îlot, de la maquette du pont qui s’effondre, de plusieurs pièces (arc, béquilles,câbles..) et d’un ordinateur lié à internet.

 

Pont suspendu ou Pont à câbles : en ajoutant des câbles de tension on peut observer par l’investigation, que la structure devient plus résistante. La solution est donc retenue.

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Pont à béquille

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Pont à poutres

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- En élaborant une structure en "T" l’élève s’aperçoit que le pont résiste aisément au passage de l’engin.
- La solution est donc retenue puisqu’elle permet de résoudre le problème posé.

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Pont en arc

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Grace à la structure en arc, l’effort vertical dû aux poids des véhicules devient radial (dirrigé vers le centre géometrique formé par l’arc) cette technique est utilisée dans les ponts mais aussi dans les ARCHES ROMAINES et pour les constructions de TUNNELS. La forme en Arc du plafond d’un tunnel est plus résistante que la forme plate. Même principe pour les murs porteurs des tunnels qui sont en béton armé précontraint légèrement incurvé.

Étude des structures de type "Treillis" De nombreux passages de trains par exemple sont réalisés grâce à cette structure.

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Voici les réalisations en image :

 

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"Pont à haubans". Résultat de la maquette très soigné et à l’image du réél.
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Le tablier (route) c’est une latte d’un lit superposé... belle idée.
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Les élèves l’ont surnommé "le pont de "san Francisco"
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Pont réalisé avec deux equerres d’angle
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Pont à poutres - structure en bois.
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Merci au père de Guillaume, qui réalise des maquettes et qui nous a aidé à réaliser cette véritable maquette de pont à voutes.
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le pont aux deux visages. d’un coté "pont en arc" de l’autre coté "pont à poutres"
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pont en Arc réalisé avec une cagette en bois.
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Un pont en Arc tout en carton alvéolé
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Forme du pont en voutes - l’idée est très bonne.
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Mais le materiau choisi n’est pas résistant au passage de l’engin
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Comme en secourisme utilisons la technique pédagogique des 3 piliers de la réussite : 1) Quoi ? La structure s’effondre. La solution n’est pas validée. 2) Pourquoi ? Le materiau n’est pas assez résistant et la longueur du pont est trop courte. 3) Comment ameliorer pour corriger cette erreur ? Choisir un materiau plus résistant et prolonger la longueur du pont pour respecter les contraintes imposées.
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Le seul pont réalisé qui permet de modifier la pente du tablier.
cela nous a permis d’aborder une nouvelle notion. la notion de "cales" pour fixer et stabiliser le tablier après avoir obtenu une pente avec un angle souhaité.
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Tablier incliné vers le bas.
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Tablier incliné vers le Haut.
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Un zoom sur la solution imaginée et réalisée par les élèves.. des clous et une chaine en zig zag.. Il fallait y penser !
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Solution avec gaines électriques
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Les lacets de chaussures font office de câbles
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Le seul pont à deux étages dont un dédié au passage de locomotives ... Structure très solide en bois et métal.
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"PONT SUSPENDU" ou "PONT A HAUBANS" - Le premier pont achevé et qui a donné l’exemple aux autres camarades...
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Pont à voutes en carton
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Sur ce pont en Arc, les rambardes de sécurité sont des clous liés par un elastique.
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Pont réalisé en prenant les pieds d’une chaise et en raccourcissant le siège pour obtenir un tablier conforme au problème posé.
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Une idée très originale obtenue par simples collages...
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L’ARC est un bloc de polystyrène qu’on peut trouver sur nimporte quel emballage d’HIFI, ordinateurs, electromenagers..Bonne idée.
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Un pont solide et de grande taille Tout en bois.
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Parmi les ponts les plus géants fabriqués ..
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Bravo pour ce pont soigné, réaliste, très résistant et apprécié par tous les élèves à l’unanimité..
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Essais de résistance du pont très largement validés..
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ça y’est les fabrications des ponts sont achevées pour cette année ..
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Dernière photo de famille.
La majorité des ponts ont respecté les contraintes imposées. Certains ponts ont même bluffé le professeur et les camarades.

>> POUR VOIR LES MAQUETTES DE PONTS RÉALISÉES EN 2010/2011 - Cliquez ICI <<



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