TPE 1ereS:constructions parasismiques, expérience

[c2liine]

Bonjour à tous!!!!!!!
Alors voilà: je suis en première S (et c'est dur lol mais c'est vrai quand même) et avec deux amies nous avons choisi comme sujet pour les TPE:séismes et constructions parasismiques avec pour matières maths et SVT.Nous avons déjà trouvé une problématique, construit un plan avec une grande partie sur les séismes (= la source du problème) et une seconde sur les constructions parasismiques (=une réponse au problème), trouvé des calculs intéressants,etc....mais nous avons un gros problème avec l'expérience!!
Déjà rien que le fait de vouloir modéliser un séisme est un peu complexe si on prend en compte le fait qu'il existent différents types d'ondes et qu'elles ne provoquent pas les même mouvements...
Alors on a laissé tombé la maquette parasismique (snif snif) qui aurait fait intervenir beaucoup trop de paramètres qu'on aurez eu beaucoup de mal à prendre en compte dans l'intégralité...
On a tout d'abord voulu en faire une sur le phénomène de résonance,ce qui s'est révélée être,finalement, sans grand intérêt puisque le principe était de fixer des plaques de plexiglas de différentes hauteurs sur un support,de le faire bouger (genre sur un skateboard de gauche à droite, mouvement suivant un axe) et de constater que les structures bougeaient différemment suivant leur taille...niveau première S moyen ....
Enfin,la dernière expérience qu'on a trouvée est une expérience utilisant une cuve à onde et de l'eau.On modélise les ondes de surface ressenties lors d'un séisme par les ondes progressives qu'on observe à la surface de l'eau. A l'aide d'un vibreur (inclus dans la cuve), on créer des ondes sinusoïdales d'une certaine fréquence,réglable toujours grâce au vibreur, et on pourrait faire varier celle-ci et,en fonction de ça, voir comment varie la longueur de l'onde (que l'on pourrait comparer à une distance épicentrale ).On a déjà cherché et trouvé des relations entre la fréquence et la vitesse de propagation des ondes, dites-moi si je me trompe, mais N(fréquence) = 1/T(période)
et lambda,j'trouve pas la lettre,(la longueur d'une onde progressive)= V(vitesse de propagation) x T(tjrs la période)
d'où la relation lambda= V/N.
Sauf que voilà, et hélas pour nous, la prof de SVT nous a fait remarquer que l'eau c'était pas de la terre, et que les phénomènes produits n'étaient pas les même dans le milieu aquatique apparemment...
EN CONCLUSION: Nous nous retrouvons sans expérience à une semaine de la fin, car celles-ci doivent impérativement être faites avant les vacances de Noël (après le lycée ne fournit plus de matériel).
Et c'est pour demander un peu d'aide ou des propositions si vous en avez, je suis toute ouïe!!!

MERCI
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[Jeanpaul]

Pourquoi avoir abandonné l'idée de la maquette parasismique ? L'idée semblait bonne.
Imagine que tu construises une maison (juste les murs) avec des morceaux de sucre et que tu secoues le plateau où elle repose, ça va s'effondrer.
Si maintenant tu fabriques au préalable un cadre avec des Lego bien imbriqués et bien collée au plateau qui constituent une armature avec les morceaux de sucre dedans, ça ne tombera plus.
C'est ça le parasismique : une cage renforcée en béton armé avec des briques pour remplir mais sûrement pas une maison rien qu'avec des briques.

[c2liine]

Et bien, tout simplement parce que je voyais les choses en un peu plus compliquées!C'est sûr que, vu sous cet angle, la maquette parasismique parraît beaucoup plus simple!
Au tout début,nous avions d'ailleurs pensé à faire une situation schématisée dans le même genre: des cubes de bois empilés les uns sur les autres qui font une petite maison et à côté le même type de construction mais cette fois avec des légos.Mais la prof (et oui toujours la même! ) nous a fait remarqué qu'on rencontrait rarement des maisons construites simplement en empilant des parpaings...et c'est un peu vrai...
Mais sinon on pourrait peut-être faire deux maquettes de bâtiments construits avec le même élément (légos) mais dont la structure serrait différente.Je m'explique: par exemple une sur simples pilotis et l'autre avec des murs porteurs qui la soutiendraient, ou encore 2 grands ensembles constitués chacun de deux bâtiments mitoyens mais, l'un où les deux serrait simplement accolés et s'entrechoqueraient lors des secousses et l'autre où ils serraient éloignés et où un matériau flexible jouerait le rôle de joins parasismque...je ne sais pas, à votre avis, c'est une bonne idée?
Mais je ne pense pas que ce soit vraiment ce qu'on attend de nous à notre niveau sur un tel sujet, enfin je veux dire qu'il est clair que ce sont des maquettes assez simples en elles-même et qui ne peuvent pas être à la base d'un calcul ou un autre truck dans ce genre là....
Qu'en pensez-vous?

[ramza166]

Bonsoir,

Vous êtes en première S pas à normale sup' vous n'êtes pas des chercheurs. Votre expérience ne peut pas décemment reposer sur un protocole bien évolué. Les connaissances théoriques en 1eS restent relativement faibles vous n'allez pas redémontrer la physique de A à Z. Je ne connais pas le but profond du TPE mais je ne pense pas qu'on attende de vous du très haut niveau il ne faut pas se leurer.

Certes les maquettes montrant les comportements simples de bâtiments suivant leur géométrie, la répartition des masses etc... sont simples (simplistes), le calcul l'est moins (surtout en 1e) et les observations faites sur ces modèles simples sont les fondements de la construction parasismique. L'ingénieur, lorsqu'il est confronté à un problème nouveau, suit une démarche scientifique. Une modélisation simple (voire simpliste) qui amène des résultats, des affinements et ainsi de suite. Cela paraît "bébète" de secouer des tiges parcourues de masses mais les ingénieurs font ces calculs pour certaines approches (soit dit en passant cette illustration en secouant des tiges est faite même en école d'ingénieur...) Si cela ne démontre pas ce que tu avances, ça a le mérite de l'illustrer.

Pour revenir sur des modèles simples de brochettes de masses, les calculs en modélisation "brochette" sont utilisés par les ingénieurs, ne serait-ce qu'en première approche ou pour se donner un ordre d'idée des efforts sismiques. Un calcul informatisé et donc basé sur des géométries, répartitions de masses et rigidités plus complexes (calcul modal spectral par la méthode des éléments finis) repose sur les même principes, lesquels sont simples à illustrer, bien que déjà beaucoup moins à calculer.

Un tel calcul est envisageable pour illustrer la méthode de construction parasismique. Aligner des formules ne sert à rien si l'on ne comprend pas ce qui en est à la base. En 1e on étudie le pendule simple non? vous avez les éléments pour étudier le cas du système le plus simple...rien ne vous empêche de montrer la démarche du calcul parasismique par un exemple simple. Vos maquettes pourraient illustrer les principes qui font qu'un bâtiment (pour peu qu'il soit en zonage sismique) ne s'écroulera pas sur vos têtes si un séisme devait se produire.

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jeanpaul]

Mais la prof (et oui toujours la même! ) nous a fait remarqué qu'on rencontrait rarement des maisons construites simplement en empilant des parpaings...et c'est un peu vrai...

Je lui suggère d'aller voir ce qui se passe dans les pays en voie de développement, là où il y a les séismes.

[c2liine]

Un tel calcul est envisageable pour illustrer la méthode de construction parasismique. Aligner des formules ne sert à rien si l'on ne comprend pas ce qui en est à la base. En 1e on étudie le pendule simple non? vous avez les éléments pour étudier le cas du système le plus simple...rien ne vous empêche de montrer la démarche du calcul parasismique par un exemple simple. Vos maquettes pourraient illustrer les principes qui font qu'un bâtiment (pour peu qu'il soit en zonage sismique) ne s'écroulera pas sur vos têtes si un séisme devait se produire.

Cordialement,

Effectivement, le cas du pendule simple est étudié au lycée!Je l'ai fait en 2de (peut-être va-t-on le revoir cette année), et si ma mémoire est bonne on avait vu une formule sur le durée d'une oscillation en fonction de la longueur du fil du pendule et de l'accélération de la pesanteur, mais je ne crois pas qu'on faisait intervenir la masse au bout du pendule...
Et je ne vois donc pas le rapport avec le comportement des bâtiments lors d'un séisme.Leurs mouvements seraient en fonction de la masse du bâtiment? Ou des forces qui s'exercent sur lui, comme le poids?Peut-être est-ce avec la hauteur plutôt? Je ne sais pas, je ne sais plus!
Pourriez-vous m'éclairer?

Je lui suggère d'aller voir ce qui se passe dans les pays en voie de développement, là où il y a les séismes.

Mais c'est vrai!!! Pourquoi je n'y ai pas pensé plus tôt! En fait,nous avions décidé de parler de l'inégalité face au risque sismique dans la conclusion,pour l'ouverture, en disant ,qu'en effet, dans les pays en développement,et c'est justement là où se produisent généralement les séismes, les conséquences sont meurtrières car il n'y a aucune prévention, et que la population ne peut pas construire des habitations assez résistantes.
Dans ce cas, il faudrait peut-être que j'en parle avant.Merci pour cette précision!

[ramza166]

la pulsation propre d'oscillation d'un oscillateur simple type masse-ressort est:
omega0=racine(k/m) avec k raideur du ressort et m la masse (la masse intervient...relis toi

durée d'une oscillation en fonction de la longueur du fil du pendule et de l'accélération de la pesanteur

...pesanteur). On obtient alors la fréquence propre (et en en prenant l'inverse, la période) qui est (omega0/(2Pi). Cette fréquence permet de calculer ensuite en fonction du spectre de dimensionnement considéré (qui pour faire simple donne l'accélération maximale appliquée en fonction de la fréquence propre du bâtiment) les efforts sismiques appliqués au bâtiment. Pour construire parasismique, sur un projet d'architecte, on ne peut guère agir sur les masses. Par contre on peut rigidifier ou assouplir une structure pour en écarter les fréquences propres principales du pic du spectre de dimensionnement et donc limiter les efforts sismiques appliqués à la strucutre.

On peut alors vérifier/dimensionner la structure vis à vis du séisme.

Je suis allé vite et ai essayé d'être aisément compréhensible. Si tu veux des explications détaillées n'hésite pas à m'envoyer un message privé.

Cordialement,

[bap95210]

Bonjour, je viens de voir votre post qui date un peu ^^ je suis moi meme en 1ere s et jai le meme sujet de tpe. Mais le probleme c'est que jai mathe t physique comme matiere imposé je voudrais donc avoir, si cela est possible, plus de precision quant aux calcul que vous aviez evoqué
Merci d'avance