Plan de cours - Cégep du Vieux Montréal
Electricité , exercices corrigés avec rappel de cours : Magnétostatique, ...... et
automatismes industriels : IUT génie mécanique : cours : exercices corrigés : 1re
et ...
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Cégep du Vieux Montréal
Département de Sciences de la nature
Physique
PLAN DE COURS
Titre du cours : Statique et résistance des matériaux
Numéro du cours : 203-A33-VM
Pondération : 2 - 1 - 1
Compétence visée : 0355
Effectuer des calculs liés au bâtiment (P)
Programme: 221.A0 Technologie de larchitecture
Cours préalables : 201-A13-VM et 201-A23-VM
203-A13-VM et 203-A23-VM
Session : Automne 2008
Groupe : 1309
Professeur : Pierre Noël de Tilly
Département : Sciences de la nature - physique
Bureau : 10.58
Téléphone : (514) 982-3437 poste 7652
Courriel : HYPERLINK "mailto:pnoel@cvm.qc.ca" pnoel@cvm.qc.ca
Disponibilité : Sur mon site et Affichée en face du 10.58
Site Internet : http://w.cvm.qc.ca/pnoel
1 Compétence visée par le cours
ObjectifStandardÉnoncé de la compétence
Effectuer des calculs liés au bâtiment
Éléments de la compétence
1 Déterminer les dimensions.
2 Calculer des éléments de structure.
3 Estimer lefficacité de lenveloppe.
4 Fournir des résultats des calculs de mécanique.Contexte de réalisation
À partir de données relatives à un problème lié au bâtiment, fournies en système impérial ou en système métrique.
À laide :
de la documentation technique en français ou en anglais;
dune calculatrice;
dun chiffrier électronique et des technologies de linformation et des communications.
Critères de performance
1.1 Exactitude des dimensions :
de volumes;
de surfaces;
dangles et de distances;
de proportions.
2.1 Interprétation juste des rapports sur la capacité portante des sols.
2.2 Exactitude des calculs :
de forces;
de charges;
déléments structuraux.
3.1 Exactitude des calculs:
disolation,
dinsonorisation
de pertes de chaleur,
dinfiltration dair.
4.1 Application juste des formules propres aux systèmes:
de plomberie;
de chauffage;
de ventilation;
délectricité;
déclairage.
2 Présentation générale du cours
2.1 Renseignements généraux
Ce cours permet à létudiant en Technologie de larchitecture dapprendre comment effectuer les calculs de base nécessaires à lévaluation de létat dune structure dun bâtiment. Létude de la structure nécessitera lapplication de notions de statique sur un corps rigide et de résistance des matériaux.
2.2 But du cours et lien avec le programme de formation
Le cours Statique et résistance des matériaux est le troisième dune série de trois cours de physique qui permettront, ensemble avec trois cours de mathématiques et deux cours de technologie de larchitecture, datteindre la compétence « Effectuer des calculs liés au bâtiment ».
Placé à la troisième session du programme de Technologie de larchitecture, la première partie de ce cours étudie les propriétés des sections telles que : laire, le centroïde, le moment dinertie, le rayon de giration, le module de section ainsi que les symboles et formules sy rattachant. La deuxième partie du cours constitue la suite de létude de la résistance des matériaux initiée au cours précédent et concerne le comportement des poutres sous contraintes, les efforts combinés et la flèche. Cette partie regroupe des notions telles que la flexion, les réactions internes, le principe de superposition, les contraintes dues au moment fléchissant, les contraintes thermiques, les contraintes de torsion, les efforts combinés, la flèche, les diagrammes des efforts tranchants et moments fléchissants et les formules des poutres selon différents types de chargement.
Il constitue, pour létudiant, le terme de lapprentissage de plusieurs notions de physique quil a débuté à la première session avec le cours Physique appliquée à larchitecture I et poursuivi à la deuxième session avec le cours Physique appliquée à larchitecture II.
La place des mathématiques, dans tous les cours de physique, est essentielle. Les notions dalgèbre, de vecteurs, de trigonométrie, de fonctions, etc. acquises par létudiant dans les cours 201-A13-VM, 201-A23-VM et 201-A33-VM constituent les connaissances de base requises pour la maîtrise des notions de physique essentielles aux étudiants de troisième session en Technologie de larchitecture. On demande que les étudiants inscrits dans ce cours soient également inscrits au cours de mathématique 201-A33.
2.3 Objectifs du cours
Objectif global :
Lobjectif global du cours est de permettre à létudiant de reconnaître et de situer un certain nombre de phénomènes physiques afin den tenir compte dans le design et la construction de bâtiments.
Les notions qui seront vues pendant le cours se regroupent autour de deux thèmes : les propriétés des sections et la résistance des matériaux.
Objectifs spécifiques :
appliquer les notions du calcul des sections,
appliquer les notions de base de la résistance des matériaux.
2.4 Organisation des activités denseignement et dapprentissage
Les étudiants seront appelés à :
Parfaire leur méthode de travail afin dêtre en mesure de résoudre des problèmes en physique.
Tenir un cahier de notes et dexercices propre et ordonné afin de pouvoir sy référer au besoin.
Travailler sur des cas concrets quils retrouveront également dans des cours de leur spécialité en troisième session.
Appliquer les connaissances et habiletés acquises pendant le cours dans ces cas typiques.
Les notions du cours seront présentées et expliquées dans un cours magistral informel dans lequel seront insérées des périodes dapplications et dexpériences de laboratoire. Les applications et expériences constitueront un élément du cours favorisant lassimilation de connaissances de base et le développement dhabiletés suffisantes pour permettre à létudiant dêtre autonome et en mesure de travailler sur les cas pratiques de troisième session. Par conséquent, au cours du déroulement du cours, létudiant sera confronté et/ou mis à lépreuve sur sa capacité dintégrer les connaissances et habiletés acquises pendant le cours Statique et résistance des matériaux, à laide de la documentation de base et de cas pratiques dans le domaine de larchitecture.
Rôles respectifs (et ce qui est attendu de vous!)
Afin de permettre à l'étudiant de développer les compétences décrites plus haut, des activités sont prévues chaque semaine. On les classe en activités d'enseignement (moyens pris par le professeur), activités d'apprentissage (moyens pris par l'étudiant).
Moyens pris par le professeurMoyen pris par l'étudiant
Exposés informels à l'aide d'instruments didactiques variés (transparents, simulations, etc.);
Démonstrations en classe;
Supervision des activités d'apprentissage proposées en classe;
Correction détaillée de certains travaux;
Supervision des laboratoires;
Correction détaillée des rapports de laboratoire.
Écoute et participation respectueuse en classe (participation aux activités proposées, questionnement, réponses aux questions posées par le professeur);
Étude et vérification de ses apprentissages par les travaux (exercices, devoirs, etc.);
Préparation aux cours par les lectures appropriées;
Préparation aux laboratoires (lecture des protocoles);
Participation active aux laboratoires et aux TP;
Participation active aux discussions déquipe;
Exécution attentionnée des travaux et respect des échéances;
Consultation du professeur en dehors des cours au besoin.
2.5 Les activités dévaluation
Lévaluation formative :
Chaque semaine, létudiant prépare le cours par son travail personnel, cest-à-dire en faisant la lecture de la matière à être vue en classe et en sappliquant à faire les exercices suggérés. Certains exercices seront évalués par le professeur, qui donnera alors une rétroaction détaillée à létudiant. Dautres seront accompagnés de réponses, qui permettront à létudiant de sauto-corriger.
De plus, l'étudiant recevra une évaluation formative chaque fois qu'il répondra aux questions du professeur en classe et au laboratoire et lorsqu'il effectuera les exercices lors de séances de travaux dirigés. Il peut aussi rencontrer le professeur à son bureau pour recevoir une rétroaction sur son travail.
Lévaluation sommative :
Létudiant sera soumis à des évaluations sommatives sous forme de :
trois examens partiels;
des rapports ou comptes-rendus de laboratoire;
des devoirs, mini-quiz, résumés, etc;
une épreuve certificative.
Lépreuve certificative
Lépreuve certificative vise à mettre létudiant à lépreuve sur sa capacité dintégrer les connaissances et habiletés acquises pendant le cours. Cette épreuve consistera en un ou plusieurs cas pratiques dans le domaine de larchitecture. Par exemple, la construction de la structure dun bâtiment, nécessite la maîtrise des notions vues pendant ce cours et permet dévaluer la capacité de létudiant à utiliser adéquatement les connaissances pratiques et théoriques du cours.
Lépreuve permettra à létudiant de vérifier latteinte de lobjectif global du cours (voir page 3). Lors de lélaboration des cas pratiques, lenseignant choisira quelques unes des notions suivantes pour fins dévaluation :
analyser les propriétés des sections,
étudier la flexion des poutres,
étudier les réactions internes,
faire des diagrammes des efforts tranchants,
faire des diagrammes des moments fléchissants,
analyser les contraintes dues au moment fléchissant,
analyser les contraintes thermiques,
analyser les contraintes de torsion,
analyser les efforts combinés sur les poutres,
déterminer la flèche selon le type de chargement,
utiliser les formules des poutres selon le type de chargement
Lépreuve devra être réalisée à partir de la documentation de base de cas pratiques dans le domaine de larchitecture. Cette épreuve se fera individuellement. Elle seffectuera durant les dernières semaines de la session.
La répartition des notes
Les activités dévaluation sont distribuées sur lensemble de la session. Les examens comptent pour 60% de la note finale et le volet travaux pratiques pour 40% (laboratoires, travail synthèse). Limportance de chaque rapport de laboratoire pourrait varier selon ce qui est exigé.
Évaluation Note Echéancier approximatif
Examen 1 18 % 5e semaine
Examen 2 20 % 11e semaine
Examen 3 18 % 15e semaine
Quiz et devoirs 4 %
Épreuve certificative 20 %
Laboratoires 20 %
Les dates précises des examens seront confirmées aux étudiants au moins une semaine avant chaque examen.
La condition de réussite du cours
La condition de double seuil sapplique dans ce cours. Pour réussir le cours, il faut à la fois avoir obtenu une note de 60% et plus au cumul des notes (incluant toutes les notes, dont lépreuve certificative) et avoir obtenu une note de 60% et plus à lépreuve certificative. Un étudiant qui a une note inférieure à 60% à lépreuve certificative se verra attribuer une note globale de moins de 60% lors de la transmission des notes finales au collège.
Les critères dévaluation
Critères généraux pour les devoirs et examens
E1- Utilisation appropriée des concepts, des lois et des principes.
E2- Utilisation adéquate de la terminologie.
E3- Analyse de situations concrètes et reconnaissance de la pertinence du recours aux outils et aux procédés mathématiques.
E4- Choix approprié en fonction des besoins.
E5- Démarche planifiée et méthodique.
E6- Utilisation correcte des outils et des procédés.
Critères généraux pour les rapports de laboratoire
L1- Résultats satisfaisants par rapport au contexte.
L2- Application correcte du protocole expérimental et des techniques.
L3- Respect des règles de sécurité.
L4- Exactitude des calculs.
L5- Présence des éléments constituants un rapport de laboratoire et respect des normes établies.
Critères pour lépreuve certificative
S1- Les études, les analyses et les évaluations sont appuyées par des calculs simples.
S2- Létudiant choisit les équations appropriées aux différents types de calculs.
S3- Létudiant comprend les limites des calculs simples quil réalise.
S4- Les solutions envisagées par létudiant sont réalistes dun point de vue physique.
Remarques générales sur lévaluation des travaux
Les examens faits en classe ainsi que les devoirs devront témoigner de la capacité des étudiants à rencontrer les six premiers critères de performance. De plus, les étudiants devront démontrer quils sont capables daborder une question avec méthode, de faire une démonstration efficace et clairement présentée. Le professeur corrige ce qui a été écrit et non ce quon a pensé écrire !
Les expériences seront faites en équipe de deux étudiants. Elles permettent aux étudiants de démontrer leur participation (présence obligatoire aux expériences) par leur assiduité. Elles permettent aussi de développer leur habileté manuelle et leur sens de lorganisation du travail.
Les rapports de laboratoire sont évalués en tenant compte de la clarté de la présentation et du texte, de la précision et de lexactitude des mesures, de la pertinence des calculs, de la validité de linterprétation des résultats et de la justesse de la conclusion.
3 Calendrier des activités
Voici un calendrier approximatif des activités de la session. Les lectures obligatoires, les activités préparatoires aux cours ainsi que les évaluations formatives seront annoncées en cours de session.
Résistance des matériaux
SemaineContenuActivités dapprentissageÉvaluation sommative1Présentation du cours et règles de vie en classe
Ch. 1 : Contraintes et déformations
Contraintes
Déformations
Module de Young
Loi de Hooke
Facteur de sécurité et contrainte de travail
TP1
Exercices :
1.20
1.22
1.23
1.24
1.252Ch.2 : Effet de la variation de température et joints
2.1 Effet de la température
2.3 Joints par rivets ou boulons
TP2
Exercices : 2.14, 2.15, 2.17, 2.18, 2.19, 2.22
32.3 Joints par rivets ou boulons
TP3
Exercices : 2.30, 2.31, 2.32, 2.33, 2.35, 2.36
Propriétés des sections
4Ch. 4 : Centroïdes et moment dinertie
4.1 Centroïdes
4.2 Moment dinertie
TP4
Prétest I
Exercices : 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8,5
Examen I (jusquà 2.3 incl.)
SemaineContenuActivités dapprentissageÉvaluation sommative64.3 Théorème des axes parallèles
Ch.6 : Flexion : effort tranchant et moment fléchissant
6.1 Types de poutres
6.2 Types de charge
6.3 Réaction des appuis et encastrements
TP6
Exercices : 4.9, 4.10, 4.13, 4.147Présentation de lépreuve certificative
Laboratoire 1 : Centroïde et moment dinertieLaboratoire 1 : Centroïde et moment dinertie
Compte-rendu de laboratoire86.4 Effort tranchant et moment fléchissant (analytique)
6.5 Effort tranchant et moment fléchissant (graphique)
TP8
Devoir 6 (voir feuille)
Résistance des poutres et colonnes
96.5 Effort tranchant et moment fléchissant (graphique) Charge uniformément répartie
Ch.7 : Contraintes et déflexion des poutres
7.2 Contraintes normales dune poutre en flexionTP9
Devoir 6 (voir feuille)
107.3 Contrainte de cisaillement des poutres en flexionExercices : 7.7, 7.8, 7.9, 7.10, 7.11, 7.12, 7.13, 7.14, 7.15, 7.16, 7.17
Prétest II11Examen II (jusquà 6.5 incl.)12Contraintes normales dans les poutres en flexionTP12
Laboratoire 2 : Effort tranchant et moment fléchissant
Compte-rendu de laboratoire137.4 Déflexion des poutres (flèche)
Ch.8 : Flambage des poutres et colonnes
8.1 Équilibre stable et équilibre instable
8.2 Longueur efficace, rayon de giration et élancement
8.3 Contrainte critique
8.4 Étançonnement des poutresExercices : 7.18, 7.19, 7.20, 7.22
Exercices : 8.2, 8.4, 8.6, 8.16, 8.1814Prétest III et épreuve certificative15Examen III (jusquà 8.4)
4 Matériel requis pour le cours
CÔTÉ Michèle, Résistance des matériaux pour les techniques du génie mécanique, Le Griffon dargile, 1997 (Environ 40$ neuf)
Calculatrice scientifique (Sharp EL-546)
Cartable (anneaux de 1po minimum) pour la conservation des notes de cours, exercices et travaux divers
5 Médiagraphie
MALLEN-JUNEAU, Chantal, Statique et résistance des matériaux, Éditions Saint-Martin, 1999.
ASSELIN Sylvie, Statique et résistance des matériaux, Guérin Dossier Collégiaux, 1996
Dionne, B. Pour réussir, guide méthodologique pour les études et la recherche, Éditions Études Vivantes, 1998.
DORLOT, Jean-Marie et al, Des matériaux, Éditions de lÉcole Polytechnique de Montréal, 1986.
Langlois, Alain, Notions de mécanique du bâtiment, Modulo éditeur, 1984.
PAINCHAUD, Bertrand, Statique et résistance des matériaux, Les Éditions PAINCHAUD enr., 1992.
Re Bui, Van, Statique et résistance des matériaux, VRB, 1995.
ROBILLARD, Mario, Charpente dacier, Éditions Préfontaine inc., 1992.
Site de physique générale
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
Site du Grand dictionnaire terminologique
http://www.granddictionnaire.com
6 Politique départementale
Les règles définies dans la politique institutionnelle d'évaluation des apprentissages et précisées dans l'encadrement départemental du département de Sciences de la nature sont appliquées dans le cadre du cours de Statique et résistance des matériaux. Vous trouverez la version intégrale dans le document dans la Politique dévaluation des apprentissages du département des Sciences de la nature disponible sur le site WWW du département :
http://www.cvm.qc.ca/Sciencesdelanature
En voici un extrait :
La note de passage de ce cours est de 60%.
Le professeur pourra retrancher jusquà 10 % de la valeur maximale de chaque évaluation si la qualité du français employé nest pas adéquate.
Les rapports de laboratoire doivent être remis à la fin de la séance de laboratoire. Une pénalité de 10% par jour de retard sera imposée.
Les travaux doivent être remis au moment et à l'endroit fixés par le professeur. La même pénalité de 10% s'applique par journée de retard.
Aucun travail ou rapport nest accepté après que le professeur ait remis les copies corrigées.
Un seul rapport par équipe est remis au professeur. Chacun des membres de l'équipe est responsable des résultats et des observations recueillies au laboratoire et de la rédaction du rapport.
Il n'y a pas de reprise des examens. Les étudiants dont l'absence est motivée (avec preuve à l'appui) auront droit à une remise de l'examen à la fin de la session à condition den faire la demande par écrit.
Le plagiat ou la fraude au cours d'un examen ou d'un travail sont automatiquement sanctionnés par la note zéro et l'étudiant peut se voir exclus du cours.
La présence aux séances de laboratoire est obligatoire. Une absence non motivée à un examen ou à une séance de laboratoire est sanctionnée par la note zéro. Il revient à l'étudiant d'aviser le professeur le plus tôt possible sur sa boîte vocale ou par courriel en cas d'absence motivée. Le professeur peut refuser l'accès au local de cours à un étudiant qui arrive en retard.
Le professeur remet à chacun des étudiants tous les rapports de laboratoire corrigés durant la session. L'étudiant est responsable de ses travaux et doit les conserver jusqu'à la fin de la période de révision des notes.
Il est possible de rencontrer individuellement le professeur pour des explications supplémentaires après avoir vérifié la disponibilité de ce dernier et avoir pris rendez-vous.
Bonne session !
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