La situation de départ est le questionnement autour de la tour de Pise : pourquoi est-elle penchée ? Qu’est-ce qui a pu faire défaut ? Ce qui permet d’arriver à la question de savoir sur quoi reposent les constructions pour rester stables.

file_download Connaissances et capacités visées et lien avec les compétences du socle

Organisation de la classe

Les élèves travaillent par ilots. Chacun réalise des parties d’un diaporama support qui aborde plusieurs aspects :
 Fonction d’usage ;
 La rencontre avec un chef d’entreprise de construction ;
 Matériaux et matières premières utilisés ;
 Mise en relation contraintes et solutions techniques ;
 Modélisation numérique de différentes formes de fondations ;
 Les étapes de la réalisation et les métiers associés ;
 Expérimentation 1 : Quelle est l’influence de la forme des fondations et de la nature du sol sur la stabilité des constructions ? ;
 Expérimentation 2 : A quels efforts sont soumises les fondations ?
 Fabrication d’une maquette de fondation en respectant chaque étape et en associant les métiers.

Afin de constituer une banque d’images libres de droit, les élèves sont chargés de prendre des photos de fondations et les envoyer par courriel.

Démarche suivie

Pendant que certains ilots travaillent au diaporama, d’autres expérimentent.

 Expérimentation 1 : Quelle est l’influence de la forme des fondations et de la nature du sol sur la stabilité des constructions ?

• - Élaboration du protocole de test en classe entière

En utilisant des fondations de formes et dimensions différentes (diamètre et coté), les élèves vont appuyer sur celles-ci pour les enfoncer de 6mm dans des sols de natures différentes, placés dans des bacs et posés sur une balance de salle de bain mise à zéro. Ils lisent la valeur de la masse qu’ils ont dû appliquer.

• - Réalisation en CFAO de volumes simples (cylindre, parallélépipède) avec Sketchup en s’aidant de tutoriels

• - Configuration de l’usinage en suivant la démarche permettant de passer dans Charlygraal (skp to dxf),
• file_download Exporter un dessin sketchup dans GCFAO3D (vers DXF ou STL)

• - Usinage

• - Expérimentations tout en complétant un tableau de relevés de mesures.
• - Conclusions
  Les élèves constatent que plus la surface en contact avec le sol est importante et plus la masse à appliquer est importante et donc plus la construction va être stable.
  Ils classent également les matériaux (sable, gravier, terre) en fonction de leur résistance.

 Expérimentation 2 : A quels efforts sont soumises les fondations ?

• - Observation des déformations de morceaux de mousse parallélépipédiques de hauteurs différentes :
  • - sur semelle filante : un appui est exercé avec un " mur" sur des morceaux de mousse à base rectangulaire, .
  • - sur semelle isolée : un appui est exercé avec un poteau sur des morceaux de mousse à base carrée

file_download Modélisation des fondations semelles filantes, isolées et en puits

• - Prise de photo et compte-rendu d’expérience sur le diaporama.

• - Conclusions :
  • - Les fondations sont soumises aux efforts de traction, compression et flexion ;
  • - Plus les fondations sont hautes, et moins elles se déforment.

 Fabrication de la maquette

Chaque ilot réalise une étape de la fabrication de fondation en endossant un métier associé.

 Rencontre avec un professionnel

Pour tout renseignement complémentaire, contacter Thomas LEPORT - collège Monge à Beaune