Objectifs d'apprentissage
À la fin de cette leçon, vous devriez être capable de :
- Définir le génie civil
- Décrivez l'histoire du génie civil
- Expliquer les sous-disciplines du génie civil
- Expliquer les fonctions du génie civil
- Expliquez les avantages du génie civil
- Dernier développement en génie civil
Le génie civil désigne un type d'ingénierie qui s'occupe de la conception, de la construction et de l'entretien de l'environnement physique et naturel. Il comprend les travaux publics tels que les ponts, les routes, les canaux, les aéroports, les barrages, les chemins de fer et les réseaux d'égouts.
Le génie civil est la deuxième discipline d'ingénierie la plus ancienne après le génie militaire. Il est traditionnellement divisé en plusieurs sous-disciplines. Le génie civil peut être exercé aussi bien dans le secteur public que privé.
Histoire du génie civil
L’histoire du génie civil est liée aux connaissances dans des domaines tels que les structures, la géographie, la science des matériaux, la géologie, l’hydrologie, les sols, la mécanique, les sciences de l’environnement et la gestion de projet.
Tout au long de l'Antiquité et du Moyen-Âge, la plupart des travaux de construction et d'architecture étaient réalisés par des artisans tels que des charpentiers et des tailleurs de pierre. L'infrastructure existante était limitée et de conception répétitive.
Un exemple précoce d'une approche scientifique des problèmes physiques et mathématiques applicable au génie civil est l'œuvre d'Archimède au IIIe siècle avant J.-C. Ses travaux ont permis de comprendre des concepts tels que la flottabilité et d'apporter des solutions pratiques comme la vis d'Archimède.
Les premières pratiques de génie civil remontent à la vallée de l'Indus en Égypte et à la Mésopotamie dans l'ancien Irak. Elles se sont déroulées entre 4000 et 2000 avant J.-C. Le développement du génie civil au cours de cette période a été principalement influencé par l'abandon de l'existence nomade par les populations. Cela a créé un besoin de construction de plus d'abris. Le besoin de transport a également augmenté au cours de cette période, conduisant à l'invention de la roue ainsi que de la voile.
D’autres exemples historiques de constructions de génie civil comprennent :
- Les pyramides d'Égypte (2700-2500 av. J.-C.)
- Le système de gestion de l'eau du Qanat
- Le Parthénon dans la Grèce antique (447-438 av. J.-C.)
- La voie Appienne par les ingénieurs romains (312 av. J.-C.) et
- La Grande Muraille de Chine (220 av. J.-C.).
Sous-disciplines du génie civil
Les sous-disciplines du génie civil comprennent :
- Ingénierie structurelle. Elle concerne la conception et l'analyse de structures telles que les ponts, les bâtiments et les canaux. Elle implique l'identification des charges agissant sur une structure ainsi que les forces et contraintes résultant de la charge. Après cette analyse, les ingénieurs conçoivent ensuite une structure capable de supporter et de résister avec succès à ces charges. Ces charges comprennent le poids propre de la structure, la charge des roues en mouvement, la charge sismique et la charge due aux changements de température. Les ingénieurs en structure doivent concevoir des structures efficaces et sûres à utiliser. Les considérations de conception pour les ingénieurs comprennent la stabilité, la résistance et la rigidité.
- Ingénierie de la construction. Elle implique la planification et l'exécution de projets de construction. Elle s'occupe d'activités telles que le transport de tous les matériaux de construction et l'aménagement du site en fonction de la conception établie par d'autres formes de génie civil telles que l'ingénierie structurelle. Certaines des tâches des ingénieurs en construction comprennent l'évaluation des opérations logistiques, le suivi des prix des fournitures et la rédaction et la révision des contrats.
- Ingénierie de l'environnement. Elle comprend des activités telles que le traitement des déchets (thermiques, biologiques et chimiques), la purification de l'air et de l'eau et la réhabilitation des sites contaminés. Les ingénieurs en environnement ont également pour rôle de compiler des informations sur les conséquences environnementales des actions humaines.
- Ingénierie judiciaire. Elle implique l'examen des composants, des matériaux, des produits et des structures pour déterminer s'ils fonctionnent comme prévu. Cela est fait pour éviter des dommages matériels ou des pertes de vies humaines. Leur objectif principal est d'enquêter sur la cause de la défaillance et de l'améliorer.
- Science et ingénierie des matériaux. Elle consiste à étudier les caractéristiques fondamentales des matériaux comme le béton et des métaux résistants comme l'acier et l'aluminium. Elle nous aide à comprendre les meilleurs matériaux à utiliser pour différents travaux d'ingénierie.
- Ingénierie des transports. Elle consiste à créer un environnement dans lequel les personnes et les marchandises peuvent se déplacer facilement d'un endroit à un autre. Elle implique la conception, la construction et l'entretien d'infrastructures de transport telles que des réseaux ferroviaires, des autoroutes, des aéroports, des canaux et des rues.
- Ingénierie des ressources en eau. Elle concerne la collecte et la gestion de l'eau. Elle s'intéresse également au transport et à l'écoulement des fluides, principalement de l'eau, à la fois en surface et sous la surface.
- Topographie. L'arpentage est le processus de mesure de certaines dimensions sur ou près de la surface de la terre. Les géomètres aident à tracer le tracé d'autres infrastructures telles que les voies ferrées, les autoroutes et les rues.
Fonctions du génie civil
Les fonctions du génie civil sont divisées en trois catégories : les fonctions réalisées avant la construction, les fonctions réalisées pendant la construction et les fonctions réalisées après la construction.
1. Les fonctions de génie civil réalisées avant la construction comprennent :
- Études de faisabilité. Il s'agit d'une étude approfondie de l'objectif de construction et des alternatives au projet. Par exemple, les études de faisabilité peuvent déterminer s'il faut construire un pont ou un tunnel. Lors de la réalisation de cette étude, les problèmes économiques et techniques doivent être pris en compte.
- Etudes de site. Elles sont similaires aux études de faisabilité mais plus poussées. Elles incluent l'étude de la mécanique des sols pour garantir la sécurité des structures.
- Conception. Il s'agit de l'application de la théorie de la conception issue de domaines tels que la thermodynamique, l'hydraulique et la physique nucléaire à la conception de systèmes. Elle implique également des recherches en technologie et en analyse structurelle des matériaux pour proposer de nouvelles conceptions avancées.
2. Construction. Après les études de faisabilité, l'ingénieur est chargé de la construction. Après les études préalables à la construction et la conception, l'ingénieur doit acheter les matériaux et constituer une équipe pour réaliser la construction.
3. L'entretien est une fonction de génie civil effectuée après la construction. Il s'agit de travaux temporaires visant à maintenir une structure en bon état.
Avantages du génie civil
- Il favorise les transports par la construction de routes, de voies ferrées, de canaux et de ponts.
- Il favorise le développement de l’énergie en soutenant des activités telles que l’extraction du charbon et du pétrole, l’hydroélectricité et la production d’énergie solaire.
- Elle favorise la santé publique en améliorant l’élimination des déchets.
- Il favorise différents secteurs de l’économie tels que l’agriculture à travers le développement des systèmes d’irrigation.
Dernier développement en génie civil
- Modélisation des informations du bâtiment (BIM) : le BIM améliore la collaboration et la visualisation des projets, en intégrant des données en temps réel sur les matériaux, les délais et les coûts, ce qui rend la construction plus efficace et réduit les erreurs.
- Matériaux durables : L'utilisation de matériaux respectueux de l'environnement comme le béton auto-réparateur, les ressources recyclées et l'isolation biosourcée est en hausse, dans le but de réduire l'impact environnemental et d'améliorer l'efficacité énergétique.
- Impression 3D : l'impression 3D du béton accélère la construction, permettant des structures précises et complexes avec un minimum de déchets et des coûts de main-d'œuvre réduits.
- Infrastructures intelligentes : la technologie IoT dans les infrastructures (par exemple, les routes intelligentes, les ponts auto-surveillés) crée des villes plus intelligentes et plus réactives qui gèrent efficacement les ressources et améliorent la vie urbaine.
- Robotique et automatisation : les robots sont de plus en plus utilisés pour des tâches telles que la maçonnerie, la manutention de matériaux et la surveillance de chantier, augmentant ainsi la productivité et la sécurité tout en répondant aux pénuries de main-d'œuvre.
- Construction hors site : les méthodes de préfabrication et de construction modulaire deviennent de plus en plus populaires pour leur rapidité, leur contrôle de la qualité et leur impact environnemental réduit en minimisant les déchets sur site.
