Integration lecon 1-8

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de réaliser une activité d’intégration qui mobilise les connaissances des leçons 1 à 8, de choisir les matériaux et les outillages adaptés, de lire et interpréter un plan simple, de mettre en œuvre une technique de construction (maçonnerie, charpente, couverture) en respectant les normes de sécurité et d’hygiène, et d’établir un planning de chantier basique. **Prérequis** : Maîtriser les notions de matériaux (béton, bois, briques), d’outillage manuel et électroportatif, de lecture de plans (échelles, symboles), de base de la maçonnerie (pose, jointoiement), de la charpente traditionnelle (assemblages, entraxes), de la couverture (types, pente), des installations sanitaires et électriques de base, ainsi que les principes de gestion de chantier (planning, contrôle qualité, sécurité). ## Introduction contextualisée Dans le cadre du baccalauréat technique séries F4, l’activité d’intégration constitue une mise en situation professionnelle où l’élève doit concevoir et réaliser un petit ouvrage complet, typiquement un **mur de soutènement en béton armé** accompagné d’une **petite charpente de couverture**. Cette tâche permet de vérifier la capacité à mobiliser les savoirs acquis durant les huit premières leçons, à appliquer les règles de sécurité sur un chantier camerounais (port des EPI, signalisation, prévention des chutes) et à produire un livrable conforme aux attentes du monde du travail (plan, calculs, suivi). ## I. Leçon 1 – Matériaux de construction ### Définitions et classifications > **Matériau de construction** : toute substance utilisée pour ériger un ouvrage, classée selon sa nature (liant, granulat, bois, métal) et sa fonction (structurel, d’enveloppe, de finition). Les familles étudiées sont : - **Liants hydrauliques** (ciment Portland CEM II/A‑L 32,5 R) ; - **Granulats** (sable 0/4, gravier 4/20) ; - **Bois de construction** (épicéa, pin traité autoclave) ; - **Briques pleines** (format 22 × 10,5 × 5,5 cm, résistance à la compression ≥ 20 MPa). ### Propriétés mécaniques - **Résistance à la compression du béton** : \( f_{ck} = 25 \text{ MPa} \) (classe C25/30). - **Module d’élasticité du bois** : \( E \approx 10 \text{ GPa} \) pour l’épicéa. ### Exemple chiffré : calcul de la résistance à la compression d’un béton On veut vérifier qu’un béton dosé à 350 kg de ciment/m³ atteint la classe C25/30. \[ f_{ck} = 0.8 \times \left(\frac{C}{100}\right)^{0.5} \times 10 \quad\text{(formule empirique simplifiée)} \] Avec \( C = 350 \) kg/m³ : \[ f_{ck} = 0.8 \times \left(\frac{350}{100}\right)^{0.5} \times 10 = 0.8 \times \sqrt{3.5} \times 10 \approx 0.8 \times 1.87 \times 10 \approx 15 \text{ MPa} \] Ce résultat montre qu’il faut augmenter le dosage ou ajouter un adjuvant pour atteindre 25 MPa. > **Règle de sécurité** : Toujours vérifier la fiche de données de sécurité (FDS) du ciment avant utilisation (risque d’irritation cutanée). ## II. Leçon 2 – Outillage et équipements ### Outils manuels vs électroportatifs - **Manuels** : truelle, niveau à bulle, masse, équerre de maçon. - **Électroportatifs** : perceuse‑visseuse, scie circulaire, meuleuse d’angle. ### Sécurité d’utilisation > **Consigne de base** : Porter lunettes de protection, gants anti‑coupure et casque antibruit lors de l’usage d’une meuleuse. Vérifier l’état du câble d’alimentation et la présence d’un disjoncteur différentiel 30 mA avant branchement. ### Exemple : réglage d’une scie circulaire pour une coupe de bois de 45 mm d’épaisseur - Régler la profondeur de lame à 50 mm (épaisseur + 5 mm de marge). - Vérifier l’alignement du guide parallèle avec la ligne de coupe. - Effectuer un test à vide avant la coupe réelle. ## III. Leçon 3 – Lecture de plans et schémas ### Échelles, symboles, cotations - Échelle courante : 1 : 50 pour les plans d’étage, 1 : 20 pour les détails. - Symboles : trait épais = mur porteur, trait fin = cloison, pointillé = réseau électrique. ### Exemple : lecture d’un plan de fondation Sur un plan à l’échelle 1 : 50, une semelle filante représente 120 mm sur le papier → longueur réelle = \(120 \times 50 = 6000\) mm = 6 m. > **Astuce** : Toujours reporter les cotes en millimètres sur le chantier pour éviter les erreurs d’arrondi. ## IV. Leçon 4 – Techniques de maçonnerie ### Pose de briques et jointoiement - **Épaisseur du joint** : 10 mm (mortier type M5). - **Liage** : alternance de rangs tête‑et‑lit pour assurer la liaison. ### Norme de référence NF P 15‑201 (DTU 20.1) définit les règles de mise en œuvre des maçonneries en éléments portés. ### Exemple chiffré : nombre de briques pour un mur de 4 m de long, 2,5 m de haut, épaisseur 20 cm Surface du mur = \(4 \times 2,5 = 10 \text{ m}^2\). Surface d’une brique + joint = \((0.22+0.01) \times (0.105+0.01) = 0.23 \times 0.115 = 0.02645 \text{ m}^2\). Nombre de briques = \(10 / 0.02645 \approx 378\). On arrondit à 380 briques + 5 % de casse → **400 briques**. > **Règle de métier** : Humidifier les briques avant la pose pour éviter l’absorption rapide de l’eau du mortier. ## V. Leçon 5 – Charpente bois ### Types d’assemblages - **Tenon‑ mortaise** (assemblage traditionnel). - **Boulonnage** avec boulons M12, rondelles et écrous freinés. ### Exemple : dimensionnement d’une entraxe pour une portée de 4 m Charge permanente (couverture) ≈ 0,5 kN/m² ; charge variable (neige) ≈ 0,6 kN/m². Charge totale = 1,1 kN/m². Pour une section de bois de 100 × 200 mm, la résistance à la flexion admissible ≈ 8 MPa. Moment fléchissant maximal \( M = \frac{q L^2}{8} = \frac{1.1 \times 4^2}{8} = 2.2 \text{ kN·m} \). Contrainte \( \sigma = \frac{M}{W} \) avec \( W = \frac{b h^2}{6} = \frac{0.1 \times 0.2^2}{6} = 0.000667 \text{ m}^3 \). \( \sigma = \frac{2.2 \times 10^3}{0.000667} \approx 3.3 \text{ MPa} < 8 \text{ MPa} \) → section admissible. > **Consigne de sécurité** : Vérifier l’état du bois (absence de champignons, fissures) avant toute assemblage. ## VI. Leçon 6 – Couverture et étanchéité ### Types de couvertures - **Tuiles en terre cuite** (pose à joints croisés). - **Bac acier** (fixation avec vis autoperceuses, joint d’étanchéité en mousse). ### Calcul de pente minimale Pour une couverture en bac acier, la pente minimale recommandée est 7 % (≈ 4°). Sur une portée de 6 m, la différence de niveau nécessaire = \(0.07 \times 6 = 0.42 \text{ m} = 42 \text{ cm}\). > **Règle d’étanchéité** : Toujours poser un écran de sous‑toiture perméable à la vapeur sous le revêtement pour limiter les risques de condensation. ## VII. Leçon 7 – Installations sanitaires et électriques de base ### Alimentation en eau - Tuyau PER Ø 16 mm, pression de service 4 bar. - Débit maximal admis : \( Q = \frac{\pi D^2}{4} v \) avec \( v = 2 \text{ m/s} \) → \( Q \approx 0,4 \text{ l/s} \). ### Électricité basse tension - Circuit éclairage : section minimale 1,5 mm² cuivre, protection par disjoncteur 10 A. - Norme NF C 15‑100 : obligatoire mise à la terre et différentiel 30 mA en tête d’installation. ### Exemple : dimensionnement d’un tuyau d’alimentation pour un lavabo (débit 0,15 l/s) On choisit un PER Ø 12 mm (section = \( \pi \times 0.012^2 /4 = 1.13 \times 10^{-4} \text{ m}^2 \)). Vitesse résultante \( v = Q / A = 0.00015 / 1.13e-4 \approx 1,3 \text{ m/s} \) (< 2 m/s) → conforme. > **Consigne de sécurité** : Couper l’alimentation générale avant toute intervention sur un circuit électrique. ## VIII. Leçon 8 – Gestion de chantier et qualité ### Planning simplifié (méthode du diagramme de Gantt) | Tâche | Durée (jours) | Début | Fin | |----------------------|---------------|---------|---------| | Préparation du sol | 2 | J1 | J2 | | Fondations | 4 | J3 | J6 | | Élévation murs | 5 | J7 | J11 | | Charpente | 3 | J12 | J14 | | Couverture | 2 | J15 | J16 | | Finitions & nettoyage| 2 | J17 | J18 | ### Contrôle qualité - Vérification de l’aplomb des murs (tolérance ± 5 mm sur 2 m). - Essai de compression sur des éprouvettes de béton (âge 28 j). > **Règle d’hygiène** : Maintenir un chantier propre, évacuer les déchets quotidiennement et fournir des points d’eau pour le lavage des mains. ## Synthèse du chapitre - **Matériaux** : connaître les classes de résistance, choisir le dosage adapté. - **Outillage** : distinguer outils manuels/électroportatifs, appliquer les consignes de sécurité (EPI, vérification des câbles). - **Lecture de plans** : interpréter échelles, symboles, coter avec précision. - **Maçonnerie** : respecter épaisseur de joint, liage, normes DTU. - **Charpente** : dimensionner sections, privilégier assemblages mécaniques boulonnés. - **Couverture** : assurer pente minimale, poser écran de sous‑toiture. - **Installations** : dimensionner tuyaux PER, respecter sections électriques et différentiels. - **Gestion de chantier** : établir un planning Gantt, contrôler qualité, maintenir hygiène et sécurité. ## Glossaire - **Béton armé** : béton dans lequel des armatures métalliques sont incorporées pour résister à la traction. - **Liant hydraulique** : substance qui durcit par réaction avec l’eau (ciment, chaux hydraulique). - **Équerre de maçon** : outil permettant de vérifier les angles droits sur un chantier. - **Tenon‑ mortaise** : assemblage bois où une saillie (tenon) s’insère dans une cavité (mortaise). - **Étanchéité** : capacité d’un élément à empêcher le passage de l’eau ou de l’air. - **Disjoncteur différentiel** : dispositif qui coupe le courant en cas de défaut de fuite à la terre supérieur à 30 mA. - **Gantt** : représentation graphique d’un planning montrant les tâches dans le temps. - **Aplomb** : verticalité d’un élément mesurée par rapport à la direction du fil à plomb. ## Exercices d'application corrigés **Exercice 1** : Vous devez réaliser un mur de soutènement en béton armé de 3 m de long, 2 m de haut et 0,25 m d’épaisseur. Le béton est de classe C25/30. 1. Calculer le volume de béton nécessaire. 2. Déterminer la quantité de ferraillage nécessaire si on prévoit des armatures longitudinales de diamètre 12 mm espacées de 15 cm et des stirrups de diamètre 8 mm espacés de 20 cm. 3. Vérifier que la contrainte de compression dans le béton ne dépasse pas 0,45 fck sous une poussée de terre de 15 kN/m². **Corrigé** : 1. Volume = \(L \times h \times e = 3 \times 2 \times 0.25 = 1.5 \text{ m}^3\). 2. Armatures longitudinales : nombre de barres = \( \frac{3}{0.15}+1 = 21 \) barres de 2 m de longueur (hauteur) → longueur totale = \(21 \times 2 = 42 \text{ m}\). Stirrups : périmètre de la section = \(2 \times (0.25+2) = 4.5 \text{ m}\). Nombre de stirrups = \( \frac{2}{0.2}+1 = 11 \) par rangée → longueur totale = \(11 \times 4.5 = 49.5 \text{ m}\) (chaque stirrup est une boucle fermée autour de la section). 3. Contrainte moyenne sous poussée de terre : Force résultante par mètre linéaire : \(F = p \times h = 15 \text{ kN/m}^2 \times 2 \text{ m} = 30 \text{ kN/m}\). Section résistante par mètre linéaire : \(A = e \times 1 \text{ m} = 0.25 \text{ m}^2\). Contrainte moyenne : \(\sigma = F / A = 30 \text{ kN/m} / 0.25 \text{ m}^2 = 120 \text{ kN/m}^2 = 0.12 \text{ MPa}\). Limite admissible : \(0.45 f_{ck} = 0.45 \times 25 = 11.25 \text{ MPa}\). Puisque \(0.12 \text{ MPa} \ll 11.25 \text{ MPa}\), la condition est largement respectée. --- *Fin du cours.*