La « Maquette sismique » (Référence: SQ10) est composée d’une table vibrante reconstituant

fidèlement les vibrations sismiques, d’éléments de construction modulaire d’un bâtiment, d’un

système d’interface avec PC permettant de générer les signaux sismiques et récupérer les

mesures d’accélération.

La table vibrante est constituée d’un plateau de fixation de la maquette de bâtiment et d’un générateur

de vibrations sur un axe fonctionnant avec une amplitude réglable à la fréquence réelle des séismes

de 3Hz à 30Hz. Le signal de vibrations est injecté au générateur par un interface PC

La maquette de bâtiment à tester est assemblée par les élèves à partir des nombreux éléments de

construction fournis en inox et en aluminium (Poteaux, poutres, contre-ventements, planchers,

murs, amortisseurs…) apportant une grande modularité et diversité de maquettes. Le montage

des éléments se fait par clipsage, sans aucun outil, ce qui facilite le montage.

Grâce aux 4 accéléromètres et logiciel fournis, les données d’accélérations, vitesses et

déplacements peuvent être mesurées sur un interface PC. Il est possible de comparer l’onde

sismique et la réaction du bâtiment.

L’option SQ11 « Analyse d’images » permet, à partir d’une caméra USB et d’une application

LabVIEW de remonter des informations de position et de fréquence de déplacement de la structure

réalisée. Ces informations peuvent être tracées sur un graphe temporel.

Ce produit est accompagné d’un dossier technique et pédagogique sous format numérique avec:

Site HTML avec les activités, projets, corrigés et ressources

Base de données photographiques des dégâts des séismes.

Base de données architecturale.

Proposition d’organisation pédagogique

Maquette sismique Etude expérimentale du comportement des bâtiments sous contrainte sismique

Contenu du produit didactique « Maquette sismique »

Secondes SI/CIT Bac STI2D: Etude des systèmes, AC

Architecture & Construction Thématiques abordées

Les observations photographiques de séismes montrent une grande disparité

des dégâts causés en fonction de la hauteur, de la forme et des choix

constructifs des bâtiments.

Par une étude expérimentale rigoureuse basée sur l’observation de l’impact

d’ondes vibratoires très proches des ondes sismiques sur des maquettes de

bâtiments mettant en œuvre différents procédés constructifs, il s’agit de faire

comprendre la nature des ondes sismiques, des risques pour les bâtiments, et des

techniques des constructions parasismiques.

Plusieurs niveaux d’utilisation sont possibles. Un niveau très simple permet de

montrer la nécessité d’une réflexion dans la construction de bâtiments dans les

zones à risques sismiques. A un niveau plus élevé, les résultats expérimentaux

pourront être comparés à des résultats de simulation afin de valider des modèles

de comportements sismiques

Descriptif du support technologique

Etude de la sensibilité des bâtiments aux séismes en fonction de:

• Forme du bâti (Hauteur…)

• Appuis du bâtiment (Directs ou amortis par silentblocks)

• Type et position des renforts (Croix de Saint André, Contreventements…)

• Répartition des masses

• Liaisons hyper/iso statiques

• Masse et inertie

Exemple de protocole expérimental:

• Questionnement : Observations de photographies mettant en évidence la disparité des

dégâts urbains de séismes

• Hypothèses : Impact d’une caractéristique sur la résistance d’un bâtiment (Taille, forme,

masse…)

• Construction de maquettes de bâtiments permettant de tester l’hypothèse de travail

• Observation (Résonance, Nœud, Mode vibratoire…) et mesures du comportement

(Accélérométrie) des maquettes de bâtiments sous l’effet de vibrations sismiques

• Interprétation et conclusion

Activités et projets pédagogiques

Visualisation vidéo d’un poteau (Option SQ11)

Boîtier accéléromètre

Caméra de l’option SQ11

« Analyse d’images »

Test de 2 bâtiments en parallèle

20130902

Plus d’informations sur www.erm-automatismes.com

Exemples de mesures avec exécutables LabVIEW pouvant être mis en œuvre sur le système « Maquette Sismique »

Mesures de la fréquence des accélérations Excitation aléatoire (fréquence et amplitude) à partir de

fichiers sources réels

Exemple de paramétrage de fréquence

Le système offre la possibilité de paramétrer une fréquence

fixe élémentaire.

Calcul de déplacement de la structure à partir de la mesure de

l’accélération

Objectifs pédagogiques :

Etude de l’influence du paramétrage sur le comportement de la structure dans les 3 situations proposées :

Statique (table vibrante au repos),

Oscillation libre (table vibrante au repos),

Oscillation forcée – séisme.

Modification des caractéristiques en fréquence et en amplitude du système

Détermination des caractéristiques (fréquence, amplitude et déplacement)

Calcul de la raideur k du système

Réalisation et analyse comparative de structures différemment chargées sous l’effet d’un séisme

TP1 : Caractéristiques

• Mise en évidence de l’influence des solutions constructives de différentes structures soumises à des actions sismiques

TP2 : Contreventement

• Mise en évidence de l’influence des contreventements sur une structure soumise à des actions sismiques

TP3 : Charges pendulaires

• Mise en évidence de l’influence d’une charge pendulaire sur une structure soumise à des actions sismiques

TP4 : Niveau souple

• Mise en évidence de l’influence du phénomène dit de « niveau souple » rencontré lors de dommages sur des structure soumise à des actions

sismiques

TP5 : Poteau court

• Mise en évidence de l’influence du phénomène dit de « poteau court » rencontré lors de dommages sur des structure soumise à des actions

sismiques

TP6 : Oscillations différentielles

• Mise en évidence de l’influence du phénomène dit de « oscillations différentielles » rencontré lors de dommages sur des structure soumise à

des actions sismiques

Activités et projets pédagogiques

Plus d’informations sur www.erm-automatismes.com

Bâtiment avec contreventements et

planchers

Fixation orientable des

structures sur le plateau

permettant de nombreux

montages (Articulation ou

encastrement)

Noix clipsables pour

montage rapide des

bâtiments, sans outil

Les accéléromètres peuvent être placés à divers

endroits de la structure

Bâtiment avec masse suspendue à un plancher ou en charge

Boîtier accéléromètre amovible

Test de bâtiments complexes grâce au

système constructif modulaire

Comparaison de 2 bâtiments, l’un avec

amortisseurs, l’autre sans

Montage à 2 accéléromètres: Accéléromètre

de référence sur la table vibrante,

Accéléromètre sur le 4ème plancher

Accessoires :

Afin de réaliser les montages présentés à la page précédente, une série d’éléments vous sont fournis.

Plusieurs accessoires peuvent se monter sur les bâtiments (masse fixe, masse suspendue, liaison souple et accéléromètre).

Eléments mécaniques

Poteau long

Exemple de 2 structures

mécaniques différentes

instrumentées

Noix Poteau court Contreventement

Plancher

280, rue Edouard Daladier - 84200 Carpentras - France - Tél. + 33 (0) 4 90 60 05 68 - Fax + 33 (0) 4 90 60 66 26

www.erm-automatismes.com - contact@erm-automatismes.com

L’option SQ11 « Analyse d’images » permet, à partir d’une caméra USB de filmer un poteau de la structure réalisée et d’afficher à travers une

application LabVIEW les informations suivantes :

o La position du poteau à l’instant « t »

o L’amplitude max du déplacement du poteau

o La fréquence de déplacement du poteau

o La forme du mouvement du poteau

Cette option est composée de :

o Une caméra :

USB2.0

Réglage couleur ou noir et blanc

Résolution max de 752x480

87 images/secondes max

o Un objectif :

Focale 50mm

Réglage manuel de la mise au point et de l’ouverture

o Un câble et rallonge USB

o Un trépied pour caméra

Option SQ11 « Analyse d’images »

Trépied pour caméra

Visualisation du

déplacement d’un poteau

sur un graphe

Visualisation vidéo d’un poteau et réglage des paramètres vidéo