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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux de construction – Propriétés mécaniques'
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1
Antczak, Emmanuel. "Identification par impédance thermique : application à la caractérisation des géomatériaux." Artois, 1996. http://www.theses.fr/1996ARTO0001.
Full textAbstract:
Ce travail vise à étendre le domaine d'application de la notion d'impédance thermique. L'objectif est de caractériser thermiquement des systèmes complexes hétérogènes et multiphasiques qui peuvent être évolutifs. La partie théorique introduit la notion d'impédance thermique. Le cas particulier d'un système tricouche, qui constitue la base d'identification de l'expérimentation, incluant l'instrumentation au système modélisé est présenté. La volonté de réduire le temps d'analyse complique fortement l'étude et dans ce cas l'instrumentation et les résistances de contact ne peuvent plus être négligées. La démarche générale utilisée est celle des "méthodes inverses", cette approche nécessite une étude théorique de sensibilité. Dans la zone de fréquences qui nous intéresse, le système est caractérisé par deux paramètres décorrélés : la résistance perturbatrice totale et l'effusivité du matériau. Le traitement de sollicitations quelconques implique le recours aux techniques issues de la théorie du signal dont les bases sont présentées. Les procédures employées dans le travail sont ensuite justifiées. La seconde partie est relative aux résultats expérimentaux. Une première étude concerne la caractérisation thermophysique d'un sol in situ sous sollicitations aléatoires naturelles. Ici, le milieu reste stable devant la période d'analyse. Ensuite nous illustrons la potentialité de la méthode par le suivi du processus de séchage d'un matériau poreux. L'évolution de l'impédance apparente dans une fenêtre glissante est reliée à celle de la teneur en eau du milieu. La troisième expérimentation présentée intégre la contrainte "durée d'observation" qui est réduite au maximum afin de minimiser la perturbation du système et d'autoriser une hypothèse de stationnarité locale pour un milieu évolutif. La mise au point se fait sur un matériau stable de référence, le béton, puis la méthode est appliquée à un matériau multiphasique, le sable.
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Hoang, Viet Hai. "Interaction fluide-structure : comportement tribologique des matériaux minéraux à base cimentaire à l'état frais." Rennes, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAR0036.
Full textAbstract:
Dans le but de caractériser les propriétés de frottement d’un contact matériau cimentaire à l’état frais et une paroi métallique, indéformable en mouvement, nous avons été amenés à développer et fiabiliser un tribomètre pion sur plan à oscillation harmonique. Cet instrument de mesure est ensuite utilisé pour étudier les propriétés tribologiques d’échantillons normalement consolidés. La gamme de chargement normal est comprise entre 21,7 kPa et 358 kPa. La gamme de vitesse de glissement est comprise entre 10-3 m/s et 10-1 m/s. La gamme de rugosité de type aspérité (Ra) est comprise entre 0,52 et 100 µm. Cette étude permet d’aboutir à la formulation d’une loi de frottement. Enfin, une partie du travail est consacrée à l’étude et au contrôle de la réduction du frottement pariétal en ayant recours à une technique de polarisation électriqueThe tribological properties of cement based material and rigid metallic wall are studied. The range of normal stress is 21,7 – 358 kPa. The range of slip velocity is 10-3 – 10-1 m/s. The roughness is characterised by the Ra indicator and the analysed range is 0. 52 – 100 µm. Thus, the average structure of the material is taken into account in the study. This experimental study is realised by mean a tribometer. Such device is developed and validated in the laboratory. Finally, the wall friction reduction is studied and an electrical technique is used. Such technique induces the interface lubrication. The control of the lubrication regime was studied
3
Comair, Fadi Georges. "Etude des propriétés thermiques et mécaniques des matériaux de construction : application à l'habitat du Moyen-Orient." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10077.
Full textAbstract:
L'objectif majeur de cette recherche est de tracer les orientations necessaires pour une reglementation thermique de l'habitat en climat mediterraneen. Au cours de ce travail, nous avons etudie les caracteristiques thermophysiques et mecaniques des materiaux de construction tels que les enduits, mortiers, revetements de facades mis en uvre dans les pays du moyen-orient. Les differentes valeurs de conductivite et diffusivite thermique ainsi que la resistance a la compression de ces materiaux ont ete presentees en fonction des parametres suivants: teneur en eau, masse volumique, taux de gachage et pourcentage d'ajout present dans le liant. L'application pratique de ces resultats dans la modelisation thermique des parois opaques du batiment nous a permis de definir les resistances thermiques adaptees pour maintenir les conditions de confort dans les differentes zones climatiques de la region consideree. En se basant sur ces resultats, nous avons suggere des recommandations pour la construction dans ces pays pouvant deboucher sur des solutions architecturales assurant un meilleur compromis entre les exigences thermique, mecanique et economique
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Chamseddine, Farid. "Caractérisation des propriétés de la peau des bétons de structures." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-174.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude est une contribution à la caractérisation des propriétés de la peau des bétons exposés à la dessiccation. Le but est d'apporter de nouvelles connaissances sur l'effet de peau qui induit des variations dans les teneurs en ciment, granulat et eau, ainsi que dans la porosité des différentes couches superficielles, affectant la durabilité des ouvrages. Dans l'étude théorique, après un rappel des travaux antérieurs, nous avons abordé les mécanismes physico-chimiques qui ont des effets macroscopiques sur le comportement mécanique du béton, en mettant l'accent sur ceux d'origine hydrique dont les conséquences sont plus importantes que ceux d'origine thermique. Ensuite, nous avons présenté quelques résultats obtenus sur des ouvrages réels en béton précontraint par la méthode de libération. Ces résultats ont mis en évidence une peau d'épaisseur variable, inefficace à la reprise de l'effort normal dans les structures. Le travail se poursuit par la présentation et l'exploitation d'un plan expérimental portant sur la caractérisation des propriétés de la peau des bétons réalisée sur des dallettes de 4 et 16 mois d'âge et sur des ouvrages régionaux d'âge égal ou supérieur à 20 ans. L'analyse des résultats recueillis a permis d'évaluer les différences entre la qualité de la peau et celle des structures
5
Chaouch, Mohammed. "Étude des propriétés physiques et mécaniques de mortiers et bétons calcaires." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL031N.
Full textAbstract:
Dans le but de valoriser les matériaux calcaires, nous avons réalisé une étude comparative sur des mortiers et bétons réalisés avec des granulats calcaires durs ou tendres et des granulats siliceux. Pour la caractérisation de la microstructure et de son évolution avec l'âge d'hydratation, nous avons effectué des observations directes au M. E. B, des essais de porosimétrie au mercure, des essais de perméabilité au gaz et des mesures de la célérité des ondes ultrasoniques. Le comportement et les caractéristiques mécaniques ont été étudiés sur des éprouvettes équipées de jauges d'extensométrie, par des essais de compression (simple, triaxiale et hydrostatique) et des essais de traction (flexion et essai brésilien). Les résultats de cette étude, montrent l'influence des carbonates dans la cinétique d'hydratation du ciment Portland. Ainsi la présence de CaCO3 accélère l'hydratation de C3S, ce qui confère aux mortiers et bétons calcaires une grande compacité des les premiers jours. La présence d'une auréole de transition très compacte et ou les hydrates sont intimement liés aux granulats calcaires, expliquerait le bon comportement mécanique des mortiers et bétons de calcaires surtout en traction. La présence de cette auréole modifie également le mode de propagation des fissures à la rupture. Le modèle élastoplastique LADEROCK, a été retenu pour modéliser le comportement des mortiers et bétons. La simulation a montré que celui-ci retranscrit assez correctement le comportement des mortiers et des bétons sous sollicitations hydrostatiques et déviatoriques. Nous avons ensuite validé le modèle sur des chemins de sollicitations proportionnelles et observé de bonnes concordances globales entre les résultats expérimentaux et ceux obtenus à partir de la simulation
6
Baroudi, Imane. "Assemblages supramoléculaires entre des clusters thiométallique et polyoxométalliques et un biopolymère pour la construction de matériaux hybrides." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0002.
Full textAbstract:
L’association de clusters inorganiques anioniques de type polyoxométallate ou thiométallate avec un biopolymère, la gélatine, conduit par coacervation complexe à des matériaux composites particulièrement prometteurs. L’étude du phénomène de séparation de phase liquide-liquide entre les deux polyélectrolytes de charges opposées ainsi que la caractérisation des coacervats ont été réalisées. Les résultats montrent d’une part que le phénomène de coacervation dépend de la charge, de la taille et de la nature des clusters anioniques utilisés et d’autre part que l’intégrité de ces derniers est maintenue après leur immobilisation dans la matrice gélatine. Les matériaux hybrides gélatine-cluster présentent également des propriétés mécaniques originales proches de celles des élastomères mises en évidence par des essais mécaniques. Enfin, la combinaison de ces deux composantes et d’un liquide ionique par dépôt couche sur couche réalisée sur une électrode de carbone a permis l’élaboration de matériaux d’électrode particulièrement actifs en électrocatalyseThe association of thiometalate or polyoxometalate with a biopolymer, gelatin, by a complex coacervation process leads to hybrid materials with promising properties. The coacervation process with various clusters was studied and we demonstrated that liquid-liquid phase depends on the charge, the size and the nature of the cluster. The coacervate characterization showed that the cluster’s integrity was maintained once in gelatin matrix. The study of the materials mechanical properties by tensile test showed that these coacervates present rubber-like behaviour. Finally, we managed to obtain through a layer-by-layer process modified glassy carbon electrodes with electrocatalytic activities
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Bui, Quoc-Bao. "Stabilité des structures en pisé : durabilité, caractéristiques mécaniques." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0093/these.pdf.
Full textAbstract:
La construction de bâtiments en pisé est une technique ancienne qui connaît un nouvel essor aujourd'hui dans le monde grâce à la performance énergétique de ce matériau dans tout le cycle de vie d'un bâtiment: phases de construction, d'occupation et de démolition. Ce point fort permet de considérer le pisé comme un matériau prometteur du secteur du bâtiment dans le contexte du développement durable. Pourtant, il subsiste des problèmes de quantification de la durabilité, des performances mécaniques et thermiques qui empêchent la population d’utiliser ce matériau. Cette thèse est consacrée à l’étude de ces problèmes, notamment les deux premiers. L’étude de la durabilité du pisé a été réalisée sur les murets en pisé exposés pendant 20 ans dans les conditions naturelles sur site. Une méthode de mesure de l'érosion des murs en pisé est mise au point à partir de la méthode de stéréophotogrammétrie. Des résultats obtenus ont montré une durée de vie de plus de 60 ans pour des murs en pisé non-stabilisé. L’étude des caractéristiques mécaniques en compression du matériau pisé a été réalisée sur trois échelles différentes. La première est l'échelle des murs sur site. Des mesures dynamiques ont été réalisées sur site pour déterminer des fréquences propres des murs. Le module d'élasticité est déterminé à partir des fréquences propres mesurées en utilisant une modélisation par éléments finis. La deuxième est l'échelle des échantillons représentatifs du matériau pisé (des dimensions proches des murs sur site) fabriqués et testés en laboratoire. Finalement, en ce qui concerne la dernière échelle (microscopique), des essais sont réalisés sur des blocs de terre comprimée (BTC) équivalentsRammed earth construction is an ancient technique which is attracting renewed interest throughout the world today, thanks to the energy performance of this material throughout the lifecycle of a building: construction, occupation and demolition phases. Although rammed earth is currently regarded as a promising material in the construction sector in the context of sustainable development, it is still difficult to quantify its durability, as well as its mechanical and thermal performances, which discourages people from using it. This thesis is devoted to the study of these problems, especially the two first ones. The study of the durability of rammed earth was carried out on rammed earth walls exposed for 20 years to natural weathering, in a wet continental climate. A method to measure the rammed earth walls erosion by stereo-photogrammetry has been developed. The result shows a lifetime longer than 60 years in the case of the unstabilised rammed earth wall. This shows a potential for the use of unstabilised rammed earth in the similar climatic conditions with this study. The method of stereo-photogrammetry used to measure the erosion of rammed earth walls on site may also help to calibrate and develop more pertinent laboratory test to assess the durability of rammed earth wall. The study of the mechanical characteristics of rammed earth in compression was carried out on three different scales. The first is the scale of in-situ walls. Dynamic measurements were carried out on site to determine the Eigen frequencies of the walls. The elastic modulus was determined from the frequencies measured by using a finite element model. The second is the scale of a representative volume element (RVE). Rammed earth RVE samples with dimensions similar to those of the walls on site were manufactured and tested in the laboratory. Finally, at the last scale, called the micro-mechanical scale, tests were performed on equivalent compressed earth blocks (CEBs), which can replace the rammed earth RVE samples to facilitate laboratory tests. An exploratory study of seismic characteristics of rammed earth houses has also been established. The comparison of Eigen periods of rammed earth houses obtained from in-situ measurements and those of empirical formula proposed by seismic standards has been done. The strengthening techniques to improve the seismic capacity of rammed earth houses were also discussed
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Rajhi, Ramzi. "Calcul des structures en thermo-élasto-plasticité cyclique, fiabilité et sensibilité aux paramètres matériaux." INSA de Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAM0002.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de déterminer les sensibilités d'un modèle phénoménologique donné à ses propres paramètres. Notons que la démarche doit être indépendante du choix du modèle. Pour cela, trois modèles de comportement ont été considérés et appliqués chacun à deux cas de structures reflétant des situations industrielles réelles. Les modèles en question sont l'isotrope linéaire, le cinématique linéaire et le modèle de Chaboche à deux variables cinématiques. Les structures considérées sont : le Bi-tube et la structure VINIL (VIrole à NIveau Libre). Les paramètres matériaux ont été identifiés en tenant compte de deux aspects très importants : la dépendance à la température et les incertitudes des mesures. Auparavant, ces aspects ont été souvent négligés à cause du coût des réalisations expérimentales ou du manque des données statistiques. En premier temps, les densités de probabilités des paramètres matériaux ont été déterminés en tenant compte de la variabilité vis-à-vis de la température et la disparité vis-à-vis des aléas des tests d'identification. Ceci nous a permis d'exécuter des calculs de fiabilité pour une première structure : le Bi-tube. Les dérivations de l'indice de fiabilité par rapport aux moyennes des paramètres aléatoires nous ont permis de relever les valeurs des sensibilités aux divers paramètres en question. Nous avons pu constater que les techniques fiabilistes convergent toutes vers des résultats très proches, ce qui permet de conclure la convexité de l'état limite et d'affirmer la suffisance des calculs du type FORUM (First Order Reliability Method). En deuxième temps et étant donnée la difficulté d'appliquer des calculs fiabilistes à certains cas pratiques (VINIL), nous avons proposé de critiquer l'influence des paramètres des modèles phénoménologiques, non pas à travers les "sensibilités fiabilistes" mais en se basant sur les "sensibilités physiques". Afin de tenir compte de la non-constance des paramètres matériaux, le concept de sensibilités a du être étendu et des investigations à travers les mesures des fonctions ont été apportées. Ainsi, nous sommes arrivés à obtenir les résultats désirés sous deux formes : des sensibilités dépendantes de la température et des sensibilités dépendantes de l'ordre de la norme appliquée pour la "mesure" des paramètres matériaux. Une attention particulière est accordée à la comparaison des résultats de ces deux formes de sensibilités et nous avons montré qu'elles permettent toutes les deux d'obtenir les mêmes sensibilités critiques.
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Knapp, Thomas Alarich. "Étude structurale d'un avion de voyage, de formule canard, en matériaux composites." Toulouse, ENSAE, 1990. http://www.theses.fr/1990ESAE0008.
Full textAbstract:
L'étude de marché justifie l'opportunité d'un avion de tourisme quadriplace, ayant une vitesse de croisière supérieure à 400km/h et une consommation d'essence inférieure à 55l/h (~13l/100km). La présente étude montre que la formule canard, combinée avec un moteur Porsche, permet d'atteindre ces objectifs. Le problème du centrage et celui du logement du train d'atterrissage ont été résolus en dotant la voilure d'une flèche importante. Les problèmes structuraux posés par l'existence de moments de torsion élevés ont pu être résolus en faisant appel à des éléments de caisson et à des matériaux composites.
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Tran, Van Luan. "Etude du comportement hygro-thermo-mécanique d'un matériau composite sandwich avec âme balsa utilisé en applications navales." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2001.
Full textAbstract:
Les matériaux composites sandwichs ont été largement adoptés dans le domaine naval car ils présentent des atouts de légèreté et de bonne résistance mécanique. Cependant, leur tenue à l'humidité en environnement marin est encore difficile à prédire et leur résistance au feu constitue l'une des limitations principales à leur utilisation dans un plus grand nombre de cas. Ce travail s'intéresse au comportement d'un composite sandwich à base de peaux en verre-polyester et d'une âme balsa. Le balsa, élément principal du matériau, peut absorber une très grande quantité d'eau ce qui peut alors affecter ses caractéristiques mécaniques. De plus, la présence d'humidité peut influer sur la tenue au feu du matériau. Aussi, afin de mettre en évidence la durabilité du matériau et la physique des phénomènes rencontrés, de nombreuses expériences ont été menées en conditions variées d'humidité, de température et de chargements mécaniques. En complément de résultats classiques obtenus sur le balsa, des essais de tenue au feu ont été associés à des essais de flexion du composite sandwich pour en estimer la résistance en fonction du temps de combustion. Enfin, à partir de résultats expérimentaux associés à la reprise en eau du balsa et du composite sandwich, des modélisations permettant de mieux comprendre et de prédire l'état mécanique de la structure sandwich ont été établisSandwich composite structures have been widely adopted in the naval field because they exhibit both lightness and good mechanical strength. However, their resistance to moisture in the marine environment is difficult to predict, and their fire resistance is one of the main limitations to their use in a greater number of cases. In this work, we focus on the behavior of a composite sandwich composed with glass-polyester skins and balsa core. Balsa, which is the main constituent, can absorb a large amount of water which may affect its mechanical properties. Moreover, the presence of moisture can influence the fire resistance of the material. Thus, in order to highlight the material durability and the physical phenomena encountered, several experiments were performed in miscellaneous conditions of humidity, temperature and mechanical loadings. In addition to classical results obtained on the balsa, testing of fire resistance combined with bending tests on sandwich composite materials were achieved to estimate the residual strength as a function of the combustion time. Finally, from experimental results related to the water uptake of balsa and of sandwich composite, modelling was computed to better understand and predict the mechanical state of the studied sandwich structure
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Mallat, Amjad. "Phénomènes de dégradation des ouvrages anciens, techniques et matériaux de réhabilitation." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1111.
Full textAbstract:
La France compte' aujourd'hui plusieurs centaines de monuments historiques en béton. Ces batiments, qui pour les plus anciens datent de la fin du XIXe siècle, présentent parfois des états de dégradation importants. Il est urgent d'intervenir pour plusieurs d'entre eux. Les matériaux et les techniques de réparation sont nombreux. Leur choix est conditionné par l'état d'avancement des désordres et par la nature des substrats. L'objectif de cette études est une meilleure compréhension des caractéristiques et des comportements physico-chimique et mécanique d'un système complexe constitué d'un substrat (béton ancien dégradé) et d'un mortier de réparation. Dans cette démarche nous pouvons distinguer trois étapes essentielles : l'identification du matériau substrat, ainsi que l'analyse des causes et l'origine de la détérioration afin d'éviter qu'elles ne réapparaissent après la réparation. Le choix du mortier de réparation adéquat qui assurera sa fonction de réparation sans causer des dégradations au béton adjacent. On parle ici d'une compatibilité entre le matériau de réparation et le substrat. La dernière étape est celle de l'étude du système réparé permettant d'identifier l'influence de différents paramètres sur la stabilité et la durabilité de ce système. Pour atteindre nos objectifs, nous avons mis en IJuvre de nombreuses techniques expérimentales physico-chimiques et mécaniques dont les résultats ont permis de répondre aux questions abordées. Nous avons par ailleurs entrepris une étude numérique visant à renforcer les résultats expérimentaux notamment ceux concernant le comportement du système réparé. La connaissance des propriétés physico-chimiques et mécaniques des substrats et des matériaux de réparation, ainsi que les phénomènes agissant sur le comportement du système réparé nous paraissent un préalable indispensable à la cohérence de notre démarche ; cela nous a apporté de nombreux résultats complémentaires, ouvrant probablement la perspective de nouveaux travaux. L'identification des matériaux de base et de réparation, ainsi que le diagnostic des pathologies ont été effectués en utilisant les techniques physico-chimiques classiques d'analyse et d'observation : MEB, CL, DRX, IRTF, ATD/TG, mesure de porosité, mesure de retrait, etc. La caratérisation de leurs comportements mécaniques s'est appuyée sur des essais de flexion trois points et des essais de compression et de traction uniaxiales. Le choix de ces essais était motivé par la volonté d'appréhender l'évolution de leur comportement à la fois sous sollicitations de type traction et compression. Ces essais ont été définis dans la perspective d'étudier leur comportement mécanique et de caractériser "proprement"leur endommagement. Enfin, nous avons mis au point des essais de traction post-pic dans le but d'étudier la réponse complète en traction des mortiers étudiés. Bien que le manque de temps ne nous ait pas permis de mener à bien leur étude systématique sous ce type de sollicitation, Les résultats probants obtenus sur deux mortiers renforcés aux fibres et un mortier classique ont montré la faisabilité et la fiabilité de ces essais sur les matériaux cimentaires. L'étude du comportment mécanique des éprouvettes composites substrat-mortier de réparation a permis à la fois de dévoiler l'influence de différents paramètres sur le comportement du système réparé et de définir un protocole d'interventtion permettant la réalisation de réparations efficaces et durables. Des essais de compression-cisaillement, de flexion trois points et de traction sur éprouvettes composites substrat-mortier de réparation ont été réalisées. Plusieurs comportements ont été observés dont nous avons proposé les interprétations. L'effet du retrait empêché sur le comportement de l'élément réparé a été simulé à l'aide du code de calcul par éléments finis ABAQUS en se basant sur les résultats expérimentaux obtenus. Nous en avons pu étudier l'influence de différents paramètres tels que l'épaisseur de la couche de réparation, et leur conséquence sur le comportement de l'élément subissant le retrait. Des recommandations pour des réparations durables sont enfin proposées.
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Paradis, François. "Analyse du comportement structural d'un composite mince en béton. : nalyse du comportement structural du canoë de béton." Thesis, Université Laval, 2004. http://www.theses.ulaval.ca/2004/21701/21701.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur l’analyse du canoë de béton de l’Université Laval, Apogée 2002. L’objectif principal est de comprendre le comportement du canoë sous les divers cas de chargement auxquels il est soumis. Un deuxième objectif est de déterminer des critères de conception pour ce type de structure. Ces critères et la compréhension du comportement serviront de base à la conception des prochains canoës. Ces objectifs sont atteints par un apport combiné de la modélisation et de l’expérimentation.
Ce travail discute d’abord de la conception des mélanges de béton utilisés pour la construction du canoë de béton Apogée 2002. La caractérisation des propriétés physiques et mécaniques des composites qui ont servi à la construction de la structure est ensuite présentée. Puis, l’analyse du comportement structural du canoë et de ses sous-structures est réalisée à l’aide d’une analyse par éléments finis. Enfin, des essais in-situ sur le canoë sont effectués et les résultats sont comparés à ceux prédits par le modèle numérique. Les essais expérimentaux comprennent des essais statiques et dynamiques. Les essais dynamiques permettent de déterminer l’amplification des déformations causées par les coups de rame et les virages. Les critères de conception sont déterminés et présentés en fonction des résultats des analyses par éléments finis et finalement des essais expérimentaux.This thesis presents bares the analyses of Laval University’s Apogee 2002 concrete canoe. The predominant objective is to investigate and understand the canoe’s reaction under various loading patterns. A second objective is to elaborate design criteria for these types of structures. These criteria and comprehension of the structural behavior will be used for the upcoming canoes. These objectives are achieved coalescing experimentation and modeling. The present work begins with the elaboration of the concrete design used for Apogee’s construction. The characterization of the physical and mechanical properties of the composites used in the structure follows. Additionally, the sub-structures of the canoe and the entire canoe’s structural reaction analyses are predicted fulfilled using a finite element software. Finally, in-situ tests are performed on the canoe and the results compared to that obtained with the numerical model. The experimentation comprised both static and dynamic tests. Dynamic testing is used to determine the strain amplification due to paddling and turning. The design criteria are determined and presented according to the results obtained from the finite element software followed by experimentation.
Inscrit au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures
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Samson, Gabriel. "Synthèse et propriétés des mousses minérales." Thesis, Rennes, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAR0015/document.
Full textAbstract:
Les mousses minérales sont des matériaux alvéolaires utilisables en isolation thermique répartie. L’objectif de ces travaux de recherche est de développer, à partir d’une suspension très concentrée de liants hydrauliques, des mousses légères présentant de bonnes performances mécaniques et thermiques. L’introduction de tensioactif est nécessaire à la formation des mousses minérales. Six molécules tensioactives sont sélectionnées dans cette étude. Leurs capacités à réduire la tension de surface et à stabiliser une mousse aqueuse sont évaluées. Deux groupes de tensioactifs sont distingués sur la base de différents critères : tension de surface, CMC, stabilité de la mousse. Les suspensions minérales concentrées sont des fluides à seuil. L’étude du comportement de bulles formées dans de tels fluides est réalisée à l’aide d’un fluide à seuil modèle transparent, le Carbopol®, et d’un système d’injection à pression contrôlée. Le seuil de mise en écoulement affecte les conditions de formation, de croissance, de stabilité et d’évolution de la forme des bulles en modifiant la distribution des pressions au voisinage de la bulle. L’étude permet de proposer une équation de Laplace modifiée prenant en compte l’influence de la sphéricité et du seuil de cisaillement. L’introduction du tensioactif affecte les conditions de contact entre bulles et permet de contrôler le risque de coalescence. En cas de rupture de membrane, la présence du seuil de cisaillement conduit à une géométrie particulière des bulles coalescées. Les liants minéraux choisis sont un sulfate de calcium anhydre particulièrement réactif, un ciment Portland et un ciment prompt. La formulation des suspensions découle d’un critère de fluidité. La pâte fraîche est caractérisée par un seuil de cisaillement faible. Sa masse volumique apparente dépend de la nature et du dosage en tensioactif. Les mousses minérales sont générées à partir d’une composition identique. Deux méthodes de moussage traditionnelles : malaxage simple et mousse préformée et une méthode alternative : la méthode dissociée, sont exploitées. Les meilleures performances thermomécaniques des mousses durcies sont obtenues avec la méthode dissociée, méthode spécifique au laboratoire et peu énergivore. Un groupe de tensioactifs permet d’obtenir des mousses peu denses satisfaisant simultanément aux critères de performances thermomécaniques fixés. Pour ces tensioactifs, un dosage caractéristique est identifié permettant une optimisation des performances mécaniques. Des visualisations réalisées au MEB révèlent des modifications sensibles de la structure cristalline fonction du tensioactif employé et de son dosage. Les structures les plus fines et homogènes sont les plus résistantes. Les performances des mousses et leur structure porale sont donc liées. Pour analyser quantitativement la structure porale, les distributions alvéolaires surfaciques sont construites puis comparées aux distributions alvéolaires volumiques obtenues par tomographie. Une méthode analytique de passage 2D/3D est créée en s’appuyant sur les principes de la stéréologie. Un coefficient de correction est proposé pour tenir compte de la représentativité de la surface étudiée. La maîtrise de toutes les étapes de fabrication des mousses minérales ainsi que la compréhension des phénomènes physiques intervenant tout au long de la production d’une mousse (de la suspension minérale jusqu’à la mousse durcie) permettent d’obtenir des produits satisfaisant les objectifs fixés : légèreté, isolation et caractère porteurMineral foams are cellular materials usable as thermal insulation solution. The purpose of these PhD researches is to develop lightweight foams with good thermal and mechanical performances realized from highly concentrated mineral suspension. Surfactant addition is required for foaming. Six surfactants molecules are selected. Their abilities to reduce surface tension and to stabilize aqueous foam are evaluated. Two surfactants groups are detected based on different criteria: surface tension, CMC and aqueous foam stability. Concentrated mineral suspensions are yield stress fluids. The study of bubbles behavior in such fluids is performed with a transparent yield stress fluid, Carbopol® and an injection device with controlled pressure. Yield stress impacts bubbles creation, growth, stability and shape by changing local pressure distribution in the fluid nearby bubble. The study proposes a revised Laplace law depending on yield stress and bubble sphericity. Contact conditions between bubbles are influenced by surfactant addition allowing to control coalescence phenomena. In case of inter-bubbles membrane breakage, presence of yield stress leads to particular geometry of the coalesced bubbles. Mineral binders selected are a highly reactive anhydrous calcium sulfate, ordinary Portland and prompt cements. Mineral suspension formulations arise from expected fluidity criterion. Fresh paste is characterized by a low yield stress. Its bulk density depends on surfactant nature and content. Mineral foams are created with same composition. Two traditional foaming methods: mix-foaming and pre-foaming and an alternative one, the dissociated method are employed. Best thermo-mechanical performances are achieved with the dissociated method, a specific method of the laboratory. A surfactant group leads to lightweight foams which simultaneously fulfills both thermal and mechanical targeted objectives. For these surfactants a characteristic content is found leading to optimized mechanical performances. Visualizations performed with SEM reveal sensitive crystalline structure modifications depending on surfactant nature and content. Thinner and more homogeneous structures are associated with the best mechanical performances which demonstrates the existing link between the porous structure and mineral foams mechanical performances. To quantitatively evaluate porous structure, surface bubble-size distributions are built and then compared to volume bubble-size distributions obtained by tomography analysis. An analytic method linking 2D and 3D distributions is created based on stereology principles. A correction coefficient is proposed to take into account the analyzed representative surface. By controlling all production steps and associated physical phenomena during mineral foams production (from mineral suspension to solid foams), products satisfying all targeted objectives are realized: lightness, insulation and load-bearing ability
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Calais, Thomas. "Propriétés mécaniques et durabilité d'un béton léger : application en régions froides." Master's thesis, Université Laval, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.11794/24023.
Full textAbstract:
S’inscrivant dans la volonté du Ministère des Transports du Québec d’utiliser le béton léger dans des travaux de réparation, mais également pour de nouvelles structures, l’objectif principal de ce projet réside dans l’établissement d’une base scientifique offrant une meilleure compréhension des propriétés clés de ce matériau. Plusieurs volets expérimentaux ont donc été effectués dans le but de caractériser les propriétés mécaniques, le risque de fissuration et les résistances au gel-dégel et à l’écaillage d’un béton fabriqué avec des gros granulats de schiste expansé. Deux paramètres se trouvent au coeur de cette étude : d’une part, la teneur en eau des granulats légers, d’autre part, la quantité d’eau qu’ils relâchent et devant être comptée dans le rapport E/L (MAD). Les résultats expérimentaux de cette étude démontrent la possibilité de fabriquer au Québec un mélange de béton léger avec des propriétés mécaniques et une durabilité au gel satisfaisantes, bien que l’estimation du paramètre MAD soit encore mal maitrisée et ceci, d’autant plus que la teneur en eau effective des GL est élevée.Over the years, lightweight aggregate concrete (LWAC) has been used in many building projects, notably in the USA and Nordic countries, but only in a few in Quebec. The aim of this project is to establish a better understanding of the fundamental properties of LWAC for a possible use in repairs and new structural projects. Several experimental phases were conducted in order to evaluate the mechanical properties, the cracking risk, the resistance of rapid freezing and thawing and the scaling resistance of a LWAC made with expanded shale coarse aggregate. We focused on two factors: the LWA water content and the evaluation of the quantity of water from LWA counted in the water/binder ratio. The experimental results show that, even if the understanding of the movements of water around the LWA is not yet total, mechanical properties and durability meeting structural standards can be obtained. For many properties like the cracking risk and the freezing resistance, LWAC are even better than usual concrete.
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Osmond, Pierre. "Étude du vieillissement des alliages d'aluminium pour culasses diesel et prise en compte dans le dimensionnement." Paris, ENMP, 2010. http://www.theses.fr/2010ENMP0065.
Full textAbstract:
L'utilisation des alliages d'aluminium pour les composants du groupe moto propulseur, en particulier les alliages à durcissement structural Aluminium-Silicium-Magnesium-Cuivre pour les culasses Diesel, s'est généralisée depuis les vingt dernières années, du fait de leur faible densité et leur excellente conductivité thermique. Ces alliages sont soumis, tout au long de la vie de la culasse, à de forts chargements thermomécaniques induisant une évolution progressive de la microstructure de précipitation et du comportement viscoplastique du matériau. L'objectif de cette étude est donc, au moyen d'une étude de la précipitation et du comportement mécanique, de corréler l'évolution de la microstructure de précipitation à celle du comportement mécanique pour ensuite proposer un modèle de comportement viscoplastique permettant, par l'intégration de paramètres métallurgiques et microstructuraux, de rendre compte de l'influence de la microstructure de précipitation sur le comportement mécanique. Cette étude est menée sur deux alliages présentant chacun une composition en cuivre et magnésium distincte. L'analyse des microstructures par microscopie électronique en transmission a permis de rendre compte de l'évolution de la microstructure de précipitation. Celle-ci a été quantifiée pour des traitements isothermes de vieillissement pour une gamme de température allant de 200 à 300°C. Les analyses ont mises en évidence une forte évolution de la précipitation, sensible sur l'ensemble des paramètres morphologiques, cristallographiques et chimiques de la microstructure. L'étude comparative de la cinétique de précipitation sur les deux alliages a, de plus, permis de mieux comprendre les interactions existant entre morphologie de la précipitation, mécanisme de croissance et stabilité thermique. Pour l'étude du comportement viscoplastique, nous nous sommes attachés à évaluer l'influence de la microstructure de précipitation au moyen d'une importante base expérimentale couvrant une large gamme de température, d'amplitude de déformation et de vitesse de déformation inélastique. La compréhension du comportement viscoplastique et de l'influence de la microstructure de précipitation a été facilitée par l'utilisation d'une analyse par partitionnement des composantes de l'écrouissage. L'interaction existant entre les paramètres géométriques de la précipitation, la composante isotrope et la composante cinématique de l'écrouissage a ainsi clairement été mise en évidence. L'analyse de l'influence des temps de maintien en déformation sur la composante cinématique de l'écrouissage a permis d'autre part de démontrer une relaxation systématique des contraintes internes associée à la montée des boucles de dislocations autour des précipités. A partir des analyses expérimentales, une loi de comportement a été proposée. Celle-ci est basée sur les densités de dislocations et propose, par une utilisation explicite des paramètres de la microstructure de précipitation (distance entre précipités, fraction volumique de précipités…) de rendre compte du rôle de la microstructure de précipitation sur le comportement mécanique. La modélisation s'appuie de plus sur le développement d'une loi d'écoulement originale, adaptée aux mécanismes d'écoulement plastique présents aux hautes températures dans les alliages à phases dispersées, en particulier à la montée des dislocations. Cette modélisation permet ainsi une très bonne description du comportement viscoplastique observé à 10-3 s-1 et présente de plus, une sensibilité à la microstructure de précipitation relativement convenable. De plus, l'analyse de la variation des paramètres en température présente une évolution tout à fait physique permettant ainsi de relier un certain nombre de variables ajustables - notamment celles de la loi d'écoulement - aux activations thermiques du glissement et de la montée des dislocations. La physique de l'écoulement plastique étant convenablement retranscrite, le modèle constitue ainsi un outil intéressant pour tester l'influence des paramètres microstructuraux sur le comportement mécaniqueThe use of cast aluminium alloys for automotive engine components, especially Aluminium-Silicon-Copper-Magnesium alloys for cylinder head, has significantly increased over the past two decades, mainly because of their low density and very good thermal conductivity. Due to the growing demand in engine efficiency and specific power, cylinder heads are submitted to ever-increasing thermomechanical loading during start-stop cycles, which appears as the critical design specification. Due to these thermal loadings, a significant ageing of the material occurs during engine lifetime, which leads to a transient evolution of the viscoplastic behaviour of the material. The aim of this study is to experimentally correlate the evolution of hardening precipitation and viscoplastic mechanical behaviour in order to propose a viscoplastic behaviour model integrating metallurgical and microstructural parameters enables to account for influence of microstructural parameters on viscoplastic behaviour. This study was realized on two alloys presenting different compositions of copper and magnesium. In order to understand the transient evolution of precipitation, precipitation alteration and precipitates growth kinetics are studied by transmission electron microscopy. This evolution has been quantified for isothermal ageing heat treatments between 473 and 573K. This analysis highlights a strong evolution of the chemical, crystallographic and morphological characteristics of the precipitation. Moreover, the quantitative study of the growth kinetics of precipitation on both alloys allow an accurate understanding of the interaction between precipitate shape, growth mechanism and thermal stability. To understand the influence of the microstructural parameters on the mechanical viscoplastic behaviour, we realized mechanical tests through a large range of temperatures, inelastic strain amplitude and strain rate. The use of stress partitioning analysis technique enables a clear understanding of the influence of hardening precipitation and chemical composition on the isotropic and kinematic hardening of the mechanical behaviour. Especially, the analysis of the interaction between stress relaxation and hardening components shows a systematic relaxation of the internal stresses, explained by the climb of dislocations loop around precipitates. Based on the experimental analysis, a dislocation density based constitutive model is introduced. In order to take into account the influence of microstructure on the mechanical behaviour, hardening precipitation parameters are explicitly introduced into the constitutive equations. Moreover, to account for variation of plastic flow through temperature, a specific flow rule, which reflects the evolution in dislocation kinetics motion with temperature, is proposed. The predictions of the model are in convenient agreement with experimental behaviour and additionally show a good sensibility to the hardening microstructure. Furthermore, an important result to be underlined is the physical evolution of flow rules parameters versus the temperature. As a matter of fact, two activation energies, which present physical convenient values with dislocations slip and climb activation energies, are identified
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Chermaneanu, Raducu. "Représentation de la variabilité des propriétés mécaniques d’un CMO à l’échelle microscopique : Méthodes de construction des distributions statistiques." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14485/document.
Full textAbstract:
Aujourd’hui, les matériaux composites sont très largement utilisés, notamment dans la réalisation de structures aéronautiques, grâce à leurs nombreux avantages fonctionnels. Leurs caractéristiques mécaniques spécifiques (propriétés/masse volumique) nettement supérieures à d’autres matériaux plus classiques, tels que l’acier ou l’aluminium et la réalisation de formes complexes, font de ces matériaux des candidats très compétitifs dans de nombreux secteurs au-delà de l’aéronautique. Toutefois, ces matériaux présentent à différentes échelles d’observation des sources de variabilité caractéristiques à chacune d’entre elles. Le procédé de fabrication des pièces ainsi que les propriétés des constituants élémentaires en sont les principaux responsables. Trois niveaux (ou échelles) d’observation sont usuellement considérés dans les matériaux composites : l’échelle microscopique (fibres et matrice), l’échelle mésoscopique (pli) et enfin l’échelle macroscopique (stratification de plis). Les sources de variabilité se propagent à travers les échelles et génèrent finalement des comportements mécaniques dispersés à l’échelle de la structure. La prise en considération de cette variabilité s’avère alors pertinente pour le concepteur, désireux d’obtenir un indicateur de la fiabilité du matériau ou de la structure composite qu’il conçoit. Pour cela, il est nécessaire de transférer à moindre coût de calcul cette variabilité dès l’échelle microscopique et jusqu’à l’échelle de la structure. La construction de lois de distribution des propriétés mécaniques équivalentes en fonction de la variabilité présente à chaque échelle est alors indispensable. L’objectif de ce travail de recherche a été d’élaborer des distributions du comportement homogénéisé du matériau à l’échelle des fibres et de la matrice en fonction de la variabilité existante à cette échelle. La réduction du temps de calcul nécessaire à leur obtention a été également visée. À partir d’une observation microscopique réalisée sur une coupe d’un CMO, la variabilité morphologique du milieu hétérogène a été caractérisée et six types différents de motifs d’arrangements de fibres regroupés en cellules ont ainsi été identifiés. Des cellules virtuelles, physiquement raisonnables, ont été générées et proposées pour établir des lois de distribution du comportement équivalent par type de cellule, en fonction des paramètres variables pertinents retenus à cette échelle. En ce qui concerne la réduction du temps de calcul nécessaire à l’élaboration de ces lois de distribution, une démarche reposant sur l’utilisation des réseaux de neurones a été proposée. Cette démarche a été illustrée sur une cellule de type 6 et pour un nombre de 1000 calculs EF de référence, afin d’apprécier la qualité de l’approximation ainsi que la diminution du temps de calcul. La réduction du temps de calcul s’est avérée significative. Le gain du temps a été d’environ 95 %Nowadays, composite materials are very widely used, notably in the domain of aeronautical structures, thanks to their numerous functional benefits. Their specific mechanical properties (properties/density) far superior to those of conventional materials, such as steel or aluminum and the realization of complex shapes, make these materials perfect candidates in many areas beyond aviation. However, these materials present at different observation scales sources of variability peculiar to each one. The manufacturing process and the properties of the elementary constituents are in fact the principal cause of these sources of variability. Three levels (or scales) of observation are usually considered regarding composite materials: the microscopic scale (fibers and matrix), the mesoscopic scale (ply) and finally the macroscopic scale (laminate material). The sources of variability propagate trough the scales and finally generate dispersed mechanical behaviors at the structure scale. Taking into consideration these sources is proved to be a relevant work by the designer, which in turn will allow him to calculate an indicator of the composite structure reliability that he is conceiving. To be able to do the latter work, it is necessary to transfer this variability at a lower computational cost from the microscopic level up to the structure scale. The construction of equivalent mechanical properties distributions according to the variability present at each scale is then essential. The objective of this research work was to build statistical distributions of the homogenized behavior of the material at the scale of fibers and matrix, according to the existing variability at this scale. Minimizing the computation time required for obtaining these distributions was another important objective. From a microscopic observation made on a section of a CMO, the morphological variability of the heterogeneous medium has been characterized and six different types of arrangements patterns of fibers grouped into cells have then been identified. Physically reasonable virtual cells have been developed and suggested, in order to build the equivalent behavior distribution by cell type, according to the relevant variables selected at this scale. Now, in order to minimize the computing time required for the creation of these distributions, an approach based on neural networks was proposed. This approach was used for a type 6 cell and for a number of 1000 FE calculations, in order to evaluate the quality of the approximation as well as the reduction of computation time. Hence, the reduction of the computation time was significant, at an approximate rate of 95 %
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Durand, Anne. "Relations entre la composition des bitumes et leurs propriétés physico-chimiques. Application à la formulation des liants modifiés bitume-EVA." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES082.
Full textAbstract:
Les performances en application routière d'un enrobé dépendent des interactions entre ses différents constituants. La démarche expérimentale a consisté tout d'abord à étudier le bitume pur, sans l'ajout d'aucun additif, pour essayer d'évaluer l'importance de la composition du bitume, déterminée par l'origine du brut, sur les caractéristiques physico-mécaniques du bitume. Dans un second temps, l'étude de mélanges binaires : bitume-polymère ou bitume-filler a été réalisée pour évaluer l'influence des différents paramètres sur les propriétés du mélange en fonction des proportions des différents constituants et à nouveau de la composition du bitume. L'action physique du polymère permet d'améliorer grandement les caractéristiques mécaniques et viscoélastiques du liant mais son influence diffère suivant la composition du bitume. Les caractéristiques des mastics sont déterminées par la quantité de filler dans le mélange. L'étude d'un mélange ternaire, bitume-polymère-filler, permet de déterminer l'impact des différents paramètres sur le comportement physico-mécanique du mélange. Enfin, une étude des propriétés d'interface liant-granulat permet l'évaluation des phénomènes de mouillage et d'adhésion des différents liants sur une surface défavorable : le silex. Cette étude prospective montre que l'adjonction de polymère se fait sans nuire aux propriétés d'adhésivité du bitume pur, mais au contraire, en améliorant la résistance au désenrobage à l'eau. Les caractéristiques physico-chimiques prédites ont été reliées autant que faire se peut aux performances en application routière mais des essais sur le terrain restent nécessaires pour valider entièrement les estimations et hypothèses avancées dans cette étude.
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Khelifi, Hamid. "Matériaux argileux stabilisés au ciment et renforcés de fibres végétales : formulation pour extrusion." Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS277.
Full textAbstract:
Le principal objectif de cette thèse a été de contribuer à l'étude de la mise en œuvre par extru-sion de matériaux argileux et de la valorisation des matériaux locaux dans l'industrie du bâti-ment. Pour ce faire, des matériaux extrudables à base d'argile (kaolin) stabilisée au ciment ont été formulés. Ces formulations respectent des impératifs environnementaux, en particulier l’utilisation d’une part importante de matériaux argileux (matériau local), et sont susceptibles d’être utilisés comme matériaux de construction (critères mécaniques et thermiques). Des renforts de fibres de lin d'origine végétale ont été incorporés. Ces fibres, comme tout autre type d'inclusions, modifient les caractéristiques rhéologiques par leur effet d'encombrement. Les modifications, amplifiées par le caractère hydrophile du lin, impactent la mise en forme et ont nécessité une étude particulière. Les performances mécaniques des matériaux formulés, l'effet de l'incorporation des fibres ainsi que les bénéfices de la mise en forme par extrusion ont été décrits. Un modèle prédictif de la résistance à la compression des mortiers à forte frac-tion argileuse, basé sur la méthode de Féret, a été développé. Une modélisation de l'écoule-ment d'extrusion axisymétrique à piston des matériaux à forte fraction volumique solide a été réalisée. La modélisation proposée s'inspire de la mécanique des sols. Elle utilise une défini-tion originale du comportement d’un matériau plastique frottant avec notamment la mise en place d’une transition continue d’un comportement plastique pur à un comportement de plus en plus frottant. Finalement, les performances mécaniques et thermiques des formulations optimales ont été comparées à celles des matériaux de construction traditionnels (blocs en béton, béton, briques de terre cuite, béton cellulaire,…). Les impacts de la fabrication des ma-tériaux formulés sur l'environnement ont aussi été évalués et comparés. Il ressort de cette étude que les matériaux argileux stabilisés et extrudés constituent une alternative crédible et durable comme matériaux de constructionThe main aim of this thesis was to contribute to the study of the extrusion of cement-clay paste and the valorization of local materials in order to produce extruded building bricks. To do this, extrudable cement-stabilized argillaceous materials (kaolin) have been designed. These mix designs comply with actual requirements concerning environmental impacts (use of a significant proportion of clay) and they may be used as building materials. Bio-based fibers (flax fibers) have been incorporated. As for any other type of inclusions, flax fibers modify the rheological behavior of material at fresh state. Furthermore, their hydrophilic character amplifies the changes and has required a specific study. The mechanical perform-ances of the tested mix design and the positive effect of extrusion process as well as the addi-tion of fiber have been characterized. Such as for concrete, the Féret relationship is shown to be able to predict the compressive strength assuming that kaolin acts as a high water demand aggregate. A model for stiff paste ram extrusion incorporating the filtration phenomenon and the frictional behavior of the granular packing has been developed. This model is based on the soil mechanics approach and is able to predict the transition between pure plastic behavior and frictional plastic behavior. Finally, the mechanical and thermal performances of the cho-sen eco-friendly mix designs have been compared to those of traditional building products (concrete blocks, concrete, clay bricks, AAC. . . ). Environmental impacts of these mix design have also been evaluated and compared. It appears from this study that the extrudable cement-stabilized argillaceous materials comply with legislations concerning environmental impacts thermal comfort. They are also able to present an alternative to actual building products
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Maire, Eric. "Relations entre les propriétés mécaniques statiques et la microstructure de composites à matrice métallique à renforts particulaires élaborés par Osprey™." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0007.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur les composites à matrice métalliques renforcés par des particules céramiques élaborés par Osprey™. L'étude s'articule autour de quatre axes principaux de recherche: -L'observation de la microstructure montre que la répartition des dislocations est hétérogène dans la matrice du composite. -L'étude du domaine élastique est réalisée en utilisant un modèle de calcul du module théorique des composites qui permet de considérer que la population des particules de renfort est divisée en familles de caractéristiques différentes. - La mesure des limites d'élasticité. Est effectuée grâce à l'analyse du comportement dans le domaine micro plastique Nous expliquons le comportement micro plastique complexe observé par l'intermédiaire du calcul de la limite de proportionnalité, réalisé grâce à la méthode d'Eshelby, et de l'analyse de l'évolution du taux de consolidation des matériaux par le concept des boucles de dislocations géométriquement nécessaires. Enfin nous proposons un modèle qui permet de prendre en compte l'effet de la répartition hétérogène des dislocations dans la matrice. Ce modèle allie les résultats d'un calcul de la position des dislocations (métallurgie physique), avec un modèle de comportement issu de la mécanique des milieux continus : le modèle N Phases. -L'étude de l'endommagement est réalisée au moyen d'essais in situ au MEB. Nous proposons une méthodologie nouvelle permettant l'analyse du caractère statistiquement dispersé des résultats. Nous interprétons ensuite les résultats en calculant le champ de contraintes dans les particules induit par le chargement thermomécanique auquel sont soumis les compositesThis study deals with metal matrix composites reinforced by ceramic particles af!d elaborated by the Osprey™ route. The work is divided into four parts: - The study of the microstrusture shows that the dislocations repartition is heterogeneous in the matrix. - The elastic part of the tensile curve is studied by means of a mode! which permits to calculate the modulus of the composite. In this mode!, the particles population can be divided into several Families exhibiting different properties. - The determination of the mechanical behavior in the micro plastic domain permits to measure the elastic limit. The complex behavior observed is analyzed by means of calculations of the proportional limits and of the work hardening rates in the case of a complex thermo-mecanical loading. We propose a new mo del which permits to account for the heterogeneity of the dislocations repartition in the matrix. This mode! uses the results of the calculation of the dislocations positions (physical metallurgy approach). It also uses a mode! based on the micro mechanic approach to calculate the behavior of the composite : the N phases mode!. - The study of the damage resistance is performed by means of in situ tensile tests in a SEM. We propose a new approach of this technique, adapted to account for the statistical dispersion of the results. The observations are explained by means of theoretical considerations based on the calculation of the stress field in the particles
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Bouibes, Amine. "Exploration de matériaux avancés pour des applications en génie civil." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10112/document.
Full textAbstract:
Le progrès dans le domaine du génie civil n’aurait pas été possible sans le développement de nouveaux matériaux. En fait, les nouveaux matériaux avec des propriétés performantes ont permis la construction de structures modernes, de plus grands bâtiments, de plus grands ponts…etc. En outre, il est important de continuer le progrès et le développement des matériaux dans le futur. En particulier, dans l'approche des constructions intelligentes, nous aurons besoin de nouveaux matériaux aux propriétés très performantes. L'étude des propriétés des matériaux, à l'échelle moléculaire, permet une meilleure compréhension de la façon dont ces matériaux fonctionnent et réagissent à un niveau macro. C’est grâce à de tells études que nous sommes en mesure de comprendre leurs comportements sous des conditions variables. Dans cette thèse, nous focalisons nos efforts sur trois types de matériaux. Le premier est le carbonate de zinc. Le second est la chaux, qui est largement utilisée dans le domaine de la construction et les travaux publics; et le dernier est l'oxyde de zinc, qui est un matériau important pour les constructions en acier. Notre but est d'étudier en détail ces trois différents matériaux à diverses pressions et à compositions variables par la méthode de prédiction de structures basée sur l’approche ab initio. Pour la smithsonite, un bon nombre de propriétés mécaniques a été évalué. Nous montrons notamment que ce système est plus dur et plus rigide que les autres carbonates. En outre, l'étude de ses propriétés électroniques révèle que l'énergie de la bande interdite est assez proche de certains semi-conducteurs. Par ailleurs, deux transitions de phase à haute pression ont été trouvées: la première à 87 GPa et la seconde à 121 GPa. En dessous de 87 GPa, ZnCO3 est stable sous la structure de groupe d’espace R-3c (structure de calcite); et entre 78 GPa et 121 GPa, ZnCO3 se stabilise sous une autre structure dont le groupe d'espace est C2/m (structure de magnésite phase II). Au-delà de 121 GPa, nous montrons que la nouvelle structure de groupe d'espace P212121 devient la plus stable. Par ailleurs, en utilisant la méthode de prédiction de structure –composition variable- basée sur l’approche ab initio, nous montrons que le système Ca-O pourraient se stabiliser sous de nouvelles compositions chimiques autres que le CaO. À pression ambiante, CaO2 est prédit comme étant un système thermodynamiquement stable. Ce nouveau composé passe de la structure de groupe d’espace C2/c à celle de groupe d’espace I4/mcm à 18.5GPa. En augmentant la pression, d'autres composés deviennent plus stables tels que CaO3 qui se stabilise dans la structure de groupe d'espace P-421m à partir de 65 GPa. Enfin, nos études sur ZnO montrent que ZnO2 devient thermodynamiquement stable à une pression supérieure à 120 GPa. Une transition de phase est obtenue à 10 GPa pour ZnO, qui est stable dans la structure wurtzite B4 dans des conditions ambiantes et jusqu'à 10GPa. Au-delà de 10 GPa, ZnO devient plus stable dans une structure de type B1. Ces résultats confortent nos prédictions puisqu’ils s’accordent parfaitement avec les travaux expérimentaux et théoriques précédentsThe civil engineering progress would not been possible without new materials development. In fact, new materials with efficient properties allowed the construction of modern structures, taller building, longer bridges,…etc. Furthermore, it is essential for the progress continuity of this field in the future. Especially, in the smart construction approach we will need new materials with the very efficient properties. The study of the properties of materials at the molecular level, allow a better understanding of how those materials will function and react on a macro level. It is through such studies that we are able to understand their behaviors under a large number of conditions. In this thesis, we focus our efforts on three types of materials. The first one is zinc carbonate. The second one is Lime, which is widely used in building and public works ; and the last one is zinc oxide, which is an important material for steel construction. The purpose here is to investigate in details the three different materials at various pressures and variable compositions by means of the universal structure prediction method based on ab initio tool. For smithsonite, a number of mechanical properties were evaluated. We mainly show that this system is harder and more rigid than the other carbonates. Besides, the investigation of its electronic properties reveals that the energy band-gap is close enough to some semiconductors. Moreover, two high-pressure phase transitions have been found: the first one at 87 GPa and second one at 121 GPa. Below 87 GPa, ZnCO3 is found to be the most stable structure with R-3c space group (calcite structure); and between 78 GPa and 121 GPa, ZnCO3 has another structure (magnesite phase II) with C2/m space group. Above 121 GPa, we show that new structure with P212121 space group becomes more stable. In addition, by means of variable composition ab initio evolutionary algorithm, we show surprisingly new stable compounds from Ca-O. At ambient pressure CaO2 is predicted as a thermodynamically stable system. This new compound goes from C2/c to I4/mcm space group structure at 18.5GPa. Under increasing pressure, further compounds become stable such as CaO3 which stabilize in P-421m space group structure above 65 GPa. Finally, our studies on ZnO show that ZnO2 becomes thermodynamically stable at pressure above 120 GPa. A phase transition is obtained at 10 GPa for ZnO, which is stable in B4 wurtzite structure at ambient conditions up to 10GPa. Above 10 GPa, ZnO becomes more stable in B1 structure. These results strongly support our predictions since they agree perfectly with available experiment and previous theoretical studies
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Heinfling, Grégory. "Contribution à la modélisation numérique du comportement du béton et des structures en béton armé sous sollicitations thermo-mécaniques à hautes températures." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0002.
Full textAbstract:
Ce travail concerne le développement d'un modèle de comportement du béton en situations d'incendies ou d'accidents nucléaires. Dans la gamme de températures concernée (20°C-1200°C), la microstructure du béton subit des modifications physicochimiques qui influencent son comportement. Dans le cadre d'une analyse thermomécanique chaînée, les phénomènes à prendre en compte sont les variations des caractéristiques thermiques et mécaniques et la dépendance de la réponse du béton à 1 'historique des chargements thermique et mécanique. Un modèle est proposé dans le cadre de la thermo plasticité. Les variations irréversibles des caractéristiques sont introduites. Un critère de plasticité multi surfaces prenant en compte en compression l'accroissement de sensibilité au confinement avec la température est construit. La fissuration est traitée dans ce cadre de plasticité. La sensibilité de la solution numérique au maillage due à l'introduction du comportement adoucissant est partiellement résolue par la méthode d'Hillerborg. Un modèle phénoménologique est utilisé pour le calcul des déformations d'interaction thermomécanique. Des structures en béton soumises à de hautes températures sont analysées. La capacité du modèle à restituer la dépendance à 1 'historique des chargements est vérifiée. Les effets de différentes hypothèses concernant l'évolution de l'énergie de fissuration du béton sont étudiés. Un radier de bâtiment réacteur de centrale nucléaire sous l'effet du corium est analysé. Les résultats mettent en évidence l'effet des déformations d'interaction. Une contribution à l'analyse du phénomène d'éclatement à hautes températures est proposée. Le béton est modélisé dans le cadre de la mécanique des milieux poreux. Le modèle thermoplastique est appliqué à l'analyse du comportement du squelette par l'intermédiaire de la contrainte effective. Une méthode d'évaluation des pressions de pores et du coefficient de Biot est proposée. Le comportement de spécimens est analyséThis work concerns the development of a numerical model for concrete under tire or nuclear accident conditions. Within the temperature range concerned (20°C-1200°C), the behavior of concrete is affected by the physical and chemical changes of its microstructure. Within the framework of an uncoupled thermo mechanical analysis, the phenomena that have to be accounted for are the temperature dependency of the thermal and mechanical properties of concrete as well as the dependency of the response of concrete on the combined thermal and mechanical loading history. A thermo plasticity based model is proposed for the compressive and the cracking behavior of concrete. The irreversible variations of the properties of concrete are introduced. A multisurface plasticity criterion which accounts for the increasing sensitivity of compressive strength to hydrostatic pressure is developed. The pathological mesh dependency of the numerical solution is partially solved with help of the Hillerborg method. A phenomenological model is used for the evaluation of the thermo mechanical interaction strains. Structures submitted to high temperatures are analyzed. The capability of the model to describe the load and temperature history dependency of the response is checked. The effects of different hypotheses concerning the evolution of the fracture energy of concrete are studied. The behavior of a nuclear power plant raft in accidental conditions is analyzed. The results emphasize the importance of the thermo mechanical interaction on the predicted behavior of the structures. A contribution to the analysis of the spalling of concrete at high temperatures is proposed. The concrete is modeled within the framework of the mechanics of porous media. The thermoplastic model is a pp lied to the analysis of the skeleton through the effective stress. A simplified method for the evaluation of pore pressures and Biot coefficient is proposed and the behavior of concrete specimens is analyzed
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Mellizo, Suarez Claudia Andrea. "Estimation du module réversible des matériaux granulaires de chaussées." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27405/27405.pdf.
Full text
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Betene, Ebanda Fabien. "Etude des propriétés mécaniques et thermiques du plâtre renforcé de fibres végétales tropicales." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2012. http://www.theses.fr/2012CLF22298/document.
Full textAbstract:
Le plâtre est un matériau de grande disponibilité et très connu pour ses qualités : il est favorable à la protection de l’environnement, assez malléable, de faible densité, aux propriétés fonctionnelles remarquables (coupe-feu, isolant thermique, régulateur de l’hygrométrie des enceintes), décoratif, ... Ce qui justifie l’intérêt accordé à ce matériau pour les constructions. Sa grande fragilité préoccupante est à l’origine des travaux de recherches dans le monde entier en vue de son renforcement. Les fibres de verre et de sisal sont les renforts les plus utilisés à ce jour. Le renforcement par des fibres végétales est de plus en plus recherché. La texture micro structurale poreuse du plâtre favorise son caractère d’isolant thermique. Les textures mises en œuvre jusqu’à présent sont limitées à des porosités comprises entre 30 et 55%. La réduction du coût de ce matériau pour une large utilisation est encore possible et souhaitée. Deux leviers sont exploités dans ce travail, notamment un allègement de la masse de plâtre pour augmenter le taux de porosité et un renforcement de la tenue mécanique par incorporation de fibres végétales produites localement. L’objectif de ce travail est d’évaluer les caractéristiques mécaniques, thermiques et hygrométriques d’un matériau constitué de plâtre pris, à grande porosité, renforcé d’une nouvelle fibre végétale : le Rhecktophyllum Camerunense (RC), une fibre des forêts humides équatoriales. La fibre de sisal, d’utilisation connue pour le renforcement du plâtre, sert de référence à des fins de comparaison. Une série d’expérimentations est menée à cet effet. Une caractérisation physico-chimique des constituants est effectuée, des essais mécaniques de traction et de flexion sont effectués sur les constituants et les matériaux composites plâtre/fibres résultants, la cinétique d’adsorption d’humidité par les constituants et le matériau fibreux est suivie. Le comportement thermique des matériaux plâtre et plâtre/fibres est aussi mesuré. Les fibres utilisées, le sisal et le RC, sont à fort taux de cellulose (entre 49 et 78,8%), la fibre de RC est tubulaire avec 35,5% de porosité. Le plâtre est gâché à l’eau déminéralisée à un rapport massique E/P égal à 1 à partir de la poudre de semihydrate β. Sa microstructure cristalline est constituée de cristaux de gypse sous forme d’aiguilles enchevêtrées avec des vides intercristallins. Sur le plan du comportement mécanique, les résultats obtenus révèlent que le plâtre se montre fragile et présente un module d’élasticité en traction de 1,72 GPa, une résistance à la traction de 0,86 MPa et un allongement à la rupture de 1,16%. En flexion trois points, son module d’élasticité est de 0,64 GPa et sa contrainte à la rupture, de 0,13 MPa. La fibre de sisal est raide et fragile. Son module d’élasticité est compris entre 9 et 21 GPa, elle admet un allongement à rupture de 3 à 7%. Par contre, la fibre de RC est assez ductile avec un module d’Young moyen de 0,7 GPa et un allongement à rupture de 24,2%. L’adhésion du plâtre sur les fibres est faible : il adhère plus sur le sisal que sur le RC. Le sisal renforce mieux le plâtre par une augmentation plus sensible du module d’élasticité de 42,5%, contre 16,3% pour le RC, ce dernier lui apportant plutôt une grande ductilité élastique. Les fibres de RC apportent le maximum de renforcement en traction au plâtre lorsqu’elles sont tissées en unidirectionnel et en flexion lorsqu’elles sont uniformément réparties dans le volume suivant la direction longitudinale de la structure. (...)The plaster is a material of high availability and very known for its qualities : it is favourable to the protection of the environment, quite malleable, of low density, its functional properties are remarkable (firewall, thermal insulation, regulator of the hygroscopy of enclosures), decorative, ... What justifies the interest attached to this material for constructions. Its great alarming brittleness is at the origin of the research tasks in the whole world for its strengthening. The glass fibers and sisal are the more used reinforcements to this day. The strengthening by plant fibers is more and more researched. The microstructure of the plaster is porous ; that promotes its heat insulation character. The textures implemented so far are limited to porosities ranging between 30 and 55%. The reduction of cost of this material for a wide use is still possible and desired. Two levers are exploited in this work, in particular a lightening of the plaster weight to increase the proportion of air voids and a reinforcement of the mechanical resistance with locally produced fibers. The objective of this work is to evaluate the mechanical, thermal and hygrometrical characteristics of a material made up of harden plaster, with high porosity, strengthened by a new plant fiber : the Rhecktophyllum Camerunense (RC), a fiber of humid equatorial forests. The sisal fiber, of known use for the strengthening of the plaster, serves as a reference for comparison purposes. A serie of experiments is conducted to this effect. A physicochemical characterization of constituents is performed. Mechanical tests of tensile and of bending are performed on the constituents and the resulting plaster/fiber composite materials. The kinetic adsorption of moisture by the constituents is followed. The thermal behaviour of plaster and plaster/fiber is also measured. The fibers used, sisal and RC are with high rates of cellulose (between 49 and 78.8% ), the fiber of RC is tubular with 35.5 % of porosity. The plaster is dissolved in demineralized water to a mass ratio W/P equals to 1 from the powder of semihydrate β. Its crystalline microstructure is composed of gypsum crystals in the form of needles tangled with the empty intercristallins. As far as the mechanical behavior is concerne, the result reveals that the plaster is weak, its Young’s modulus in tensile is 1.72 GPa, its tensile strength is 0.86 MPa and its elongation at break is 1.16 %. In three points bending test, its modulus of elasticity is 0.64 GPa and its constraint at break is 0.13 MPa. The sisal fiber is stiff and fragile. Its Young’s modulus is between 9 and 21 GPa, it admits an elongation at break of 3 to 7 %. On the other side, the fiber of RC is quite ductile : the means of Young’s module is 7 GPa and the elongation at break is 24.2 %. The adhesion of the plaster on the fiber surface is low : it adheres more on the sisal than on the RC. The sisal strengthened better the plaster with a sensitive increase of the Young’s modulus of 42.5 %, against 16.3 % for the RC. But the RC fiber gives rather high elastic ductility. The fibers of RC deliver maximum capacity in tensile to the plaster when they are woven into unidirectional. They offer high capacity in bending when they are uniformly distributed inside the volume according to the longitudinal direction of the structure. (...)
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Banoune, Brahim. "Comportement mécanique et durabilité des matériaux routiers à différents dosages en sédiments fins." Thesis, Amiens, 2016. http://www.theses.fr/2016AMIE0032.
Full textAbstract:
La gestion de quantités importantes de sédiments issus des opérations de dragage de barrage et curage de rivières est un défi économique et environnemental majeur. Une alternative écologique au stockage ou au rejet en mer est à envisager afin de valoriser cette grande quantité de matière première potentielle. Ces matériaux peuvent intéresser la filière du génie civil et plus particulièrement les travaux routiers. Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à la valorisation des sédiments de dragage du barrage de Kherrata et de l’oued de la Soummam. Dans un premier temps nous avons caractérisé d'un point de vu physique, minéralogique et mécanique les deux sédiments étudiés. Cette caractérisation a révélé que pour valoriser les sédiments il est nécessaire d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Pour ce faire nous avons choisi de les traiter à l'aide de liants hydrauliques (chaux éteinte et ciment). Une étude paramétrique non exhaustive a été réalisée en faisant varier le pourcentage de liants dans les sédiments. Nous nous sommes également intéressés à l'influence des correcteurs granulométriques sur le comportement mécanique. Les traitements, à la chaux ou aux ciments permettent d'améliorer les résistances mécaniques. Toutefois, le traitement au ciment à l'avantage d'être plus intéressant en termes de dosage incorporé et durée du traitement. Du point de vue de la durabilité le traitement au ciment des sédiments est plus approprié et permet d'obtenir un matériau en conformité avec le GTR pour être utilisé en couche de forme de chausséeManagement of large volume of sediment from the dam and river dredging is important economic and environmental challenge. An ecological alternative of storage or disposal at sea must be considered in order to develop this raw material. These sediments are interesting in civil engineering particularly for the roadworks sector. In this thesis we focused on dredging materials of Kherrata and Wadi Soummam.We studied the physical characteristic, mineralogical and mechanical of sediments. This characterization showed that it is necessary to improve their mechanical properties if we hope to used sediments on roadworks. For that we have chosen to realized an hydraulic treatement with binder (hydrated lime and cement). A non-exhaustive parametric study was conducted by varying percentage of binder in sediment. We are also interested to the influence of particle size correctors on the mechanical behavior. The treatment with lime or cement can improve the mechanical caracteristic. However, cement treatment offers the advantage to be more interesting in terms of incorporated dosage and length of treatment. From the durability point of view cement treatment of our sediment is more appropriate and provides a final material to be used in subgrade layer in accordance with the GTR reglementation
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Voirin, Jean. "Utilisation des calcaires du Bajocien lorrain moyen en techniques routières." Nancy 1, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2004_0093_VOIRIN.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'emploi des granulats issus des formations calcaires du Bajocien lorrain dans les techniques pour assises routières. Les études économiques montrent que l'utilisation des roches carbonatées croît en Lorraine et que cette ressource se substitue majoritairement aujourd'hui aux matériaux traditionnels dans le domaine routier. Le manuscrit s'attache à montrer que l'utilisation de ces matériaux ne pose pas de difficultés particulières en techniques routières, malgré la grande variabilité de leur faciès. Il faut cependant que la formulation soit bien adaptée et qu'un liant routier soit de préférence utilisé. L'adhérence entre granulats calcaires et matrice cimentaire est ensuite abordé : Les calcaires issus de roches massives développent de réelles qualités d'adhérence avec la matrice, notamment si le liant hydraulique contient du laitier. Une étude sur la cinétique de durcissement de ces mélanges prouve que les coefficients de correspondance normalisés ne sont pas adaptés aux calcaires. Enfin, nous confirmons que les courbes normatives de recomposition sont pertinentesThis work looks at the use of aggregates taken from limestone formations in the Lorraine Bajocian banks for road subbases. Economic studies show that the use of carbonate rock keeps growing in Lorraine, surpassing traditional materials to the point of being the major resource for road building. This manuscript displays how these materials don't cause any particular technical difficulties in this field even though they have a wide range of aspects. However, the formulation must be well adapted and binder use is preferable. The limestone from massive rock has good adhesion properties with the matrix, especially if the hydraulic binder contains slag. A kinetic study of the setting of these mixes proves that standard equivalence coefficients, for the estimation of final performances, used now are not adapted to limestone, which reacts chemically. As to pertains to the elaboration of the limestone mixes, we confirm that the standard gradings are pertinent until an eventual improvement of recomposition methods based on aggregate stacking theory is established
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Bian, Hui. "Etude expérimentale de l'endommagement de BFUHP sous sollicitations physique, chimique et mécanique." Rennes, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAR0008.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’étude de l’endommagement des Bétons Fibrés à Ultra Hautes Performances soumis à l’effet de sollicitations physique, chimique, physico chimique ou mécanique. Les bétons étudiés ont une même composition de base et contiennent 1% de fibres qui diffèrent par leur nature (métallique, minérale et organique), leurs dimensions (macrofibres ou microfibres) et leurs caractéristiques mécaniques. Les deux premiers chapitres de la thèse portent sur l’exposé des données bibliographiques et la description des matériaux et techniques expérimentales. Le troisième chapitre est consacré à la caractérisation de l’état initial des corps d’épreuve soumis aux différentes sollicitations. Le quatrième chapitre porte sur l’étude des effets de températures élevées (150°, 200, 300 et 400°C). Le cinquième chapitre est consacré à l’étude de l’endommagement des bétons fibrés exposés aux cycles répétés de gel/dégel. Le sixième chapitre étudie l’évolution des propriétés de BFUHP soumis à l’agression chimique d’une solution de nitrate d’ammonium. Les caractérisations ont été réalisées à l’aide de techniques non destructives (perméabilité, porosité communicante et vitesse de propagation des ondes ultrasonores) mais aussi de techniques mécaniques destructivesThis thesis is based on the experimental study of the damage of the Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) under physic, chemic or mechanic solicitations. All our concrete specimens used in this thesis have the same cement matrix and they are reinforced with a 1% volume fraction of fiber, these concrete specimens are distinguished by the natures of their fiber used (steel, mineral or synthetic), by their dimensions (macro or micro) and by their mechanic properties, etc. The first part of this thesis is composed of 2 chapters. The chapter one presents the literature study of UHPFRC. The chapter two introduces our experimental techniques used in this thesis. The chapter three presents our experimental research on the UHPFRC at their initial state, in terms of their microstructures and their mechanic behaviors. The chapter four presents our research on the thermal damage of our UHPFRC specimens (150°C, 200°C, 300°C and 400°C). The chapter five presents our works on the physic damage of UHPFRC specimens by the freeze-thaw cycles. The chapter six presents our research on the chemic damage of UHPFRC by the aggression of ammonium nitrate solution. These researches are performed by both non-destructive testing (measurement of gas permeability, porosity, P-wave velocity and ultrasonic wave attenuation) and mechanic testing (uniaxial compression)
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Alhaik, Ghaith. "Influence de l'amidon sur les propriétés rhéologiques, mécaniques et multiphysiques de formulations terre-paille." Thesis, Artois, 2017. http://www.theses.fr/2017ARTO0205/document.
Full textAbstract:
Les techniques de l'éco-construction répondent au besoin de réduire l'empreinte environnementale du secteur de la construction grâce à l'utilisation de ressources de proximité (filières courtes), sans transformation énergivore et grâce à la capacité de régulation thermo-hydrique des parois. La terre crue seule ou associée à de la paille fait office de symbole. Mais ses caractéristiques variables selon son origine, le long temps de séchage, et de faibles résistances mécaniques sont des freins à son utilisation. L'association de la terre avec des adjuvants biosourcés, tel que l'amidon déjà utilisé dans la fabrication de plaque de plâtre, représente une voie intéressante d'amélioration des performances. La thèse a pour objectif d'étudier l'influence de l'amidon sur le comportement physico-mécanique de la terre seule ou mélangée à de la paille. L'application envisagée des formules est la préfabrication de produits de construction non-porteurs. Les formulations incluent des fines argilo-calcaires (FAC), de la chènevotte ou des anas de lin, et différents amidons. La première partie de la thèse porte sur les mélanges terre-amidon. Des essais au viscosimètre ont défini le comportement rhéologique des mélanges de type Bingham modifié et ont montré une augmentation de la thixotropie. A l'état durci, les résistances mécaniques ont été meilleures avec l'amidon. La deuxième partie porte sur des mélanges terre-paille-amidon. L'amidon améliore l'ouvrabilité et les résistances mécaniques mesurées selon différentes conditions de stockage. A l'échelle d'un carreau, les performances mécaniques, thermiques, et acoustiques de certaines formules sont comparables à celles de carreaux de plâtreThe eco-construction responds to the need to reduce the environmental footprint in the sector of construction through the use of proximity resources (e.g. earth, straw, etc.), without energy-intensive transformation and through the thermohydric regulation capacity of walls. Raw earth alone or in association with straw is a symbol. But variable characteristics according to its origin, a long drying time and low mechanical strengths are brakes to its use. Earth material in association with biosourced admixtures such as starch, already used in the manufacturing of plasterboard, represents an interesting way to improve its performances.The thesis aims to study the influence of starch on the physico-mechanical behavior of the earth alone or with straw. The intended application of the study is the prefabrication of non-load-bearing construction products. The designed mixes include quarry fines (QF), hemp or flax straw and various starches.The first part of this work deals with earth-starch mixes. Viscometer tests were defined modified Bingham as the rheological behavior of mixes and showed an increase in thixotropy. In hardened state, the mechanical strengths are better with starch.The second part deals with earth-straw-starch mixes. Starch improves the workability and the mechanical strengths measured under different storage conditions. At the scale of a block, the mechanical, thermal and acoustic performances of some mixes are comparable to those of plaster blocks
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Vinceslas, Théo. "Caractérisation d'éco-matériaux terre-chanvre en prenant en compte la variabilité des ressources disponibles localement." Thesis, Lorient, 2019. http://www.theses.fr/2019LORIS538.
Full textAbstract:
Le projet de thèse vise à comprendre le comportement et mesurer les performances d'éco-matériaux isolants thermiques à base de chènevotte et de terre crue, en vue de produire un matériau à faible impact environnemental. Le premier enjeu de cette étude se situe dans la représentativité des résultats, au regard de la variabilité des constituants. 28 terres, collectées à travers la Bretagne et la Normandie, et trois chanvres, ont été caractérisés. Les paramètres de caractérisation y sont étudiés selon plusieurs méthodes que l’on souhaitera comparer. Parmi les 28 terres, 6 ont été choisies pour représenter l’ensemble et fabriquer des échantillons. Ensuite, les barbotines, mélange de terre et d’eau, sont étudiées afin d’établir des liens entre constituants de la terre et comportement rhéologique. La compréhension de ce comportement rhéologique nous permet alors de proposer des tests de chantier. Enfin, les échantillons fabriqués permettent d’étudier l’influence de la variabilité des constituants sur les performances mécaniques en compression et sur les performances hygrothermiques de stockage et de transfert (chaleur/vapeur d’eau) du terre-chanvre. Le projet de thèse s'inscrit dans un projet de recherche plus large, intitulé ECO-TERRA. L’étude des liens entre variabilité des constituants et performances de l’isolant a pour but, à travers ECO-TERRA, de permettre la valorisation des ressources disponibles localementThis PhD thesis aims to understand the behaviour and measure the performance of thermal insulating eco-materials consisting in hemp shiv and raw earth, in order to produce a lowenvironmental- impact material. The first issue of this study is the representativeness of the results, with regard to the variability of the constituents. 28 earth, collected across Brittany and Normandy, and three hemp shiv, were characterized. The characterization parameters are studied using several methods that will be compared. From these 28 earths, 6 were chosen to represent the whole and produce samples. Then, the slip, a mixture of earth and water, is studied in order to establish links between the earth constituents and its rheological behaviour. To understand this rheological behaviour allows us to propose on-field tests. Finally, the manufactured samples allow to study the influence of material variability on the mechanical performances in compression and on the hygrothermal storage and transfer (heat/water vapour) performances of the earth-hemp. The thesis project is part of a larger research project entitled ECO-TERRA. The study of the links between material variability and performances of the insulation is intended, through ECO-TERRA, to enable the development of locally available resources
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Hamdaoui, Ons. "Caractérisation thermique et mécanique de fibres naturelles d'origine marine en vue de leur utilisation dans les matériaux de l'habitat." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1152/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse, nous proposons dans une première partie l’usage de fibres de la plante marine Posidonia-Oceanica pour la fabrication de matériaux d’isolation thermique de bâtiments. Les caractérisations thermiques effectuées ont permis de mettre en évidence l’effet de la densité des fibres et de traitements chimiques. Il apparaît que ce type de fibres possède une conductivité équivalente à celle d’autres isolants courants et une capacité thermique massique plus élevée. La conductivité thermique en fonction de la masse volumique est comprise entre 0.04 et 0.07 W.m-1.K-1. La capacité thermique massique atteint environ 2500J.kg-1.K-1. Il apparaît également que l’influence du traitement chimique sur les propriétés thermiques n’est pas significative. Les résultats obtenus font de ces fibres un bon candidat pour une utilisation comme isolant thermique dans le domaine du bâtiment. Dans une seconde partie, ces fibres sont utilisées pour le renforcement d’une pâte de ciment. Une gamme de composites a été formulée pour des fractions volumiques en fibres allant de 0 à 20%. Une étude des propriétés hydriques de ces composites a été menée et complétée par des analyses par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et des mesures des propriétés thermophysiques par la méthode du Hot-Disk durant le cycle de séchage. D’autre part, la quantification de la sensibilité de ces matériaux à l’humidité relative a été réalisée par la mesure de la variation de la teneur en eau dans les échantillons dans des environnements à humidité contrôlée. Ces mesures permettent de déterminer le coefficient de diffusion de l’eau. Celui-ci augmente légèrement avec l’augmentation du taux de fibres dans le composite. Du point de vue thermique, l’ajout de fibres améliore les propriétés isolantes des matériaux. En effet, une diminution de 22% sur la valeur de la conductivité thermique est notée avec l’introduction de 20% de fibres, par comparaison à l’échantillon de ciment témoin. L’influence sur la diffusivité thermique et sur la capacité thermique massique n’est pas significative. Du point de vue mécanique, la résistance à la traction par flexion et la compression augmentent légèrement jusqu’à 5 à 10% en volume de fibres puis diminuent. En revanche, une augmentation notable des valeurs de ténacité a été observée avec l’augmentation du dosage en fibres. Une augmentation de 65% est observée avec l’ajout de 20% de fibres. En s'appuyant sur les observations expérimentales, une modélisation analytique simplifiée a été réalisée. Celle-ci permet d'obtenir des modèles de prédiction des valeurs de la conductivité thermique, de la résistance à la traction par flexion, de la résistance à la compression et de la ténacité en fonction de la quantité de fibres dans le matériauIn this work, we have firstly studied the use of fibers extracted from the marine plant Posidonia-Oceanica as loose-fill thermal insulation material for buildings. Measurements were conducted and allowed the determination of the effect of fibers density and chemical treatments on thermal properties. Thermal conductivities were lying between 0.04 and 0.07 W.m-1.K-1, whereas the heat capacity is about 2500 J.kg-1.K-1. Thus, it was found that fibers thermal conductivity is close to the one of commonly used thermal insulation materials and that their heat capacity is significantly higher. It was also found that the influence of chemical treatment on the thermal properties is not significant. Measurement results showed that these fibers could be a promising ecological loose-fill insulation material in the construction field. Secondly, fibers were used as reinforcement for cement paste. A set of composite samples were formulated by varying fibers volume fractions from 0 to 20%. Their hygroscopic, thermal and mechanical properties were evaluated. Composites were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and their thermophysical properties were measured with a Hot Disk thermal constants analyzer during the drying cycle. Sensitivity of these materials to relative humidity was examined by measuring the water content variation in controlled humidity environments. These measurements allowed the quantification of the water diffusion coefficient. This coefficient increased slightly with the increase of fibers content in composite samples. Concerning thermal properties, the addition of Posidonia-Oceanica fibers improved the material insulating properties. In fact, a decrease of about 22% on thermal conductivity values was found with the introduction of 20% of fibers compared to the unfilled cement paste. For Posidonia-Oceanica fibers volume fractions considered in this study (0 to 20 Vol.%), the effect of the presence of fibers on thermal diffusivity and on heat capacity is not significant, regarding the measurement uncertainties. Concerning mechanical properties, flexural and compressive strengths increased for about fiber volume fractions in the range of 5 to 10%. Moreover, a noticeable increase of toughness was observed with increasing fibers amount: for instance, an increase of about 65% was observed with the introduction of 20% of fibers in the composite. Based on the experimental observations, simplified analytical models were developed to predict thermal conductivity, flexural strength, compressive strength and toughness as a function of fibers volume fraction in the material
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Fall, Meïssa. "Identification et caractérisation mécanique de graveleux latéritiques du Sénégal : application au domaine routier." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL119N.
Full textAbstract:
Les sols latéritiques compactés sont très largement employés comme remblais et matériaux de construction routière dans la plupart des pays tropicaux. Certaines caractéristiques techniques habituelles, sont déjà bien connues et ont fait l'objet d'études antérieures. Le travail actuel porte sur l'examen plus détaillé du comportement mécanique de trois graveleux latéritiques du Sénégal occidental compactes à l'optimum Proctor modifié. L'étude commence par une partie bibliographique qui traite de la formation et de la genèse des sols résiduels tropicaux. Par la suite, on aborde l'utilisation de ce matériau dans les travaux routiers, les différentes spécifications routières qui existent sur ce genre de sols et enfin quelques études faites sur les moyens de leurs identifications géotechniques et la connaissance de leurs propriétés geomécaniques. La deuxième partie du travail est consacrée à une étude statistique sur une banque de données géotechniques. Cette étude dégage d'abord des généralités sur les latérites du Sénégal et aboutit par une analyse de données statistiques qui conclut par la proposition de nouvelles spécifications routières avec les graveleux latéritiques du Sénégal. L'étude des interconnexions simples et multiples avec le CBR (recherches de corrélations entre le CBR et les caractéristiques physiques d'identification), montre que le facteur de portance est indépendant des autres caractéristiques. Une bonne évaluation de l'indice CBR passerait par une meilleure connaissance des qualités mécaniques de ces sols. La troisième partie de la thèse est expérimentale. Nous avons utilisé trois sols latéritiques compactés à l'optimum Proctor modifié et pour lesquels des essais triaxiaux ciu ont été faits sous des sollicitations monotones et cycliques. Une évaluation préliminaire a été faite à la boite de cisaillement de grande taille et montre des pertes de caractéristiques mécaniques en passant de l'état non imbibé à l'état imbibé, selon les conditions de l'essai CBR. Le comportement des sols est différent selon que l'on soit sous faibles contraintes (50 à 150 kpa) ou sous grandes contraintes (200 à 600 kpa), ce phénomène étant lié aux paramètres d'état initiaux. L'approche sous chargements répétés a montre que ces sols sont assez performants dans les conditions de variation de teneur en eau faible
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Rodier, Loïc. "Matériaux de construction en zone tropicale humide : Potentialités de sous-produits ou de matériaux naturels locaux en substitution ou addition à la matrice cimentaire." Thesis, Antilles-Guyane, 2014. http://www.theses.fr/2014AGUY0804/document.
Full textAbstract:
L’incorporation de sous-produits agricoles ou de matériaux naturels dans la matrice cimentaire confère des propriétés intéressantes aux composites élaborés. L’objectif de cette thèse est d’élaborer un matériau pouvant répondre aux exigences mécaniques, thermiques et de durabilité des matériaux de construction en zone tropicale humide. Dans un premier temps, l’activité pouzzolanique d’une pouzzolane naturelle, de cendres de tronc de bambou et de cendres de bagasse de canne à sucre ont été évaluées. L’influence de leur incorporation a été ensuite étudiée sur les propriétés mécaniques et la durabilité des mortiers exposés à des ions chlorures et sulfates. Dans un second temps, l’influence de l’ajout de fibres de bagasse sur les propriétés thermiques et mécaniques des composites a été étudiée en fonction de différents paramètres (teneur en fibres, environnement de vieillissement, type de matrice cimentaire).Les résultats obtenus ont permis de montrer que les matériaux étudiés possèdent une activité pouzzolanique et qu’il est possible de les incorporer au ciment afin de lutter contre la corrosion. De plus, les composites élaborés avec des fibres de bagasse sont plus isolants que ceux élaborés sans fibres. Cependant, du point de vue des propriétés mécaniques, l’incorporation de fibres de bagasse diminue les contraintes à la flexion des compositesThe incorporation of crop wastes or natural materials in the cement matrix confers interesting properties to composites prepared. The aim of this thesis is to develop a material that can reach the mechanical, thermal and durability requirements for building materials in the humid tropical zone. Firstly, pozzolanic activity of a natural pozzolan, bamboo stem and sugar cane bagasse ashes has been determined. Influence of their incorporation on mechanical properties and durability of mortars exposed to chloride and sulphate ions was studied. Secondly, influence of addition of bagasse fibers on thermal and mechanical properties of composites was studied as a function of various parameters (fibers content, curing, type of cement matrix).These results has shown that the materials studied have pozzolanic activity and it is possible to incorporate them into the cement to fight against corrosion. Moreover, composites elaborated with bagasse fibers are more insulating than those elaborated without fibers. However, from the viewpoint of mechanical properties, incorporation of bagasse fibers decreases flexural strength of composites in the present work and under the conditions producing procedures that were adopted
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Niang, Ibrahim. "Contribution à la certification des bâtiments durables au Sénégal : cas d'étude des matériaux de construction biosourcés à base de Typha." Thesis, Reims, 2018. http://www.theses.fr/2018REIMS030.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre du projet PNEEB/Typha (Programme National d’Efficacité Energétique des Bâtiments) pour la valorisation d’un roseau invasif, le Typha Australis, comme isolant thermique pour améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments au Sénégal. Un agromatériau à base de terre argileuse et de granulats de Typha Australis est élaboré afin d’évaluer l’influence de la morphologie et de la quantité de fibres sur le comportement du matériau. Pour cela, deux modes de production de granulats sont choisis : Une découpe longitudinale et une découpe transversale. Les propriétés physiques sont étudiées (taux de porosité, densité apparente et absolue, microstructure) et la tenue mécanique est déterminée. L'absorption acoustique est également évaluée, de même que les propriétés hygrothermiques et le comportement au feu. Les résultats montrent que la morphologie du granulat de Typha affecte le comportement en flexion, cisaillement et l’absorption acoustique. Son impact sur le comportement de compression est moins prononcé. Une portion plus importante de fibres de Typha réduit la résistance mécanique. En revanche, les performances hygrothermiques sont accrues en raison de la porosité de ces granulats. La fraction transversale de Typha permet d’améliorer la résistance thermique et d’accroitre les phénomènes de transfert de la vapeur d'eau. Cette étude a également permis de montrer que ces matériaux sont d'excellents régulateurs d'humidité. Enfin, les tests au feu révèlent qu’il s’agit de combustibles ininflammables en raison de la présence d'argile. L’influence de la morphologie des granulats n’est pas relevéeThis work is a part of PNEEB/Typha project (National Program for Energy Efficiency of Buildings) for the valorisation of an invasive reed, the Typha Australis, as a thermal insulator to improve the energy efficiency of buildings in Senegal. An agromaterial based on clay soil and Typha Australis is elaborated in order to evaluate the influence of the amount and fibres morphology on the material behaviour. For this, two production mode of granulates are chosen: longitudinal and transversal cut. Physical properties are studied (porosity, apparent, and absolute density, microstructure) and mechanical strength is determined. Sound absorption is also evaluated, as well as hygrothermal properties, and fire behaviour. Results show that granulate morphology affects the mechanical shear and flexure behaviour, as well as the acoustic absorption. Its impact on the compression strength is less pronounced. A greater portion of Typha fibers reduces the mechanical strength. However, hygrothermal performances are increased due to the aggregates porosity. Typha transverse fraction improves thermal resistance and increase water vapor transfer. This study also shows that these materials are excellent moisture regulators. Finally, fire tests reveal that it can be classified as combustible but non-flammable due to the clay presence. The fibres shape does not have a great influence
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Ayed, Abderrahmen. "Méthode d'étude mécanique et physico-chimique de l'interface acier béton." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30329.
Full textAbstract:
Une procedure experimentale permettant de coupler des investigations physico-chimiques et mecanique est mise au point puis utilisee pour suivre l'evolution des caracteristiques de la liaison acier-beton en fonction du temps et sous l'influence d'actions endogenes et exogenes. Le modele experimental est une eprouvette mixte constituee de deux matrices de mortier separees par une plaque d'acier, a l'etat de surface maitrise. L'inclinaison de la plaque par rapport a l'axe longitudinal de l'eprouvette mixte est variable, ce qui permet d'obtenir, avec un effort axial impose, plusieurs combinaisons de contraintes normales et tangentielles dans la zone de contact acier beton. La premiere partie de ce travail est consacree d'une part a l'etude theorique du champ des contraintes a l'interface du modele propose, et d'autre part a une verification experimentale effectuee sur une eprouvette instrumentee par des jauges de deformations. Dans la seconde partie le modele experimental est utilise pour suivre l'evolution de la liaison acier-beton d'eprouvettes comportant des plaques metalliques presentant divers etats de surface. Apres rupture l'interface metal beton est analysee par diffractometrie des rayons x, par microsonde electronique, et observee par microscope electronique a balayage. Les resultats obtenus montrent que l'etat de surface de la plaque et la formation des composes d'interaction, lorsque le metal reagit avec le ciment, se traduisent par une modification de la resistance mecanique de la liaison. La meme procedure est appliquee a des eprouvettes soumises pendant un temps significatif a une action couplee mecanique et chimique. Les premiers resultats montrent qu'a long terme la liaison pourrait etre alteree
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Alberto, Mario Michaque Miguel. "Faisabilité de composites bois-ciment destinés à la construction de maisons au Mozambique." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10059.
Full text
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Chatain, Szostkiewicz Catherine. "Méthodes mixtes numériques et expérimentales pour la caractérisation en rigidité et la fissuration de membranes composites orthotropes." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10288.
Full textAbstract:
L'etude du comportement pathologique des membranes composites orthotropes mises en uvre en architecture tensible met en evidence des singularites de comportement induites par les effets d'anisotropie propres aux renforts multidirectionnels textiles et des mecanismes de rupture localises dans des zones a forte concentration de contraintes se traduisant par des amorcages et des propagations de fissures. Dans une premiere partie, nous avons developpe une methode mixte numerique et experimentale d'identification de la matrice de rigidite de membrane d'un materiau orthotrope. Le champ de deformations, en partie centrale de l'eprouvette cruciforme, est mesure par un dispositif optique adapte aux grands deplacements. Le champ de contraintes correspondant est evalue avec un code de calcul aux elements finis (ansys). La matrice de rigidite est ensuite determinee par un calcul inverse combinant les resultats issus d'essais de traction bi-axiale, controles en force ou en deplacement, avec differents rapports de chargement. Les resultats obtenus sont confrontes a ceux deduits de calculs previsionnels (modeles multicouches et unidirectionnel a ondulations). Dans une seconde partie, nous avons observe et analyse les mecanismes de ruine d'une eprouvette entaillee, notamment par l'evaluation de l'influence de la longueur et de l'orientation initiales de la fissure sur sa propagation (mode i). L'application de la mecanique lineaire elastique de la rupture et de ses extensions ont permis la determination de valeurs caracteristiques de la propagation de fissures (tenacite k i c). Parallelement, nous etudions deux solutions numeriques au probleme de fissuration pose : la premiere comprenant un macro-element fissurant et la seconde, plus classique, un raffinement du maillage en fond d'entaille. En conclusion, nous sommes en mesure de proposer des lois de comportement et des criteres de rupture plus realistes pour effectuer le dimensionnement des structures tensibles.
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Melo, Moura Jorge Daniel de. "Utilisation en structures des résineux à faible densité : conséquences technologiques de scénarios sylvicoles extrêmes." Nancy 1, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1996_0041_DE_MELO_MOURA.pdf.
Full textAbstract:
Des scénarios sylvicoles en épicea commun (picea abies karst) à croissance lente et rapide ont été comparés en terme de production en volume, en rendement de sciages et en classement par le moyen de modèles de croissance et simulation. Le scénario à croissance lente produit davantage en volume qui est aussi mieux classé que celui à croissance rapide. L'augmentation de la vitesse de croissance provoque la diminution de la densité du bois, ce qui a un impact sur ses propriétés mécaniques et, par conséquent, sur le dimensionnement des structures. Un exemple de calcul d'une toiture (fermettes et poutres) montre qu'une augmentation de volume de bois de plus de 20% est nécessaire si l'on passe d'une densité de 0,45 a 0,32. La prise en compte de la raideur des assemblages dans le dimensionnement d'une fermette individuelle montre que l'utilisation d'une liaison à faible rigidité (clou) peut tripler le volume utilisé par rapport à l'utilisation d'une liaison à forte rigidité (connecteur) ; ceci indépendamment de la densité du bois. Dans ce cas, la diminution de la densité de 0,45 a 0,32 double le volume de bois nécessaire indépendamment du type de liaison utilisé. L'influence de la densité du bois sur sa durabilité a été analysée. En général, le bois à faible densité n'est pas affecte, au niveau de son utilisation, en ce qui concerne : la dégradation biologique (insectes et champignons), le traitement et la tenue au feu. La densité du bois n'a pas une influence très marquée sur les pertes volumiques apres séchage. La quantification des défauts provoqués par le séchage n'a pas été réalisée.
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Chabannes, Morgan. "Formulation et étude des propriétés mécaniques d'agrobétons légers isolants à base de balles de riz et de chènevotte pour l'éco-construction." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS008/document.
Full textAbstract:
L’optimisation des performances énergétiques du bâtiment et la réduction des émissions de CO2 générées par le secteur de la construction sont devenus des enjeux majeurs. Il s’agit non seulement de réduire considérablement les consommations d’énergie liées au chauffage et à la climatisation durant la période de fonctionnement des bâtiments mais aussi de choisir des matériaux à faible impact carbone en privilégiant l’utilisation de ressources renouvelables et locales. Ces dernières années ont vu naître un intérêt croissant pour les bétons de chanvre. Ces agromatériaux associent un granulat végétal issu de la tige du chanvre avec un liant minéral. Il en résulte un matériau isolant qui présente une certaine efficacité à réguler les variations de température et d’humidité. Considérés comme multifonctionnels, les bétons de chanvre constituent une alternative écologique aux enveloppes traditionnelles. Face aux matériaux à isolation répartie comme le béton cellulaire ou la brique dont l’impact carbone est élevé, les bétons de chanvre présentent l’inconvénient d’être peu résistants mécaniquement et sont de ce fait associés à une structure porteuse. Ce travail de thèse s’inscrit dans une démarche visant d’une part à diversifier la ressource végétale utilisée pour la confection des agromatériaux de construction en développant un béton innovant incorporant les balles de riz de Camargue et d’autre part à étudier certains procédés dans l’optique d’améliorer les performances mécaniques de ces matériaux après les premiers mois de cure. Le premier objectif a consisté à caractériser la balle de riz naturelle préalablement à son association avec un liant à base de chaux. Les caractéristiques propres au granulat de balles de riz se sont traduites par la fabrication d’un agrobéton moins dosé en eau et de densité apparente plus élevée que celle du béton de chanvre (en restant inférieure à 800 kg.m-3). La conductivité thermique du béton à base de balles de riz s’est montrée similaire à celle du béton de chanvre pour un ratio massique « liant/granulat (L/G) » identique. En revanche, les performances mécaniques en compression se sont révélées plus faibles pour le béton à base de balles de riz après 1 mois de cure à 20°C et 50%HR.Le second axe de travail s’est porté sur le suivi temporel des caractéristiques mécaniques et du durcissement du liant jusqu’à 10 mois de conservation soit à 20°C et 50%HR soit en conditions extérieures. Les bétons de chanvre se sont caractérisés par un gain de résistance en compression plus favorable que celui observé sur les bétons de balles de riz malgré une cinétique de durcissement du liant équivalente. Cette conservation naturelle a été comparée à une cure en carbonatation accélérée (CO2). Les résultats ont montré que ce procédé a permis d’obtenir une résistance en compression 2 mois après la fabrication des éprouvettes équivalente à celle obtenue après 10 mois de conservation à l’extérieur. Considérant que la résistance mécanique du béton à base de balles de riz est limitée par la liaison mécanique liant/particule, ce travail s’est porté également sur l’effet d’un traitement des particules à l’eau de chaux saturée. S’il s’est montré inefficace pour le béton de chanvre, il a permis d’améliorer la résistance en compression des bétons à base de balles de riz.Enfin, cette étude a traité de l’effet d’une cure humide (95%HR) et d’une élévation de température (50°C) sur le durcissement du liant et l’acquisition des résistances mécaniques à court terme. L’étude a été préalablement menée sur des mortiers de chaux. Les résultats ont montré que ce type de cure permet une très forte augmentation de la résistance mécanique du liant après 28 jours par un effet cinétique sur les réactions d’hydratation. Toutefois, ces conditions de cure ont entrainé une perturbation de la zone de transition entre le liant et la particule et par conséquent une dégradation des propriétés mécaniques des agrobétonsThe improvement of building energy efficiency and the reduction of CO2 emissions from the construction industry have become a major issue over the last years. We need to cut the energy consumption linked to heating and cooling of buildings during their operating period but also to choose materials with low carbon footprint using renewable and local resources.Hemp concretes are more and more used in green construction. These bio-based building materials consist of hemp-derived aggregates mixed with mineral binders and water. These concretes have attractive insulating properties and present some effectiveness in buffering variations of temperature and humidity in buildings. Considered as a multifunctional material, hemp concrete can offer an eco-friendly alternative to traditional building envelopes but have the disadvantage of being very low strength. Unlike cellular concrete or clay bricks, hemp concretes cannot be used as load-bearing materials but for infilling walls with a wood timber frame. The aim of this thesis work is, on the one hand, to diversify plant aggregates used for the manufacturing of bio-based concretes by developing an innovative material based on local rice husk from the Camargue area and on the other hand to investigate some processes in order to increase mechanical strength of these materials after the first months of curing. The first objective of this work was to characterize rice husks prior to incorporating them in a lime-based mix. Intrinsic features of rice husks led to the manufacturing of a new bio-based concrete designed with a lower water content and a higher apparent density than hemp concrete (by remaining below 800 kg.m-3). Thermal conductivity of rice husk concrete was comparable to that of hemp concrete for a given « binder on aggregates (B/A) » mass ratio. Nevertheless, mechanical performances in compression have proved lower for the rice husk concrete after one month of hardening at 20°C and 50%RH. The second line of the work dealt with the evolution of mechanical properties and binder hardening over time. Specimens were cured during 10 months either at 20°C and 50%RH or exposed outdoors. Hemp concrete exhibited a higher compressive strength gain over time than that achieved for rice husk concrete despite a same hardening kinetics. This curing under natural carbonation was compared to an accelerated one (CO2 curing). Accelerated carbonation provided the opportunity to obtain the same compressive after 2 months than that reached after the outdoor exposure during 10 months. Considering that compressive strength of rice husk concrete is restricted by the bonding strength between the binder and the aggregates, this work also focused on the effect of a lime-water treatment of plant aggregates. This latter was not efficient for hemp concrete but increased compressive strength of rice husk concrete. Finally, the effect of a moist curing (95%RH) and elevated temperature (50°C) on binder hardening and strength development of bio-based concretes was investigated. This aspect was also studied on lime-based mortars. The results showed that this type of curing led to a strong increase of mechanical strength for the binder after 28 days due to kinetic effects on hydration reactions. Nevertheless, these curing conditions were detrimental to the transition zone between the binder and the plant aggregates and consequently counterproductive for the mechanical performances of bio-based concretes
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Bertrand, Lionel. "Influence d'un MHEC sur les propriétés physiques et mécaniques d'un enduit de rénovation de façade : étude de l'adhérence de l'enduit sur une pierre de Tuffeau." Lyon, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAL0087.
Full textAbstract:
Les enduits de rénovation de façade sont des matériaux complexes. Ils contiennent de nombreuses matières premières : ciment, chaux, charges et adjuvants organiques. Parmi ces derniers, on trouve le rétenteur d'eau, dont le rôle est de retenir l'eau nécessaire à l'hydratation des liants au sein de l'enduit lorsque ce dernier est appliqué sur un support poreux. Le rétenteur d'eau étudié ici est un éther de cellulose (MHEC). Son mode d'action et ses effets sur les propriétés de l'enduit sont mal connus. L'objectif final de cette étude est de mesurer et d'expliquer l'influence de ce MHEC sur l'adhérence de l'enduit sur un support en pierre de tuffeau. Nous avons donc comparé deux enduits, avec et sans MHEC. Cependant, l'ajout de MHEC nécessite d'ajuster la quantité d'eau de gâchage pour obtenir une maniabilité de l'enduit identique. L'étude de l'adhérence des enduits est réalisée à l'aide d'un essai de clivage. Cet essai permet de contrôler la propagation d'une fissure à l'interface enduit/support et donne accès à de nombreuses informations (force, énergie de fissuration,…). La caractérisation des propriétés mécaniques (module) et physiques (variations dimensionnelles, cinétique de prise,. . . ) des enduits, complétée par l'étude des mouvements d'eau (succion, évaporation) a permis d'aider à la compréhension de leur comportement adhésif. Nous avons aussi pu mettre en évidence les modifications qui sont à attribuer à la présence de MHEC indépendamment de l'augmentation du taux de gâchage. Des observations en microscopie environnementale de l'hydratation des enduits ainsi que des surfaces de rupture enduit/support ont permis de dresser des hypothèses sur le mode d'action du MHECRenovation renders are complex materials. They content many components: cement, lime, aggregates and organic admixtures. One of them, the water retentive, allows to retain the water inside the render when applied on a porous substrate. In this study, the retentive admixture is a cellulose ether (MHEC). Its mode of action and effects on render properties are not well known. The aim of this work is to measure and explain the MHEC influence on the render adhesion when applied on a limestone substrate (tuff). Therefore, we compared Iwo renders, with and without MHEC. However, the adjunction of MHEC demands an addition of water during the render mix to obtain similar render workability. The study of the render adhesion is done thanks to the Wedge Splitting Test. This test allows to control the crack propagation at the render/substrate interface and gives many information (load, stiffness, fracture energy). The characterization of mechanical (elastic modulus) and physical properties (length variations, setting kinetics) of renders completed by the study of water movements (suction, evaporation) helps to understand their adhesive behavior. Also, modifications due to MHEC addition were underlined, separately of the render water content. ESEM observations of the renders hydration and of the renders/substrate fracture surfaces allow to raise assumptions on the MHEC action mode
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Guiheneuf, Simon. "Formulation et renforts de blocs en matériau terre pour une utilisation structurelle." Thesis, Rennes, INSA, 2020. http://www.theses.fr/2020ISAR0007.
Full textAbstract:
Dans le contexte actuel d’accélération du changement climatique et d’augmentation de la population mondiale, le milieu de la construction doit faire face à des enjeux cruciaux : diminuer son impact environnemental tout en construisant suffisamment de logements. Face à ces enjeux, le développement de matériaux de construction bio-sourcés et locaux apparait comme une nécessaire alternative écologique à la construction en béton de ciment à l’impact environnemental conséquent. Cette thèse vise à développer des blocs de terre crue reproductibles, aux caractéristiques mécaniques maitrisées pour construire des bâtiments de trois étages. Les terres, stabilisées à l’aide d’ajouts bio-sourcés et sans liants hydrauliques, utilisées pour fabriquer ces blocs doivent être excavées en Bretagne. Ainsi, trois terres représentatives de la variabilité des ressources à l’échelle locale sont d’abord caractérisées. Les comportements rhéologiques de formulations de ces terres avec différents ajouts sont ensuite appréhendés afin de les adapter à des modes de mise en oeuvre étudiés : moulage, extrusion, compaction et vibrocompaction. Les caractéristiques mécaniques à l’état sec et en service présentées par chaque formulation de terre sont ensuite étudiées pour chaque procédé de mise en oeuvre. Enfin des caractéristiques de durabilité de ces formulations de terres bretonnes sont étudiées : absorption capillaire, résistances à l’érosion et à l’immersion. Les résultats obtenus permettent d’envisager le développement à une échelle semi-industrielle la fabrication de blocs porteurs en terre crue aux impacts environnementaux les plus faibles possibleIn the actual context of accelerated climate change and increase in global population, the building industry must face crucial challenges: decrease its environmental impact while offering housing solutions for the humankind. To answer it, the development of new bio-based and local building materials appears to be a much-needed ecological alternative to cementitious materials that presents significant environmental footprint. This PhD work aims to develop earth-based blocks with guaranteed mechanical properties in order to build 3-storey buildings. These earths, stabilized using bio-based additions but without any cement or lime, are locally sourced. Therefore, three earths that represent the local variability of resources are first characterised. Then, the rheological behaviour of each type of earth mix is assessed in order to adapt earth mix-design to each studied forming process (compaction, vibro-compaction, casting and extrusion. Mechanical performances at the dry state and in-service life of each earth mix-design are measured for all studied processing routes. Finally, some durability properties of the Britanysourced earth-based materials are described: capillary absorption, erosion and immersion resistance. Obtained results show that produced blocks are as performant as cementstabilized earth materials and allow to consider the semi-industrial development of earth-based blocks fabrication units for structural purpose with limited environmental footprint
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Ho, Manh Hung. "Performance en flexion des poutres en béton hybride CFRP armé." Thesis, Reims, 2020. http://www.theses.fr/2020REIMS004.
Full textAbstract:
L’étude sur le renforcement ou la réparation des structures en béton armé par collage de matériaux composites sont largement effectuée depuis plus de deux décennies. Les avantages mécaniques et physiques sur la résistance à la flexion, la résistance au cisaillement, le comportement mécanique, la durabilité, l’efficacité du renforcement ont bien approuvés. Les méthodes du renforcement par les matériaux composites peuvent être distinguées comme le renforcement interne, le renforcement externe et le renforcement hybride. Dans ce travail, les poutres en béton hybride armé ont été étudiées. Le renforcement en flexion est assuré par les matériaux en acier et en matériaux composites, plaque en CFRP. Deux modes de liaison entre la surface du béton et la surface de la plaque en CFRP sont proposées : liaison directe et liaison à l’aide d’une couche de résine époxyde. Dans cette étude, trois séries différentes de poutres renforcées hybrides ont été utilisées: une liaison directe entre les deux matériaux, la seconde avec une liaison adhésive entre les deux matériaux et la dernière avec une liaison spécifique. Les performances mécaniques de ces poutres, comportement mécanique, modes de rupture, charge ultime, charge correspondant aux premières fissures dans le béton, charge correspondant à la plastification de l'acier longitudinal et l’influence de l'adhérence entre la surface du béton et la surface du CFRP plaque ont été analysés. La méthode numérique par éléments finis a également été utilisée pour analyser les performances mécaniques des poutres. Les résultats apportent de nouvelles connaissances sur les avantages mécaniques des poutres en béton hybride arméThe study on strengthening or repairing reinforced concrete structures by bonding composite materials has been widely carried out for more than two decades. The mechanical and physical advantages on flexural strength, shear strength, mechanical behaviour, durability, reinforcement efficiency have been well approved. The methods of reinforcement by composite materials can be distinguished as internal reinforcement, external reinforcement and hybrid reinforcement. In this work, the hybrid reinforced concrete beams were studied. Reinforcement in bending is provided by steel and composite materials, CFRP plate. Two bonding methods between the concrete surface and the CFRP plate surface are proposed: direct bonding and bonding using an epoxy resin layer. In this study, three different series of hybrid-reinforced beams were used: a direct bond between the two materials, the second with an adhesive bond between the two materials and the last with a specific bond. The mechanical performance of these beams, mechanical behaviour, failure modes, ultimate load, load corresponding to the first cracks in the concrete, load corresponding to the plasticization of the longitudinal steel and the influence of the adhesion between the concrete surface and the surface of the CFRP plate were analysed. The numerical finite element method was also used to analyse the mechanical performance of the beams. The results provide new knowledge on the mechanical advantages of hybrid reinforced concrete beams
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Youssef, Alice. "Prise en compte des apports mécaniques du béton de chanvre pour le calcul de structure bois/béton de chanvre et métal/béton de chanvre." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS431/document.
Full textAbstract:
Le béton de chanvre est aujourd'hui le matériau de construction agro-ressource le plus développé en Europe. Il se compose de chanvre et de liant minéral (chaux) mélangé à l'eau. Généralement, il est utilisé pour ses propriétés d'isolation thermique dans le bâtiment. La plupart des blocs de béton de chanvre qui ont été étudiés, présentent un comportement fragile et une très faible résistance mécanique. Les formulations sont généralement riches en liant et légèrement compactées. Jusqu'à présent, le béton de chanvre n'est pas considéré comme un matériau porteur. Il est principalement utilisé comme remplissage isolant, combiné avec des composants de structure en bois, béton ou maçonnerie. Une étude a testé d'autres formulations, avec des teneurs plus élevées en granulats grâce à un procédé de compactage, afin d'améliorer à la fois la rigidité et la résistance des mélanges durcis. Dans ces formulations, l’ajout des granulats de chanvre, plus légers et plus poreux que la chaux, abaisse de manière significative la conductivité thermique. Le présent travail est une étude expérimentale du comportement à la compression et au cisaillement du béton de chanvre, afin d’utiliser ce matériau bio-sourcé dans le contreventement des bâtiments à ossature bois, tout en maintenant de bonnes qualités d'isolation thermique dans le bâtiment. Deux formulations compactées, M1 et M4 ont été expérimentées, ainsi que des éprouvettes obtenues à partir de blocs de commerce Chanvribloc®. Deux séries d’essais ont été réalisées. La première est portée sur la compression uni-axiale dans chaque direction pour caractériser l'anisotropie mécanique du matériau. Cette anisotropie a été engendrée par le procédé de compactage. La deuxième série d’essais permet de caractériser le comportement de cisaillement des formulations étudiées. Dans cette étude, un dispositif spécial d’essai de cisaillement a été développé. Il permet de caractériser au cisaillement des éprouvettes sous différentes contraintes normales appliquées. Les champs de déformations des éprouvettes cisaillées ont été suivis par stéréo- corrélation d’images durant les essais. Les résultats expérimentaux de compression ont montré que ce matériau est anisotrope, même lorsqu'il est industriellement mis en place par vibrations. Le matériau a plus spécifiquement un comportement isotrope transverse. Le comportement dans le sens longitudinal est caractérisé par une ductilité très élevée, tandis que le comportement transversal est très fragile, avec un comportement très variable et instable. Les résultats expérimentaux en cisaillement montrent une ductilité élevée de ce matériau. Ce comportement est intéressant pour le contreventement et le comportement sous action sismique des bâtiments avec des murs constitués de béton de chanvre. Des modélisations et applications numériques à l’échelle structurelle d’un bâtiment à plusieurs étages ont été réalisées, pour illustrer l’utilisation des blocs de béton de chanvre en contreventement de bâtiments à ossature bois. Les formulations les plus compactées présentent un meilleur comportement sous actions sismiques modérées et moyennes, par rapport aux formulations les moins compactées à la mise en œuvre, tandis que les murs en Chanvribloc à l’état actuel, ne permettent pas de contreventer les bâtiments en zones sismiques modérés ou moyennesLime and hemp concrete (LHC) is nowadays the most developed bio-based aggregate building material in Europe. It consists of hemp shiv and mineral binder mixing with water. Generally, bio-based materials like LHC are used for their thermal insulation properties in building. Most blocks of Lime Hemp Concrete which have been studied, show a brittle behavior and a very low mechanical strength. The formulations are generally rich in binder and slightly compacted. Up to now, this material is then not considered as a load bearing material and is mainly used as filler insulation, combined with structure components made of wood, concrete or masonry. A study has tested other formulations, with higher contents of aggregates thanks to a compaction process, in order to improve both the rigidity and the strength of the hardened mixtures. In these formulations, shiv which has higher amount is definitely lighter and more porous than lime, which prevents a significant increase in thermal conductivity. The present work of my PhD is an experimental study of the compressive and shearing behavior of hemp concrete, in order to study the load-bearing capacity and bracing of this bio based material, while maintaining good qualities of thermal insulation in building. Two compacted formulations were tested M1 & M4, as well as samples obtained from trade-blocks Chanvribloc®. Two series of tests were performed. The first one is a uniaxial compression test in each direction for characterizing the mechanical anisotropy of the material. This anisotropy is induced by the compacting process. The second one permits to characterize the shearing behavior of the different mix-designs. In this study, an original shear device was developed, specifically designed for this kind of material, which allows shearing under controlled normal stress. An image processing performed was carried out, using a camera and ARAMIS image processing software during shear tests, to evaluate the fields of deformations and to study the behavior of the specimen during the shear test. The compressive experiments results have shown that this material is anisotropic, even when it is industrially molded by vibrations. The material has a transverse isotropic behavior. The behavior in the longitudinal direction is characterized by very high ductility, while the transverse behavior is very brittle, with a highly variable and unsteady behavior. The experimental results in shear show a high ductility of this material. These results are very promising, an interesting behavior of LHC walls in term of potential bracing. Numerical modeling and applications have been carried out to illustrate the use of hemp concrete blocks for bracing buildings. The formulation M4 exhibits a better behavior under moderate and average seismic actions, compared to the formulation M1, while the Chanvribloc walls in the present state do not allowthe buildings to be braced in moderate or medium seismic zones
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Lumingkewas, Riana Herlina. "Development of materials for construction with low environmental Impact made with low content of cement and with natural fibers." Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS383/document.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse est de contribuer au domaine des matériaux de construction pour l'industrie de la construction, en développant la recherche sur les matériaux de construction renouvelables qui sont respectueux de l'environnement. Matériaux fabriqués avec un peu de ciment et en utilisant des matériaux locaux tels que l'argile et des déchets de fibres naturelles. Formation dans le processus de la technologie d'extrusion. Objectif à long terme de trouver de nouveaux matériaux de construction respectueux de l'environnement à partir de matériaux locaux pour améliorer la qualité de la performance, d'accélérer le développement et de réduire les coûts de construction. La première étude a examiné la structure de microphysique, mécanique, thermique et de fibres naturelles de noix de coco qui est largement disponible en Indonésie. Puis, en termes de rapport en fibres de coco et que grâce à un traitement non traités. En outre, le développement de modèles de Weibull pour obtenir des modèles d'une seule résistance à la traction de la fibre de coco. La deuxième étude, la formule conçue de coco matériaux composites de ciment renforcés de fibres et de l'argile doit être formée par un processus de technologie de l'extrusion en spirale. Après cela, le test rhéologique rhéomètre utilisé pour examiner l'incidence sur le comportement de la pâte de ciment de fibres stabilisé avec de l'argile. Ensuite, analysé pour obtenir des modèles prédictifs de la limite d'élasticité des matériaux composites. La troisième étude, inspecter les performances du produit d'extrusion mécanique, en utilisant destructrice système de test mécanique (MTS) et en utilisant des méthodes d'essais non destructifs avec corrélation d'image numérique (DIC). Ensuite, développé des modèles micromécaniques des fibres mécaniques et composites. Pour obtenir la caractérisation des tests micro composants par microscope électronique à balayage (MEB). L'évolution de l'échec et de dommages matériels observé microfissures. Les résultats obtenus de cette étude, la performance de la fibre peut être améliorée par un traitement et ont obtenu un seul des modèles de résistance à la traction de la fibre. En outre, les produits d'extrusion de la formule mortier obtenu des matériaux composites de fibres peuvent être extrudés sans défauts sur la surface. Aussi obtenu modèles rhéologiques pour prédire le rendement des composites de fibre de contrainte. Ajout de la fibre de coco augmente la résistance à la compression et à la traction que sans fibres. L‘évolution de défaillance et de la destruction du matériel de fibre composite est plus résistant que le matériau normal. De même dérivé des effets de modèles et des modèles de micromécanique robinet de fibres et traînée de composites de fibres mécaniques. Le modèle résultant est comparé avec les résultats des données expérimentales MTS et DIC, donnant les résultats de leur pertinence. Le matériau de construction qui en résulte est des matériaux écologiques, ductiles et très approprié pour les bâtiments dans les zones sismiquesThe purpose of this dissertation is to contribute to the field of building materials for the construction industry, by developing research on renewable building materials that are environmentally friendly. Materials are made with low cement and using local materials such as clay and waste natural fiber, formation through the process of extrusion technology. The long-term goal is finding new materials environmentally friendly building made from local materials to improve the quality of performance, speed up the building and reduce construction costs. The first study examined the physical, mechanical, thermal and microstructure of natural fibers of coir fiber that is widely available in Indonesia. Then, in terms of coir fiber ratio treated and untreated. Furthermore, it is developing Weibull models to get models tensile strength of the single coir fiber. The second study, designed the formulation of coir fiber reinforced cement and clay of composite materials to formed through a process of the extrusion technology spiral. After that, rheological testing rheometer used to examine the impact on the behavior of fiber cement paste stabilized with clay. Then, it analyzed to derive predictive models of the yield stress of composite materials. The third study, inspect mechanical extrusion product performance, using destructive mechanical testing system (MTS) and using non-destructive testing methods with digital image correlation (DIC). Then, develop mechanical models and micromechanical models of fiber composites. To get the characterization of micro-components are testing by Scanning Electron Microscope (SEM). The evolution of failure and damage observed micro cracks. The results obtained from this study, the performance of coir fiber can be improved through treatment and obtained a single fiber tensile strength models. Furthermore, the formula obtained extrusion products fiber composite materials can extrude without defects on the surface. Also, it obtained rheological models to predict the yield stress fiber composites. The addition of coir fiber increases the compressive strength and tensile strength than plain mortar. Failure and damage evolution of fiber composite is more resilient than the plain mortar. Similarly, it obtained mechanical models of the fiber effects and micromechanical models of compressive strength and tensile strength of the fiber composite. The resulting model compared with experimental data results of MTS and DIC, are giving significant results. The resulting building material is environmentally friendly materials, ductile and highly suitable for buildings in earthquake areas
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Honoré, Mathilde. "Mise au point de nouveaux bio-composites verts innovants à base de roseau commun Phragmites australis : applications en plasturgie et en éco-construction pour le bâtiment." Thesis, Lorient, 2020. http://www.theses.fr/2020LORIS572.
Full textAbstract:
L'utilisation de fibres végétales, tant dans le domaine de la plasturgie que dans celui du bâtiment, permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et par conséquent l'impact environnemental de l’Homme. L'intérêt envers les bio-composites utilisant des fibres végétales telles que le chanvre, le bois, le lin mais également le roseau miscanthus ne cesse d'augmenter. Il n'existe, à l'heure actuelle, que très peu de travaux s’intéressant au roseau phragmites australis. Pourtant, n'utilisant pas de surfaces cultivées, cette plante invasive est indépendante des enjeux agricoles et ne demande aucun intrant chimique. La récolte du roseau s'inscrit donc dans une démarche de gestion des zones humides tout en valorisant un matériau aux multiples propriétés. Les travaux de cette thèse sont consacrés à la caractérisation du matériau brut phragmites australis et à l’étude de son éligibilité comme matériau en substitution de trois matériaux de référence, le bois, le miscanthus et la chènevotte, largement utilisés comme renforts en plasturgie et en éco-construction. Des formulations de composites utilisant deux matrices polymères (polypropylène et polybutylène succinate) à différents taux de charges végétales et d’agent compatibilisant ont été caractérisées d’un point de vue de leurs propriétés mécaniques par des essais de traction, flexion et choc Charpy. Le vieillissement à l’eau de ces composites a également été étudié et corrélé au caractère hydrophobe du roseau. Pour le volet construction, des formulations à base de roseaux de différentes origines et utilisant différents liants (chaux aérienne, plâtre et terre) ont été testées en compression et avec des mesures de conductivité thermique afin d’évaluer le comportement du roseau en tant que matériau d’usage pour le bâtimentThe use of plant fibres, both in the field of plastics processing and in the building industry, makes it possible to reduce greenhouse gas emissions and therefore the environmental impact of mankind. Interest in biocomposites using plant fibres such as hemp, wood, flax and also miscanthus reed is increasing. Nowadays, there is very little work on the reed phragmites australis. However, as it does not use cultivated areas, this invasive plant is independent of agricultural issues and does not require any chemical inputs. The reed harvest is therefore part of a wetlands management approach while enhancing the value of a material with multiple properties. This work is devoted to the characterisation of the raw material phragmites australis and to the study of its eligibility as a substitute material of three reference materials, wood, miscanthus and hemp shiv, widely used as reinforcements in plastics processing and eco-construction. Composite formulations using two polymer matrices (polypropylene and polybutylene succinate) with different rates of plant fillers and coupling agent were characterised from the point of view of their mechanical properties by Charpy tensile, flexural and impact tests. The water ageing of these composites was also studied and correlated to the hydrophobic character of the reed. For the construction application, formulations based on reeds of different origins and using different binders (lime, plaster and earth) were tested in compression and with thermal conductivity measurements in order to evaluate the behaviour of the reed as a material for building use
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Duong, Quynh Huong. "Conception, caractérisation et modélisation : contribution à la fiabilité de micro-commutateurs RF MEMS." Lille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LIL10166.
Full textAbstract:
Ces dernières années, de nouveaux composants micro-ondes sont apparus : les micro commutateurs RF MEMS. Bien que ces composants soient encore absents des systèmes spatiaux, l'intérêt que leur porte l'industrie spatiale est grandissant car ils apparaissent comme une solution adéquate pour réduire le coût des missions et améliorer les performances tout en conservant l'intégrité de celles-ci (volume, masse, consommation). Cependant une problématique majeure de la technologie MEMS concerne leur fiabilité. Les travaux développés dans ce manuscrit visent à mettre en place des méthodes de caractérisation pour évaluer la fiabilité des microsystèmes, plus particulièrement des commutateurs MEMS. Le premier chapitre présente un état de l'art des mécanismes de défaillance identifiés dans les commutateurs à ce jour. Le deuxième chapitre expose les moyens expérimentaux et les techniques pour déterminer les propriétés des matériaux. On y étudie plus en détail la caractérisation par nanoindentation et les méthodes pour estimer les contraintes résiduelles. Le troisième chapitre est consacré à la conception, réalisation et caractérisation d'un commutateur. Le but est de saisir les enjeux technologiques de la chaîne de développement d'un composant MEMS pour obtenir un procédé fiable. Dans le quatrième chapitre, nous effectuerons l'étude de cas d'un commutateur dont le procédé de fabrication est déjà fiabilisé. Cette étude se fait à travers une approche combinant l'utilisation des outils de modélisation et d'expérimentation. - Nous évaluerons la fiabilité liée à l'utilisation du MEMS et à son environnement afin de l'améliorer en jouant sur l'étape de conception.
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Mailler, Philippe. "Rhéologie des membranes composites souples orthotropes sous chargement multi-axial." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10143.
Full textAbstract:
La recherche aborde l'identification et la modelisation du comportement rheologique de composites souples (tissu de fibres de polyester enduit de polychlorure de vinyle) utilises sous forme de membranes pour l'architecture tensible. Le bilan bibliographique met en evidence l'absence de methodes de caracterisation de ces composites orthotropes sous sollicitations multiaxiales et l'absence de methodes previsionnelles pour decrire le comportement rheologique de ces materiaux et prevoir l'evolution du comportement en rigidite et a rupture en fonction du temps et de l'environnement. La premiere partie de la these est consacree a la conception et a la validation d'une machine d'essai de traction biaxiale regulee en charge et en deplacement. La methodologie experimentale porte d'une part sur des mesures de champs de deplacement par des techniques d'extensometrie optique et sur l'analyse des champs de contraintes corriges en fonction des geometries des eprouvettes et de l'anisotropie du materiau. L'etude du comportement rheologique et l'identification des fonctions fluage et relaxation des membranes est abordee en realisant des essais de fluage thermostimules et en appliquant le principe d'equivalence temps temperatures. Parallelement a partir de la mesure des proprietes viscoelastiques des fibres et de la matrice et de l'identification de modeles rheologiques ou de derivees fractionnaires, en appliquant des expressions previsionnelles de calcul des caracteristiques en rigidite des structures textiles considerees a l'echelle microscopique, nous proposons une formulation des fonctions fluage et relaxation. La validation de ces methodologies theorico-experimentales est faite par une confrontation avec des resultats de fluage obtenus dans des bases de temps et dans des conditions d'environnement reelles
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Aili, Abudushalamu. "Shrinkage and creep of cement-based materials under multiaxial load : poromechanical modeling for application in nuclear industry." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1014/document.
Full textAbstract:
L’intérêt principal de la thèse est le comportement mécanique à long terme des enceintes de confinement des centrales nucléaires françaises. Les enceintes de confinements des centrales sont des structures en béton précontrainte biaxiale. Nous résumons donc le problème que nous nous adressons en deux points clés : la biaxialité du chargement et les déformations différées à long terme.Afin de caractériser les déformations différées sous chargement biaxial, nous nous concentrons dans un premier temps au coefficient du Poisson viscoélastique du béton. Dans ce but, nous commençons par examiner minutieusement la définition du coefficient de Poisson dans le cadre de la viscoélasticité linéaire isotrope non-vieillissente. Puis, en analysant les résultats expérimentaux de la littérature, nous obtenons le coefficient de Poisson viscoélastique du béton. Comme extension, nous amenons une analyse micromécanique et essayons d’éclaircir le mécanisme du fluage à long terme du gel de C-S-H.Dans un deuxième temps, nous visons à proposer un modèle poroviscoélastique sans supposer préalablement la décomposition classique des déformations différées. Nous commençons par identifier les tendances expérimentales majeures et phénomènes physiques que nous voulons capturer par le modèle. À partir des résultats expérimentaux du retrait endogène et du fluage propre de la littérature, nous analysons l’origine physique possible du retrait endogène à long terme. À la fin, dérivé de la théorie de la poromécanique, un modèle poroviscoélastique basé sur la physique est proposé. La prédiction du modèle est comparée avec les résultats expérimentaux de la littératureThe main interest of the thesis is the long-term mechanical behavior of the containment building of french nuclear power plants. The containment buildings of the power plants are biaxially prestressed concrete structures. Therefore, we summarize the problem of interest into two following key points: biaxiality of load and long-term delayed strain.In order to characterize the delayed strain under biaxial load, our study first concentrates on the viscoelastic Poisson's ratio of concrete. In this purpose, we start by scrutinizing the definition of Poisson's ratio in non-aging linear isotropic viscoelasticity. Then, from the analysis of experimental results from the literature, we can obtain the viscoelastic Poisson's ratio of concrete. As an extension, we use micromechanics to shed some light on the long-term creep mechanism of the C-S-H gel.In a second step, we aim at proposing a poroviscoelastic model without postulating a priori the classical decomposition of delayed strains. We start by identifying the major experimental tendencies and physical phenomena that we aim at capturing with the model. From experimental data of autogenous shrinkage and basic creep from the literature, we analyze the possible physical origin of long-term autogenous shrinkage. In the end, a physics-based poroviscoelastic model is proposed, derived from the poromechanics theory. The prediction of the model is compared with experimental results from literature
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Augeard, Eric. "Expérimentation et modélisation du comportement mécanique de structures multi-matériaux bois-béton." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1167/document.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail de recherche est d'étudier le comportement mécanique de structures multi-matériaux d'un point de vue empirique et théorique. Ces structures mixtes s'articulent autour de plusieurs matériaux : le bois, le béton, les résines et les armatures. Le but est de tirer avantage de chaque matériau pour améliorer le comportement général de la structure tant au niveau de la résistance ultime que de la rigidité. De nouvelles méthodes de liaison sont également étudiées pour proposer de nouvelles solutions constructives innovantes dans le domaine du Génie Civil. La première partie de ce travail est consacrée à l'étude des liaisons bois-béton. Ainsi une analyse expérimentale est menée à l'aide d'essais push out pour déterminer les meilleures configurations permettant la connexion des matériaux bois et béton. Ces essais push out ont permis de caractériser les joints collées bois-béton sous différentes configurations et ont également permis de retenir deux systèmes constructifs : une par voie sèche et une par voie humide. La seconde étape consiste à tester ces méthodes de fabrication à grande échelle. Une campagne expérimentale sur des poutres de 8 m de long et des planchers de 8,15 m a donc débuté. Des essais de flexion 4 points en chargement quasi statique ont permis de caractériser le comportement mécanique de onze configurations de poutres. Les résultats confirment l'intérêt des sections hybrides dans la construction : gain de capacité portante et gain de rigidité. Le collage et le nouveau système de liaison sont donc des systèmes performants qui évitent tout glissement entre les matériaux. Les tests sur plancher montrent que comparer aux charges classiques en bâtiment, les panneaux ont une marge de sécurité vis-à-vis de l'état limite de service et de l'état limite ultime. La dernière étape se concentre sur l'étude d'un chargement cyclique des panneaux hybrides. Un essai de flexion 4 points est utilisé pour solliciter pendant un million de cycles les planchers entre 4 et 20 kN. Ces charges correspondent respectivement à un plancher déchargé avec le poids mort du carrelage, cloisons et faux-plafond et un plancher chargé avec des charges d'exploitation de bureaux. Après les essais cycliques, un test de résistance résiduelle est également effectué. En parallèle, une étude analytique pour modéliser le comportement mécanique instantané des structures hybrides est effectuée. Ce modèle analytique se base sur un calcul itératif en étudiant les déformations de la section et en équilibrant les forces internes. Le comportement mécanique de chaque matériau est pris en compte et notamment leur non-linéarité. Ce modèle développé en chargement statique a également été adapté pour prendre en considération le fluage des matériaux et ainsi obtenir le comportement différé des structures bois-bétonThe objective of this project is to develop composite structures. These kinds of structures are made with wood, concrete, adhesive and rebar. The purpose is to take advantages of each material in order to improve the mechanical behavior of the hybrid structure. New bonding systems are proposed and studied to offer innovating solutions in Civil Engineering.The first part is dedicated to the study of the liaison between wood and concrete by gluing. An experimental analysis is done with push out tests in order to determine the best configurations to connect wood and concrete. Two constructive methods have been retained: a dry way and a humid way.The second step consists to test these methods of fabrication in real condition. An experimental campaign on beams and panels is launched with 4 points bending tests and under static loading to characterize the mechanical behavior of eleven beams. The interest of such hybrid sections is confirmed: gain of the bearing capacity and rigidity. The gluing and the new system of bonding are both performing and avoid slip between materials. Tests on panels show a security margin compared to classic loads in construction, for both limit states.The last stage of the thesis focuses on the study of cyclic loading of hybrid panels where 4 points bending test is used to load panels for one million cycles between 4 and 20 kN. These loads correspond respectively to the dead load on the unloaded panels and the panels loaded with regulatory live loads. After cyclic tests are performed, a bending test to the rupture is conducted.In parallel, an analytical study to model the instantaneous mechanical behavior of composite structure is proposed. This model is based on an iterative calculation by studying the deformation of the section and by equilibrating internal forces. The mechanical behavior of each material is takes into account with their non-linearity. This modelling is developed for static loads and was adapted to take in consideration creep of materials and thus obtain the differential behavior of wood-concrete structures
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Guidigo, Jonathan. "Caractérisation physico-mécanique d’un composite bois polymère." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0229/document.
Full textAbstract:
La présente étude fait suite à d’autres qui proposent une solution de récupération des déchets plastiques et de bois pour en faire un matériau de construction en composite bois-polymère. La particularité de ce travail de recherche est que la matrice thermoplastique utilisée est un ensemble de différents polymères pris dans des proportions bien définies. Les pourcentages considérés pour la matrice obtenue représentent les parts de déchets de polymères que l’on retrouve dans la ville de Cotonou (Bénin). Cette étude a consisté à fabriqué des échantillons de composite bois polymère CBP par extrusion, à les étudier à travers des tests physico-mécaniques et à les mettre en relation avec les échantillons fabriqués avec une méthode artisanale déjà existante. D’une part, nous avons étudié séparément la sciure de bois et la matrice thermoplastique en déterminant les constituants chimiques de la sciure de bois, et en effectuant une analyse physico-mécanique (analyse thermogravimétrique, test en flexion compression et traction, analyse du faciès de rupture au MEB) sur le renfort et la matrice. D’autre part nous avons évalué l’influence de l’ajout de 20%, 25%, 28% et 30% de sciure de bois sur les propriétés mécaniques (compression, flexion et traction). Les résultats obtenus révèlent que la sciure de bois se comporte comme un renfort lorsque l’échantillon est sollicité en compression et en flexion. La sciure de bois joue le rôle de charge lorsque les échantillons de CBP sont sollicités en traction. Par ailleurs, la sciure de bois améliore la rigidité des CBP en traction. Les résultats mécaniques obtenus par extrusion sont nettement meilleurs que ceux issus des méthodes de fabrication artisanale. Les analyses thermogravimétriques effectuées sur les échantillons de CBP issus de la méthode artisanale révèlent que lors de leur fabrication, ces échantillons sont soumis à des températures (supérieure à 300°C) qui entament la dégradation des polymères et de la sciure de bois dans les CBPThis study follow others that propose a solution for the recovery of plastic waste and wood to make it a construction material made of wood-polymer composite. The particularity of this research is that the thermoplastic matrix used is a set of different polymers taken in well-defined proportions. The percentages considered for the matrix obtained represent the proportion of polymer waste that can be found in the city of Cotonou (Benin Republic). This study consisted in making WPC polymer wood composite samples by extrusion, studying them through physico-mechanical tests and relating them to samples made with an already existing artisanal method. On the one hand, we studied separately the sawdust and the thermoplastic matrix by determining the chemical constituents of the sawdust, and by performing a physico-mechanical analysis (thermogravimetric analysis, compression and tensile bending test, facies analysis). SEM fracture) on the reinforcement and the matrix. On the other hand we evaluated the influence of the addition of 20%, 25%, 28% and 30% of sawdust on the mechanical properties (compression, bending and traction). The results show that sawdust behaves like a reinforcement when the sample is stressed in compression and bending. Sawdust acts as a load when WPC samples are stressed in tension. Sawdust also improves the rigidity of WPC in tension. The mechanical results obtained by extrusion are much better than those resulting from the artisanal methods. Thermogravimetric analyzes performed on WPC samples from the artisanal method reveal that during their manufacture, these samples are subjected to temperatures (above 300 ° C) that begin the degradation of polymers and sawdust in WPC
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Caprio, Silva Gustavo. "L' identification de propriétés de matériaux à partir des mesures de champ utilisant la modélisation par éléments finis avec accent sur la caractérisation d'erreurs expérimentales déterministes." Saint-Etienne, EMSE, 2009. http://www.theses.fr/2009EMSE0008.
Full textAbstract:
Les progrès réalisés par les codes Eléments Finis et par les méthodes optiques de champ, en particulier leur traitement de grandes quantités de points de mesure et leur capacité à visualiser des variations de déformation ont rendu possible l’identification directement sur des pièces industriels de propriétés de matériaux ou de structure. Cette thèse décrit une stratégie d’implémentation d’un code de recalage de modèle Eléments Finis dédié à l’identification. Un effort particulier est porté sur l’appariement des champs numériques et expérimentaux ; des développements originaux ont permis de prendre en compte des phénomènes expérimentaux déterministes parasites et de calculer des intervalles de confiance pour chaque valeur identifiée ; des applications à l’identification de propriétés élastiques orthotrope de plaques composites à partir d’un essai normalisé sur structure sont décrites. Enfin, la thèse se conclut par une étude de cas sur une pièce industrielleProgresses in Finite Elements, and Optical Full Field Measurement techniques, in particular their treatment of a large number of data points and their ability to visualize strain variations have made possible the identification of more realistic material/structure properties on direct industrial parts. This thesis describes the implementation of a Finite Element Model Updating strategy employed for the identification of material/structures properties. A special effort is made to map accurately and efficiently experimental data points into the FE model. Some original developments were also made to take into account several deterministic experimental phenomena. An estimate of statistical confidence intervals is described. Applications are given for the identification of elastic orthotropic properties of composite materials using a classical standard test on a structure. Last, the thesis is concluded with a case study using stereo-correlation on an industrial airplane part
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Hamouine, Abdelmadjid. "Contribution à l'étude de l'adhérence acier-béton de hautes performances." Toulouse, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAT0009.
Full textAbstract:
L'objectif principal de notre travail est de contribuer a l'etude des caracteristiques de la liaison d'adherence entre les barres d'acier et le beton de hautes performances. Ce beton est obtenu par l'introduction d'une poudre appelee fumee de silice condensee en association avec un fluidifiant (polymelamine). Nous avons mene nos travaux sur deux types d'essai d'adherence en distinguant les deux aspects essentiels du role joue par la liaison armature-beton (adherence-ancrage et adherence-fissuration). Dans la premiere partie nous avons fait varier les parametres entrant en jeu dans la liaison acier-beton (longueur d'enrobage, diametre de la barre, resistance du beton d'enrobage, rugosite de la barre), les resultats de cette etude nous ont permis de mettre en evidence le role des parametres constitutifs de la liaison acier-beton, dont nous avons pu deduire les lois definissant les variations de la contrainte tangentielle moyenne en fonction du glissement relatif de la barre. Dans la deuxieme partie nous avons analyse les performances de l'adherence-fissuration en les evaluant caracteristiques de fissuration du beton d'enrobage (espacement et ouverture des fissures). Une etude comparative a ete realisee entre des tirants en beton de hautes performances et beton ordinaire, pour apprecier l'effet produit sur l'espacement et l'ouverture des fissures par une augmentation de resistance et de rigidite du beton constitutif du tirant