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Ce cours fait partie d'un ensemble créé par Mike Ashby pour aider à présenter aux étudiants, les matériaux, les procédés et une sélection rationnelle.

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1 Ce cours fait partie d'un ensemble créé par Mike Ashby pour aider à présenter aux étudiants, les matériaux, les procédés et une sélection rationnelle. Le site Web "Ressources d'Enseignement" vise à aider l'enseignement des matériaux, et les cours correspondants en Conception, Ingénierie et Science. Les ressources sont fournies dans des formats divers et sont destinées principalement à la formation des étudiants. Certaines des ressources sont d'accès libre et les étudiants peuvent y avoir accès. D'autres sont seulement disponibles pour les éducateurs utilisant CES EduPack. Mike Ashby Department of Engineering University of Cambridge © M. F. Ashby, 2011 Pour les instructions de reproduction, voir la dernière diapositive Unité 15. Architecture et Environnements construits : Matériaux pour le bâtiment Concrete structure of the Stata Center, MIT.Frank O. Gehry, Architect.

2 M. F. Ashby, 2011 Sommaire Exercices pratiques 2 Contenu et mode demploi de cette base de données Bibliographie et ressources Textes : MatériauArchitecture – emergent materials for innovative buildings and ecological construction by John Fernandez, Architecture Press, Elsevier, Oxford, UK, 2006 ISBN Software: The CES EduPack Database for Architecture and the Built Environment, Granta Design, Cambridge UK, 2011 Pourquoi les architectes pourraient-ils être intéressés par les matériaux ? La base de données CES pour lArchitecture et les Environnements construits (actuellement seulement en Anglais)

3 M. F. Ashby, 2011 Pourquoi les architectes ont ils besoin de savoir beaucoup sur les matériaux ? Révolution Post-industrielle- ETFE (et des milliers dautres…) Centre spacial, Leicester, Angleterre N. Grimshaw Architecte Révolution Pré-industrielle Pierre, bois, verre,… York Minster, York, UK. Angleterre 3

4 M. F. Ashby, 2011 Aujourdhui, les architectes et les ingénieurs en structures indiquent les produits finis quils emploient, mais pas les matériaux. Gypse et panneaux composites de fibre de verre employés comme protection extérieure Verre laminé à faible émission thermique (Low E) Les produits finis, mais pas les matériaux ? 4

5 M. F. Ashby, 2011 Institute of Contemporary Art, Boston, MA. -USA - Diller + Scofidio, Architects. Matériaux peu communs employés dans de nouveaux produits - 1 Verre à angle sélectif 5

6 M. F. Ashby, 2011 Beaucoup des matériaux employés ici sont peu familiers aux concepteurs Simmons Hall Student Dormitory, MIT, USA. Steven Holl, Architect. Matériaux peu communs employés dans de nouveaux produits - 2 Couverture en peau dAluminum,... Film dEPDM, adhésif et étanche 6

7 M. F. Ashby, 2011 Appartements, Munich, Germany. Thomas Herzog, Architect. Matériaux peu communs employés dans de nouveaux produits - 3 Insertion dAerogels de Silice... Murs translucides avec inertie thermique (~isolation thermique) 7

8 M. F. Ashby, 2011 Cathédrale de Los Angeles, USA. Rafael Moneo Architect Stata Center, MIT, USA. F.O. Gehry Architect Matériaux peu communs employés dans de nouveaux produits - 4 Béton à haute densité, avec renforts en acier inox Acier inox, recouvert de zinc, de titane, et de mastics polymères 8

9 M. F. Ashby, 2011 Les 4 systèmes semi-autonomes Fonctions Transmettre les charges verticales aux fondations horizontales Résister aux efforts dynamiques du vent ou autre, et aux grandes énergies comme les tremblements de terre Assurer une grande durée de vie Superstructure Services communs Fournir chaleur et froid à ses divers espaces interieurs une ventilation adéquate une lumière artificielle et naturelle un contrôle de lhumidité une évacuation de leau et des déchets Contrôler la circulation de lair de la chaleur de leau liquide, comme de la vapeur les transferts de radiations Assurer une séparation acoustique Envelope Externe Délimiter les espaces intérieurs Fournir des zones climatisées distinctes des zones acoustiquement séparées des surfaces finies Assurer la santé et la sécurité de ses occupants Système Intérieur 9

10 M. F. Ashby, 2011 Matériaux Les 4 systèmes exigent des matériaux divers Fonctions Béton armé Fonte et alliages daciers Bois Briques, céramiques de terre battue Pierre Verre Aluminum Silicone, neoprene, époxy Fibres isolantes, et des mousses Bitumes, fibres de verre Panneaux de particules de bois (agglo) Plâtre renforcé de Polymères Résines et autres polymères Tissus, fibres naturelles Carrelages, terre cuite, briques Feuilles de métal galvanisé (+zinc) Colles et rubans adhésifs Isolants électriques polymères Matériaux déchanges thermiques Tuyaux de cuivre et de PVC Transmettre les charges verticales aux fondations horizontales Résister aux efforts dynamiques du vent ou autre, et aux grandes énergies comme les tremblements de terre Assurer une grande durée de vie Contrôler la circulation de lair de la chaleur de leau liquide, comme de la vapeur les transferts de radiations Assurer une séparation acoustique Délimiter les espaces intérieurs Fournir des zones climatisées distinctes des zones acoustiquement séparées des surfaces finies Assurer la santé et la sécurité de ses occupants Fournir chaleur et froid à ses divers espaces interieurs une ventilation adéquate une lumière artificielle et naturelle un contrôle de lhumidité une évacuation de leau et des déchets 10

11 M. F. Ashby, 2011 La base de données CES pour lArchitecture Browse Select Barres dOutils Print Search File Edit View Select Tools Window Help Feature request Univers des Matériaux Béton, Pierre, Céramique, Brique ….. + Bois, Contreplaqué, Lamellé collé, Bambou, Paille … + Métaux, Ferreux et Non-ferreux + Polymères : Elastomères, Thermoplastiques … + Composites + Mousses, Tissus et fibres + Table : Univers des Matériaux Subset : Architecture Find what: Look in table : Univers des Matériaux Lamellé collé Search 11

12 M. F. Ashby, 2011 Architecture et Environnements construits Extrait dune fiche type (remise en forme) : Sandstone 12

13 M. F. Ashby, 2011 Quest-ce qui est différent de CES Edupack ? Critères additionnels (62 critères de contrôle) Propriétés mécaniques en cintrage Propriétés Hygro-thermique Propriétés Acoustiques Durabilité en atmosphères variées Plus de catégories de bétons Plus de catégories de briques, tuiles et carrelages Plus de fibres, de contreplaqués et dagglomérés Plus de matériaux pour lisolation Images où lenvironnement construit est possible... Contenu : Niveau 2, étendu 127 fiches de matériaux mettant laccent sur leur emploi dans la construction 13

14 M. F. Ashby, 2011 Permet aux étudiants dexplorer les diverses relations Produit des sélections basiques (Trouver des Matériaux avec une haute résistance thermique) Capacité de créer des diagrammes de propriétés Matériaux avec haute résistance thermique Résultats 5 parmi 95 fiches Matériau Matériau Matériau Matériau etc... Hiérachiser Résistance thermique 14

15 M. F. Ashby, 2011 Sélection : Revêtement pour bâtiments Selection de matériaux de Revêtement pour bâtiments Durable, résistant, revêtement ductile sous forme de feuille. Faible impact environnemental Aussi économique que possible Propriétés attendues Interprétation Fonction Revêtement Protecteur Contraintes Forme : feuille Résistance en traction > 50 MPa Elongation > 2% Durabilité en environnement industriel : Excellent Durabilité en environnement rural : Excellent Durabilité en environnement marin : Excellent Variable libre Choix du materiau Minimiser coût (et / ou) Minimiser lénergie intrinsèque Objectifs 15

16 M. F. Ashby, 2011 Appliquer les Contraintes Propriétés Mécaniques Forme du Matériau Brut Feuille Durabilité MPa % - Environnement Industriel Résist. en Traction Elongation - - etc Environnement Rural Environnement Marin Appliquer les contraintes en employant un filtre de type Limit Excellent

17 M. F. Ashby, 2011 Revêtements : la sélection Ensuite, un filtre graphique pour minimiser le coût et lénergie intrinsèque. 17

18 M. F. Ashby, 2011 LAcier Galvanisé 18

19 M. F. Ashby, 2011 Et alors ? 19

20 M. F. Ashby, 2011 Sommaire des leçons disponibles Le diaporama de cette leçon est disponible sur le site web des Ressources denseignement Chaque diapo dune leçon comporte des notes explicatives. Vous pouvez les consulter en ouvrant le diaporama en mode [Normal], ou en cliquant sur licône correspondante dans la barre doutils inférieure. 20

21 M. F. Ashby, © M. F. Ashby, 2011 Le site Web "Ressources d'Enseignement" vise à aider l'enseignement des matériaux, et les cours correspondants en Conception, Ingénierie et Science. Les ressources sont fournies dans des formats divers et sont destinées principalement à la formation des étudiants. Ce cours fait partie d'un ensemble créé par Mike Ashby pour aider à présenter aux étudiants, les matériaux, les procédés et une sélection rationnelle. Le site Web contient aussi d'autres ressources apportées par plus de 800 universités et lycées du monde entier, employant CES EduPack de Granta Design. Ce site Web contient deux catégories de ressources, qui, soit exigent l'emploi de CES EduPack, soit ne l'exigent pas. Auteur Mike Ashby University of Cambridge, Granta Design Ltd. Reproduction Ces ressources sont soumises aux droits d'auteur de Mike Ashby. Vous pouvez reproduire ces ressources pour les utiliser avec des étudiants, pourvu que vous ayez acheté les droits d'accès aux ressources d'Enseignement de Granta Design. Assurez-vous, s'il vous plaît, que Mike Ashby et Granta Design sont cités sur toutes vos reproductions. Vous ne pouvez utiliser ces ressources pour des buts commerciaux. Précision / Pertinence Nous faisons tout pour que ces ressources soient d'une grande qualité. Si vous avez des suggestions pour des améliorations, contactez-nous s'il vous plaît par courrier électronique à : Il y a plus de 200 ressources disponibles Incluant : 77 diaporamas des Exercices avec leur solution des séquences enregistrées sur le web. des Posters des Rapports danalyse des Manuels de Solutions des études de cas interactifs 21 Traduction Nous remercions encore Jean-Noël Chouard du Lycée Victor Bérard de Meroz pour avoir traduit cette ressource. Les personnes souhaitant entrer en contact avec M. Chouard au sujet de cette traduction peuvent le contacter à ladresse suivante :


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