Matériaux structuraux et géomatériaux

Note du 29 juin 2020
Sans connaitre encore le temps que dureront les mesures de distances sociales liées à la pandémie de Covid-19, et quels que soient les changements qui ont dû être opérés dans l’évaluation de la session de juin 2020 par rapport à ce que prévoit la présente fiche descriptive, de nouvelles modalités d’évaluation des unités d’enseignement peuvent encore être adoptées par l’enseignant ; des précisions sur ces modalités ont été -ou seront-communiquées par les enseignant·es aux étudiant·es dans les plus brefs délais.

5 crédits

30.0 h + 30.0 h

Enseignants

François Bertrand; Gérard Pierre; Saraiva Esteves Pacheco De Almeida João;

Langue
d'enseignement

Français

Préalables

Notions basiques de mécanique des solides et des fluides.

Thèmes abordés

Le cours a pour objectif l'apprentissage des facettes scientifiques et techniques fondamentales liées à la compréhension et analyse des matériaux structuraux et géomatériaux utilisés en construction.
Il vise à fournir aux futurs ingénieurs les références mécaniques / géomécaniques de base qui leurs seront utiles lors de leurs activités d'études et de gestion de projets en construction et génie civil.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
AA1.1, AA1.2, AA3.1, AA3.3, AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4,4, AA5.3, AA5.5, AA6.1	Acquis d'apprentissage spécifiques au cours Plus précisément, à l'issue de ce cours, l'étudiant doit être capable de : Décrire les principales propriétés mécaniques et physiques des matériaux solides utilisés en ingénierie structurale (acier, béton, maçonnerie, bois, nouveau matériaux intelligents, etc). Caractériser les états des contraintes et déformations, comportement différé dans le temps (fluage, relaxation, recouvrance), effets thermiques, influence des imperfections et précontrainte, inclusion du cisaillement en 2D et 3D. Comprendre le processus de rupture des matériaux ductiles et fragiles et appliquer critères de plastification et résistance appropriés. Faire le lien entre les formulations théoriques des propriétés mécaniques et leur évaluation empirique lors d'un essai en laboratoire. Identifier les principaux types de roches et minéraux, et décrire leurs processus de formation et l’impact sur les propriétés mécaniques, physiques et hydrauliques. Décrire une structure géologique sur base de la lecture d’une carte géologique, et l’impact que cette structure peut avoir sur certains projets de génie civil. Décrire et analyser l'interaction de l'eau et des géomatériaux. Décrire et appliquer le concept de contrainte dans les géomatériaux.

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».

Contenu

Le cours est organisé en trois parties :
1. Caractérisation des matériaux structuraux :

Acier : composition, production, utilisation, propriétés.
Béton : composition, utilisation, propriétés.
Maçonnerie et bois.
Nouveaux matériaux intelligents.

2. Caractérisation des états des contraintes et déformations, et rupture :

Propriétés mécaniques des matériaux, indétermination statique, effets thermiques, imperfections, précontrainte, comportement différé dans le temps (fluage, relaxation, recouvrance), concentration de contraintes, etc.
Contraintes et déformations de cisaillement, contraintes planes, contraintes principales et contrainte de cisaillement maximale, cercle de Mohr pour contraintes planes, contraintes triaxiales, déformations planes.
Critères de rupture pour matériaux ductiles et fragiles : Tresca, Von Mises, Rankine, Mohr-Coulomb, etc. Influence des charges répétées et fatigue.
Béton armé et précontrainte : aperçu rapide du comportement à la flexion simple d'une poutre en béton armé, à tester au laboratoire (LEMSC).

3. Notions de base de géomatériaux :

Genèse et classification des roches (ignées, sédimentaires, métamorphiques) - Principales caractéristiques physiques et techniques des roches - Identification des roches - Origine du sol.
Géologie structurale et interprétation de cartes géologiques.
Caractérisation physique du sol: courbe granulométrique des sols fins et grossiers, consistance, classification des sols. Relations de masse et volume, compacité du sol.
Interaction sol-eau, capillarité, loi de Darcy, écoulement d'eau souterrain, essais de conductivité hydraulique, lignes de courant et équipotentielles.
Contrainte dans le sol, contrainte totale, pression de l'eau interstitielle et contrainte effective.

Méthodes d'enseignement

Enseignement ex-cathedra pour le volume 1.
Ateliers encadrés en salle (exercices dirigés) et séances de laboratoire (LEMSC) pour le volume 2.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen final écrit.

Ressources
en ligne

Disponibles sur Moodle

Faculté ou entité
en charge

Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme

Sigle

Crédits

Prérequis

Acquis
d'apprentissage

Bachelier en sciences de l'ingénieur, orientation ingénieur civil architecte

ARCH1BA

Mineure en sciences de l'ingénieur : construction (accessible uniquement pour réinscription)

LGCE100I

Mineure en Construction

LFSA132I

Filière en Construction

LGCE100P