🧱 STI2D · Architecture et Construction · Matériaux & éco-construction

Béton, acier et bois

Caractériser les logiques constructives des trois grandes familles.

Séance 2 · 120 minCompétences CO3.4, C5.8-AC1Séance 2/3
Dossier d’étude

Comparer un kilogramme de bois à un kilogramme d’acier permet-il de choisir une poutre ?

Rappel et hypothèseNotions et exempleInvestigation guidéeMission autonomeSynthèse et vérification

Volume de classe prévu : 120 min, avec mise en commun et reprise des productions. Le professeur adapte le rythme des étapes.

Avant de commencer

Calculer un volume ; distinguer masse et force.

Propose une première réponse à la question, même incertaine : tu la reprendras après l’étude, et c’est en la corrigeant que tu apprendras le plus. Se tromper ici ne coûte rien.

Notions

Comprendre le phénomène et le modèle

Le béton, l’acier et le bois se distinguent par leur masse volumique, leur comportement mécanique, leurs assemblages et leurs conditions de durabilité. Le béton armé associe des matériaux complémentaires ; l’acier permet des sections élancées à vérifier en stabilité ; le bois est anisotrope et ses performances dépendent notamment du sens des fibres et de l’humidité.

Une comparaison valable porte sur le même service : portée, charge, flèche et conditions d’emploi. Un faible volume ne signifie pas une faible masse, et une faible masse ne prouve pas une faible empreinte sur le cycle de vie. Les sections du tableau sont seulement des géométries de calcul de masse, sans équivalence de capacité portante.

01 · OBSERVER LA SITUATION

Comparer bois, béton et acier

La masse dépend de la géométrie et de la masse volumique. Les trois éléments ne sont pas déclarés équivalents en résistance.Agrandir la vue ↗

La masse dépend de la géométrie et de la masse volumique. Les trois éléments ne sont pas déclarés équivalents en résistance.

Vue de synthèse générée par IA, non cotée : elle illustre la situation. Les valeurs de l’exercice figurent dans le dossier et le schéma associé.

Données à exploiter
Trois éléments de 4 m · calculs de masse uniquement
ÉlémentSection / volumeMasse volumique d’étude
Bois0,10 × 0,24 m500 kg/m³
Béton armé0,15 × 0,25 m2 500 kg/m³
AcierAire nette 0,003 m²7 850 kg/m³

Dossier pédagogique original · valeurs d’étude, distinctes des données de chantier et des sources documentaires.

02 · LIRE LE MODÈLE

Masse et poids : deux grandeurs distinctes

Éléments de 4 m : bois 48 kg ; béton 375 kg ; acier 94,2 kg. Ces éléments ne sont pas déclarés équivalents en résistance. Pour le bois, poids ≈ 471 N avec g = 9,81 m/s².

Sur petit écran, faites défiler le schéma horizontalement pour conserver les légendes lisibles.

Éléments de 4 m : bois 48 kg ; béton 375 kg ; acier 94,2 kg. Ces éléments ne sont pas déclarés équivalents en résistance. Pour le bois, poids ≈ 471 N avec g = 9,81 m/s².

Données et hypothèses du dossier de cette séance. Schéma pédagogique : les cotes et les valeurs font référence, pas les dimensions à l’écran.

Ouvrir le schéma légendé en grand ↗
Conventions d’écriture et références

Symboles de grandeurs en italique ; symboles d’unités droits ; espace entre valeur et unité ; virgule décimale. Les valeurs et limites indiquées proviennent du dossier pédagogique, elles ne constituent pas des seuils réglementaires généraux.

Les références techniques propres au thème sont disponibles en fin de séance.

Exemple résolu · comprendre les étapes

Bois : V = 4×0,10×0,24 = 0,096 m³ ; m = 48 kg. Son poids vaut environ 48×9,81 = 471 N, soit 0,471 kN. kg et kN décrivent deux grandeurs différentes.

Investigation guidée

Appliquer et vérifier

Bloqué ? Ouvre une aide, puis une autre si besoin. Cela n’enlève aucun point — demander de l’aide fait partie du travail.

Relis la consigne et repère deux choses : ce qu’on te demande de produire, et avec quoi. Les données utiles sont dans le tableau « Trois éléments de 4 m · calculs de masse uniquement ». À rappeler avant de te lancer : Calculer un volume ; distinguer masse et force.
Première étape : Calculer volume, masse puis éventuellement poids. L’exemple résolu plus haut fait ce même geste sur un autre cas — retrouves-y l’étape qui correspond.
La démarche attendue, dans l’ordre : 1) Calculer volume, masse puis éventuellement poids. 2) Signaler l’absence d’équivalence structurelle. 3) Relier les propriétés au contexte de chantier. Le calcul et la rédaction restent à mener par toi.
Comparer avec la correction expliquée
Béton armé : V = 0,15 m³ ; m = 375 kg. Acier : V = 0,012 m³ ; m = 94,2 kg. Classement : bois, acier, béton. Il manque notamment vérifications de résistance, flèche, stabilité, assemblages et conditions d’emploi ; les sections n’ont pas été déclarées équivalentes.
Mise en pratique

Mission autonome · changer de situation

Bloqué ? Ouvre une aide, puis une autre si besoin. Cela n’enlève aucun point — demander de l’aide fait partie du travail.

Relis la consigne et repère deux choses : ce qu’on te demande de produire, et avec quoi. Les données utiles sont dans le tableau « Trois éléments de 4 m · calculs de masse uniquement ». La situation a changé : demande-toi ce qui, dans ton raisonnement précédent, reste vrai ici.
Première étape : Calculer volume, masse puis éventuellement poids. L’exemple résolu plus haut fait ce même geste sur un autre cas — retrouves-y l’étape qui correspond.
La démarche attendue, dans l’ordre : 1) Calculer volume, masse puis éventuellement poids. 2) Signaler l’absence d’équivalence structurelle. 3) Relier les propriétés au contexte de chantier. Le calcul et la rédaction restent à mener par toi.
Comparer avec la correction expliquée
Exemple : bois préfabriqué, masse réduite, avec contrôle de l’humidité et des assemblages ; acier, éléments élancés assemblables, avec examen des protections et de la stabilité. Relier l’avantage à la capacité de manutention disponible, sans attribuer une performance au seul nom du matériau.

Critères de réussite

  1. Calculer volume, masse puis éventuellement poids.
  2. Signaler l’absence d’équivalence structurelle.
  3. Relier les propriétés au contexte de chantier.

Compare ta démarche, pas seulement le résultat. Une réponse différente peut être recevable si elle satisfait ces critères.

Synthèse

Ce que l’étude permet de retenir

Comparer des solutions de même fonction avant de comparer les matières. Masse, rigidité, résistance et impact environnemental sont distincts.

Il te reste à écrire tes trois textes et à répondre aux questions. Ce sont eux qui montrent ce que tu sais faire — pas la vitesse à laquelle tu avances.

Le quiz interactif de cette séance est disponible sur la plateforme 2I2D.

Compétences travaillées et sources
  • CO3.4 — Caractériser une solution technique
  • CO5.8 · AC1 — Choisir une solution constructive adaptée

Intitulés reformulés pour la séance. Rattachement pédagogique au programme officiel ; les critères ci-dessus indiquent les preuves attendues.

Références consultées le 2 septembre 2026. Les liens externes complètent le dossier ; toutes les données nécessaires aux exercices sont présentes dans la séance.

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