Genie Parasismique 2000

Résumés des mémoires présentés en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur Spécialité Génie Civil JUIN - JUILLET et SEPTEMBRE 2010

DÉPARTEMENT GÉNIE CIVIL

 : Polytech’Clermont-Ferrand - Département Génie Civil – 24, avenue des Landais BP206 F 63174 Aubière Cedex France  : Secrétariat : +33 (0)4 73 40 76 87 - Scolarité : +33 (0)4 73 40 75 05 - Fax : +33 (0)4 73 40 75 10 [email protected] / [email protected] http://www.polytech-clermont.fr

DEPARTEMENT GENIE CIVIL

AVANT-PROPOS

Les

Projets de Recherche Développement réalisés par les étudiants de dernière année du département Génie Civil de Polytech’ Clermont-Ferrand (ainsi que, dans le cadre d’échanges, par des élèves ingénieurs d’écoles étrangères partenaires) se concrétisent par la rédaction d’un mémoire ; ce document présente les résumés de ces mémoires pour la promotion 2010. Ce travail de R&D de cinq mois est l’aboutissement de la scolarité de nos étudiants. Les domaines abordés couvrent une grande partie de l’activité du Génie Civil, y compris dans des secteurs moins courants comme par exemple la gestion du risque.

Plus du quart des projets sont réalisés à l’étranger dans 14 pays, en Europe, en Asie et en

Amérique. Les structures d’accueil sont également très variées, grands groupes, centres techniques, universités étrangères mais aussi PME. La diversité des thèmes abordés et la mobilité de nos étudiants montrent la capacité d’adaptation et d’action de nos futurs ingénieurs, ainsi que la dynamique que nous souhaitons apporter à notre formation par le biais de ces stages de Recherche Développement. Vous trouverez dans le présent document les résumés des 72 mémoires 2010. Ils sont classés dans les rubriques suivantes : - Béton armé et mixte, - Construction bois, - Construction métallique et mixte, - Conception et gestion du bâti, - Développement durable, - Matériaux, - Mécanique des sols et infrastructures, - Organisation, - Risques, - Structure et analyse numérique.

Placé sous la direction conjointe d’un enseignant de Polytech’ Clermont-Ferrand et d’un ingénieur de la structure d’accueil, l’étudiant est amené à faire preuve de ses qualités de réflexion, d’analyse et de synthèse sur le sujet qui lui est proposé. Chaque projet fait l’objet d’un mémoire d’une centaine de pages, exposé devant un jury de professionnels et d’universitaires. Ces mémoires, sous réserve de clauses de confidentialité, sont accessibles au secrétariat du département Génie Civil.

Si vous êtes intéressés par la mise en place d’un tel Projet de Recherche Développement dans votre entreprise, n’hésitez pas à nous contacter pour nous proposer un sujet. Nous nous appuyons sur l’ensemble de la troisième année et sur sa souplesse (enseignements par modules ou options spécifiques comme « Ingénierie et projets logistiques ») pour faire aboutir ces stages. Il est donc indispensable de proposer ces projets au plus tôt (début septembre).

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LISTE DES ENTREPRISES ET ORGANISMES D’ACCUEIL EN 2010 ALTO 94250 Gentilly

JAILLET ROUBY 45000 Orléans

AUBRILAM 63 000 Clermont-Ferrand

INERIS 60550 Verneuil en Halatte

BARBOT CM Ŕ Groupe FAYAT 37160 Descartes

IOSIS Industries 75214 Paris

BATIDUR 87000 Limoges

IRABOIS 75784 Paris

BCM 63500 Issoire

Joseph PARIS S.A. 44040 Nantes

BOUYGUES 78061 St Quentin en Yvelines

LaMi (Laboratoire de Mécanique et Ingénieries) 63170 Aubière

BUREAU VERITAS 92077 Paris - 21066 Dijon

LCPC Centre de Nantes 44341 Bouguenais

CASTEL & FROMAGET 32501 Fleurance

LIGNALITHE 42600 Montbrison

CEA SACLAY 91191 Gif sur Yvette

MATIERE SA 15130 Arpajon-sur-Cère

CEMAGREF 13182 Aix-en-Provence 92163 Antony

OPHIS 63028 Clermont-Ferrand

CERIB 28231 Epernon CETE Normandie - Centre 76121 Le Grand Quevilly CHARONDIERE 03120 Lapalisse CTICM 91193 St Aubin CSTB 77421 Marne-la-Vallée et 38400 Saint-Martin-d’Hères DOREAN 68520 Burnhaupt le haut DV CONSTRUCTION 33702 MERIGNAC

PLATE-FORME MSGC - Polytech’ 63170 Aubière POLYGONE 15007 Aurillac SAFEGE Ingénieurs Conseils 92022 Nanterre SIKA FRANCE 93351 Le Bourget SOLETANCHE-BACHY 92500 Rueil Malmaison SOL SOLUTION 63200 Riom VINCI Construction France 92730 Nanterre VIRY S.A. 88218 Remiremont

EFFECTIS France 91193 St Aubin GAGNE 43002 Le Puy-en-Velay GEOTER ALPES 73000 Chambéry

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ARCELOR MITTAL R & D Luxembourg BEIJING TESTING ET INSPECTION CENTER FOR HIGHWAY Beijing – Chine BUDAPESTI MUSZAKI EGYETEM Budapest - Hongrie Bureau GREISCH Liège – Belgique BURO HAPPOLD LTD United Kingdom CZECH TECHNICAL UNIVERSITY IN PRAGUE Tchécoslovaquie DELTABEAM Bratislava - Slovaquie FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Mendoza – Argentine FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING OF BUDAPEST Budapest GEOS Ingénieurs Conseils Genève – Suisse ECOLE POLYTECHNIQUE DE MONTREAL Montréal – Canada LABORATOIRE DE GEOTECHNIQUE DE L’UNIVERSITE DE BRASILIA Brésil LABORATÓRIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL (LNEC) Lisbonne - Portugal NATIONAL RESEARCH COUNCIL CANADA Ottawa - Canada POLITECHNIKA KRAKOWSKA Ŕ INSTYTUT MATERIAŁÓW KONSTRUCKCJI BUDOWLANYCH Cracovie - Pologne PONTIFICA UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO Chili

QUEEN’S UNIVERSITY OF BELFAST United Kingdom UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO Ŕ INSTITUTO DE INGENIERIA Mexico - Mexique UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIAS Brésil UNIVERSITY OF SHEFFIELD United Kingdom UNIVERSITY OF SHERBROOKE Québec - Canada

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Les partenariats du Département Génie Civil de Polytech’Clermont-Ferrand

Si la plupart des entreprises précédentes accueillent nos élèves depuis de très nombreuses

années, il convient de signaler une spécificité importante de Polytech’Clermont-Ferrand. Depuis longtemps en effet, les grandes entreprises du BTP se sont rapprochées du Département Génie Civil et, ensemble, nous avons mis en place des partenariats particulièrement efficaces pour nos élèves et notre établissement.

Ces partenariats se traduisent pour nos élèves par des voyages d’études, des conférences techniques, des prix récompensant certaines activités pédagogiques, des simulations d’entretiens, des visites de chantiers ou d’entreprises, des offres de stages accrues, un soutien financier à notre formation…

Depuis une dizaine d’années, nous signons une convention avec une nouvelle entreprise tous les ans. D’une durée de 3 années consécutives, ces partenariats de concrétisent par la prise en charge d’une promotion d’élèves, de son entrée à Polytech jusqu’à la remise du diplôme d’ingénieur.

Nous souhaitons profiter de ce document pour remercier ces partenaires privilégiés (en

sachant bien sûr, que la liste n’est pas close) et pour donner des informations sur les prix qui récompensent des travaux d’élèves améliorant ainsi leur motivation : 1991-2000 : Ingérop et le Prix de la « Rigueur et du Pragmatisme » 2001-2004 : DV Construction et le prix des 3 meilleurs stages de 2ème année, 2002-2005 : ArcelorMittal et Viry dont le « Viry Challenge », un travail réalisé dans le cadre du cours d’anglais sur la présentation d’un ouvrage de Génie Civil, perdure encore aujourd’hui. 2003-2006 : Cobaty et GTM - Dumez-Lagorsse avec le prix des meilleurs stages de 1ère année 2004-2007 : le Bureau Veritas avec le prix « Observer et rendre compte » concernant des visites de chantiers, 2005-2008 : GFC Construction avec Richelmi Monaco et Cirmad Grand Sud qui se sont associés avec DV Construction pour le prix des meilleurs stages de 2ème année, 2006-2009 : Eiffage avec un prix concernant des « Procédés Généraux de Construction », 2007-2010 : Le Groupe Fayat qui récompense un travail de « Résistance des Matériaux ». 2008-2011 : SOCOTEC, notre nouveau partenaire avec le prix sur le thème « Analyser, Synthétiser, Convaincre ». 2009-2012 : DV Construction à nouveau, une filiale du Groupe Bouygues qui apprécie tout particulièrement nos élèves .

Enfin, nous avons le plaisir de signaler que c’est Monsieur Clément FAYAT lui-même,

créateur et président du Groupe du même nom, le 4ème du BTP français et le 1er pour la Construction Métallique, qui remettra le 2 octobre 2010 le diplôme d’ingénieur à tous les élèves de Polytech. Il mettra ainsi en exergue la qualité des relations école-entreprises du Département Génie Civil et des partenariats exemplaires listés ci-dessus.

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DÉPARTEMENT GÉNIE CIVIL Mots-clés :

Bâtiment – Ouvrage d’art – Infrastructure – Architecture – Urbanisme – Mécanique des Structures – Mécanique des sols – Mécanique des fluides – Matériaux Équipements techniques – Technologie de la construction – Organisation – Gestion – Pathologie – Maintenance – Développement durable

OBJECTIFS Le Département Génie Civil forme des ingénieurs capables de concevoir, d’analyser, de calculer, de réaliser, d’expertiser et de gérer des ouvrages dans tous les secteurs de la construction. La formation conduit l’élève ingénieur à acquérir des compétences et des comportements qui lui permettront d’agir en généraliste capable d’appréhender des problèmes complexes et d’agir en responsable apte à conduire et à gérer en équipe des projets et des chantiers. La formation comprend des enseignements académiques, des projets et des périodes de stage en entreprise (8 à 11 mois). Elle est assurée conjointement par des universitaires et des professionnels du secteur de la construction. Deux options sont proposées : Structures et Ouvrages Ingénierie et Architecture

SECTEURS D’ACTIVITÉS et DEBOUCHÉS Grands groupes et grandes entreprises du BTP PME - PMI du BTP Bureaux d’études - Bureaux de contrôle – Bureaux d’études infrastructures Secteur tertiaire (Collectivités territoriales - Éducation) Matériaux et matériels pour le BTP - Énergie - Transports Maîtrise d’œuvre et maîtrise d’ouvrage publique et privée Gestion du patrimoine immobilier

PARTENARIATS INDUSTRIELS

PARTENARIAT DE RECHERCHE Tous les enseignants du département Génie Civil mènent des travaux de recherche fondamentale ou finalisée (contrats industriels) au sein du Laboratoire de Mécanique et Ingénierie (LaMI) de l’Université Blaise Pascal. Deux thématiques principales : mécanique des matériaux et des structures géotechnique et ouvrages de sol avec comme objectifs la prévision et la modélisation du comportement des ouvrages, l’évaluation de leur fiabilité et l’analyse du comportement mécanique des matériaux constitutifs. ème

Il est possible de préparer, en parallèle avec la 3 année, un Master Recherche 2 : « Innovation, mécanismes, matériaux, structures ».

Relations industrielles formalisées avec de grands groupes : Bouygues, Arcelor & Viry, GTM, Bureau Véritas, Eiffage… Stages : ère - 1 à 2 mois en fin de 1 année (été) : immersion en entreprise ème - 2 à 4 mois en 2 année (mai - sept.) : mise en situation de cadre technique ème - 5 mois en 3 année (février - juin) : projet industriel de recherche et développement Les stages sont effectués en entreprise. 30% des ème stages de 3 année ont lieu à l’étranger. Projets : ème Projets techniques au choix en 2 année : Bâtiment, ouvrage d’art – Béton armé, Construction Métallique, Géotechnique – Hydraulique – Méthodes Atelier de conception architecturale ème Projet technique de synthèse en 3 année faisant appel à l’ensemble des compétences acquises au cours de la formation.

Responsable du département : Jean-Pierre MUZEAU Secrétariat : 04 73 40 75 05 fax : 04 73 40 75 10 E-mail : [email protected]

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PRÉSENTATION GÉNÉRALE DES ENSEIGNEMENTS GC PREMIÈRE ANNÉE (915 h ou 895 h selon l’option) Disciplines communes aux deux options (260 h) Technologie, organisation & méthodes (70 h) Matériaux & Mécanique des Milieux Continus (100 h) Résistance des matériaux & Calcul des structures (90 h)

Disciplines spécifiques à chaque option Option Structures et ouvrages (205 h) Béton armé et précontraint (75 h) Équipements techniques (75 h) Mécanique des fluides et Géologie (55 h) Option Ingénierie et Architecture (185 h) Histoire de l’architecture et de la construction (60 h) Arts plastiques, DAO, Maquettes & Méthodologie du projet architectural (125 h)

Enseignements communs à tous les départements (450 h) Sciences de base (90 h) Mécanique - Traitement du signal Électronique - Chimie Énergétique - Thermodynamique Épistémologie Langages scientifiques (210 h) Mathématiques générales Statistiques et probabilités Calcul numérique Informatique Sciences Sociales et Communication (150 h) Langues : anglais - allemand et/ou espagnol Expression - Communication Droit Économie

DEUXIÈME ANNÉE (660 h ou 670 h selon l’option + 2 à 4 mois de stage) Disciplines communes aux deux options (300 h) Technologie, organisation et méthodes (60 h) Béton armé et précontraint (60 h) Construction métallique (60 h) Géotechnique (60 h) Projet technique (60 h) Sciences sociales et Communication (100 h) Langues : anglais - allemand et/ou espagnol Expression écrite et orale Gestion de projets et gestion d’entreprises Droit des marchés et de la construction

Disciplines spécifiques à chaque option Option Structures et ouvrages (260 h) Hydraulique et réseaux (60 h) Compléments de calcul des structures (60 h) Ouvrages : conception et pathologie (60 h) Compléments scientifiques (60 h) Psychologie sociale (20 h) Option Ingénierie et Architecture (270 h) Équipements techniques du bâtiment (120 h) Méthodologie du projet architectural (110 h) Techniques d’expression et de gestion (40 h)

Stage : 2 mois obligatoires en mai et juin (240 h) dont la plupart se poursuivent en juillet et août

TROISIÈME ANNÉE (450 h + 5 mois de Projet de Recherche Développement en France ou à l’étranger) Génie Civil Option Structures et ouvrages (375 h) Module Approfondissement du Génie Civil (100 h) à choisir parmi : Infrastructures - Structures bois - Structures mixtes - Ouvrages d’art en béton précontraint Compléments et préparation au projet de recherche Développement (200 h) : 3 modules au choix Sciences Sociales et Communication (75 h) : 2 modules au choix parmi : Anglais - Négociation et conduite de réunion Architecture et Ingénierie – Sécurité et qualité Urbanisme

Option Ingénierie et Architecture (375 h) Pathologie – Réhabilitation – Inspection, maintenance, réparation (75 h) Urbanisme (75 h) Projet architectural (225 h) Projet technique de synthèse (75 h) commun aux deux options : Structures et ouvrages et Ingénierie et Architecture

Ingénierie et projets logistiques (450 h) (en commun avec les autres départements du CUST) Gestion et économie des transports Organisation et techniques logistiques Outils de la gestion des flux - Projet

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RĖSUMĖS DES MĖMOIRES 2010 présentés pour l'obtention DU DIPLÔME D’INGĖNIEUR de Polytech’Clermont-Ferrand --SPĖCIALITĖ GĖNIE CIVIL Pages Béton armé et mixte

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Construction Bois

16

Construction Métallique et Mixte

22

Conception et Gestion du Bâti

39

Développement Durable

42

Matériaux

48

Mécanique des Sols et Infrastructures

51

Organisation

70

Risques

72

Structure et Analyse Numérique

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BÉTON ARMÉ ET MIXTE

Pierre AUGUSTIN Analyse expérimentale d’éléments en béton armé de bandes d’acier plates à adhérence variable. Alexandre HERVE Etude de l’influence de la corrosion sur la liaison acier-béton. Houssein KARAKI Activation du béton à faible dosage en ciment. Thomas KERBELLEC Comportement d’une poutre mixte préflex sous charge de longue durée. Nada WEHBI Adhérence béton-acier des structures en béton armé d’aciers plats. Stéphanie ZEBAZE ZANZI Etude du dimensionnement d’éléments structuraux à l’aide de béton de fibres macro synthétiques.

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ANALYSE EXPÉRIMENTALE D’ÉLÉMENTS EN BÉTON ARMÉ DE BANDES D’ACIER PLATES À ADHÉRENCE VARIABLE Pierre AUGUSTIN Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – février-juin 2010 - Résumé Ce travail s’inscrit dans le cadre du programme de recherche et de développement des techniques couvertes par les brevets de M. Marcel Matière, en continuité des études menées les années précédentes. Avec pour objectif l’amélioration de ses produits et l’optimisation de l’utilisation des matériaux, l’entreprise MATIERE S.A. développe, pour la réalisation d’éléments minces en béton armé, un procédé de ferraillage par aciers plats au carbone ou inoxydables, en substitution des fers ronds à haute adhérence utilisés pour la réalisation de ses éléments préfabriqués. Ce procédé a été validé expérimentalement et présente de nombreux avantages, tant sur le plan économique que mécanique, du fait de l’utilisation optimale des caractéristiques de l’acier. Cette amélioration conduit à la réduction des épaisseurs mises en œuvre, mais apporte également aux éléments en béton armé une plus grande ductilité. L’étude porte sur l’analyse expérimentale du comportement mécanique d’aciers plats au carbone, munis d’un crantage pour augmenter leur adhérence, de manière similaire aux verrous que l’on retrouve sur les barres rondes à hautes adhérence. Cependant, il n’existe pas de barres plates à haute adhérence dans le commerce, ce qui oblige à créer un crantage artisanalement. L’entreprise MATIERE s’est donné les moyens de créer elle-même des barres plates à haute adhérence, mais la configuration géométrique est loin d’être optimale. Des essais de comportement sont donc réalisés, afin de déterminer expérimentalement le fonctionnement des éléments bétons en fonction des barres utilisées, mais aussi pour mieux comprendre le mécanisme d’adhérence entre l’acier et le béton. Le crantage actuellement mis en œuvre est réalisé à partir d’empreintes recouvrant des zones de 5, 10 ou 15 cm de longueur, réalisées sur des bandes d’acier plat. Il est donc possible d’étudier l’influence de l’alternance de zones lisses et de zones HA, obtenue lors du façonnage de la barre, de manière à déterminer expérimentalement le meilleur crantage à adopter en fonction de la géométrie des barres utilisées. Ce travail de recherche et développement est réalisé en partenariat avec le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, dont le but est de modéliser par éléments finis le mécanisme de la liaison acier/béton à partir des essais réalisés, et ainsi de permettre de trouver la configuration géométrique optimale à adopter pour les barres plates. Mots-clés béton armé – adhérence – aciers plats – ferraillage MATIERE S.A. BP 54 15 130 Arpajon-sur-Cère Travaux dirigés par M. Fathi MEZGHANI Ŕ Directeur bureau études béton armé

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ÉTUDE DE L’INFLUENCE DE LA CORROSION SUR LA LIAISON ACIER Ŕ BÉTON Alexandre HERVE Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé L'adhérence entre les armatures et le béton est essentielle au fonctionnement d'une structure en béton armé. En effet, lorsqu'une structure est sollicitée, la liaison acier-béton permet la transmission des efforts entre les deux matériaux. Cependant, pour une sollicitation amenant le béton au-delà de sa limite d'élasticité en traction, des fissures apparaissent en zone tendue. Des vides sont alors créés et peuvent conduire à une diminution de l'adhérence entre l'acier et le béton. De plus, les ouvrages vieillissent sous l'action de l'environnement. Une des principales causes de dégradation des structures en béton armé est la corrosion des armatures. Cette dernière peut être due à la carbonatation du béton ou à la pénétration des chlorures dans le béton. Les zones de dégradation de la liaison acier-béton causées par la sollicitation mécanique constituent des lieux privilégiés de développement de la corrosion. Le but de ce travail est d’étudier, à l’aide du code de calcul aux éléments finis CAST3M, au niveau microscopique (échelle des crans d’acier) la liaison acier/béton soumise à une corrosion généralisée (carbonatation) couplée à des efforts mécaniques, l’objectif étant de définir un nouvel élément joint sous CAST3M qui possède les propriétés mécaniques de cette liaison. Tout d’abord, nous avons étudié une éprouvette en béton armé (armature à N crans) soumise à un essai d’arrachement (essai Pull-out). Pour cela, nous avons réalisé un premier modèle bidimensionnel nous permettant notamment de prendre en compte l'endommagement du béton lors du chargement. Nous avons cherché à retrouver, par la modélisation, les courbes force-déplacement et les positions et ouvertures de fissures disponibles dans la littérature. Dans un second temps, nous avons déterminé un volume élémentaire représentatif dont les propriétés sont équivalentes au système macroscopique de départ. Pour cela, nous avons démontré la périodicité du système acier/béton. Nous avons conclu que nous pouvions nous limiter à l’étude d’une éprouvette de la taille d’un cran de béton en appliquant des conditions de périodicité sur les bords du VER. Ainsi, nous avons pu déterminer une première loi de comportement de la liaison sous contrainte mécanique. Dans une dernière partie, nous avons modélisé le phénomène de corrosion sur le VER. Nous avons donc modélisé une barre d’acier décomposée en plusieurs couches concentriques dont les propriétés évoluent au cours du temps. Les différents paramètres d’évolution de la corrosion (gonflement, propriétés mécaniques de la rouille) ont été obtenus en se basant sur les travaux de Than NGUYEN. Ainsi, nous avons couplé la contrainte mécanique (traction sur la barre d’acier) et la contrainte amenée par la corrosion pour déterminer l’influence de la corrosion sur la loi de comportement de la liaison établie précédemment. Mots-clés Adhérence - corrosion des armatures - modèle éléments finis – endommagement du béton - carbonatation CEA / Saclay Ŕ Commissariat à l’énergie atomique 91191 Gif-sur-Yvette, France Travaux dirigés par Alain MILLARD Ŕ Ingénieur chercheur au CEA

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ACTIVATION DU BÉTON À FAIBLE DOSAGE EN CIMENT Houssein KARAKI Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Dans le cadre du développement durable et dans un contexte international de réduction d’émission de gaz à effets de serre, VINCI-Construction cherche à diminuer l’impact environnemental des bétons qu’il utilise sur ses chantiers. Le béton est aujourd’hui le matériau le plus utilisé dans le monde dans le secteur de la construction. Composé de granulats, de ciment, d’eau et/ou d’additions éventuelles, il représente la majorité des émissions de CO2 de VINCI. De point du vue du béton la plupart des émissions de CO2 est due au ciment. En effet, l’énergie utilisée pour obtenir le ciment représente le 92,4% de l’énergie totale consommée pour fabriquer le béton. C’est pour cela, on va travailler à réduire la quantité de ciment utilisée dans les bétons pour ouvrages de bâtiment courant dosée à environ 150 kg/m3. C’est-à-dire à peu prés la moitié de ce que l’on utilise d’habitude. En remplaçant une certaine quantité de ciment par des produits ayant des fonctions liantes mais dont la production ne génère pas de dioxyde de carbone. Certains résidus ou coproduits comme les fillers calcaire, les cendres volantes ou le laitier de haut fourneau semblent être des matériaux répondant à la problématique. Le but de cette étude est de réaliser des bétons ayant un faible dosage en ciment et incorporant donc un fort pourcentage d’addition. Cependant le taux de substitution du ciment par ces composés est limité par la norme NF EN 206-1. Afin d’obtenir une réduction significative de la quantité de ciment, le domaine clé de l’adjuvantation joue un rôle très important. Ainsi, trois critères sont à prendre en compte. Les bétons ainsi réalisés devront avoir des performances équivalentes à celles d’un béton de référence, leur coût ne devra pas être supérieur et le gain en terme de réduction d’émission de dioxyde de carbone devra être quantifiable et significatif par rapport au béton de référence. Des recherches ont été effectuées sur le sujet en 2007 et 2009 au cours desquelles ils ont travaillé sur les cendres volantes et la viscosité du béton. Concernant mon PRD on a concentré les efforts sur le filler calcaire et le laitier qui sont des matériaux disponibles actuellement et dans le futur et au sujet de l’étude expérimentale, de nombreuses formulations ont été testées afin de développer leurs formulations, d’optimiser la résistance au jeune âge et de déterminer les coefficients d’activité. Ainsi on a pratiquement étudié l’influence de la provenance des ces additions et l’influence de l’utilisation du microfiller calcaire sur la maniabilité et la résistance du béton afin de trouver un modèle nous permettrait formuler un béton à faible dosage en ciment. Mots-clés Béton – ciment – ajouts cimentaires – adjuvant –coefficient d’activité – résistance au jeune âge– émissions – coût VINCI CONSTRUCTION FRANCE Direction des Ressources techniques et du Développement durable 61 avenue Jules Quentin 92 730 Nanterre Cedex Travaux dirigés par M. François CUSSIGH Ŕ Responsable service béton

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COMPORTEMENT D’UNE POUTRE MIXTE PRÉFLEX SOUS CHARGE DE LONGUE DURÉE Thomas KERBELLEC Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juillet 2010

- Résumé La construction mixte s’est imposée comme une nouvelle méthode de construction en plein essor depuis les années 1980. Elle associe différents matériaux pour diminuer les coûts de réalisation, par la réduction des quantités de matière. Elle utilise principalement la combinaison de l’acier et du béton. Dans une poutre mixte, l’idée est d’utiliser le matériau béton pour sa résistance à la compression et l’acier pour sa résistance à la traction et au cisaillement. Pour rendre cette association efficace, il est nécessaire de lier mécaniquement les deux éléments par l’utilisation de connecteurs. La poutre mixte acier/béton utilisant la méthode Préflex est une poutrelle métallique soumise en atelier à une préflexion, qui engendre dans l’acier des contraintes au moins égales à celles de service. La membrure tendue est alors enrobée de béton de haute qualité. En relâchant la préflexion après durcissement du béton, ce dernier est précomprimé et doit rester comprimé pendant le cycle de vie de l’ouvrage. On obtient une poutre composite aux caractéristiques mécaniques améliorées afin de pouvoir augmenter la portée, diminuer la hauteur de la poutre ou encore diminuer la flèche finale. La première partie de ce rapport est consacrée à une présentation des caractéristiques des différents matériaux : béton et acier. De plus, un rappel sur les effets différés, retrait et fluage, est effectué. Parallèlement, une description des structures mixtes est ajoutée en y incluant celle de la poutre Préflex. Dans une seconde partie, les modèles de calculs des effets différés sont décrits ainsi que les principes de calcul des déformations et des contraintes dans les sections d’une poutre mixte en fonction du temps. L’objectif de la présente étude est d’analyser le comportement d’une poutre mixte Préflex sous charge de longue durée, en prenant en compte les effets différés, afin d’en montrer les avantages. Ainsi une application détaillée est effectuée sur un ouvrage d’art construit en Pologne. Il s’agit d’un pont mixte classique à une travée ayant une portée de 33 mètres. Le but de l’application est de dimensionner une poutre mixte Préflex afin de montrer les différences avec une poutre mixte classique notamment au niveau de la hauteur de section.

Mots-clés Structure mixte – acier – béton – précontrainte – Préflex – retrait – fluage POLITECHNIKA KRAKOWSKA ul. Warszawska 24 31-155 Kraków Travaux dirigés par le Docteur Piotr GWOZDZIEWICZ

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ADHÉRENCE BÉTON-ACIER DES STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ D’ACIERS PLATS Nada WEHBI Polytech’ Clermont-Ferrand - Mémoire présentée en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur- Département Génie Civil – juin 2010 -

- Résumé En parallèle à une campagne d’essais menés pour l’entreprise MATIERE S.A. dans le cadre du développement de l’utilisation d’aciers plats (au carbone ou inoxydables) dans des éléments minces préfabriqués en béton, ce travail porte sur la modélisation numérique du phénomène d’adhérence entre le béton et l’acier. Dans ce cadre, la réalisation de modèles par éléments finis (à l’aide du logiciel CAST3M) permettant une meilleure compréhension du phénomène d’adhérence a été le principal objet de ce travail de recherche. La liaison acier-béton permet la transmission des efforts entre l’armature et le béton, d’où son importance majeure. L’objectif est donc l’analyse du comportement de l’interface entre l’acier et le béton ainsi qu’une meilleure connaissance du processus de glissement de l’armature. Le but est d’identifier les paramètres permettant d’améliorer l’utilisation des armatures en acier plat soit lisses, soit constituées de zones lisses et de zones crantées alternées. La maîtrise du décrochement des parties lisses permet alors une limitation et une répartition de la fissuration. L’étude a été abordé par des modèles simples (2D) d’éprouvettes de béton armées d’acier lisse. Un modèle élastique a permis de visualiser les contraintes et les déplacements dans l’acier et le béton. Un modèle de béton endommageable (de type Mazars) permet de connaître l’endommagement du béton à l’interface béton-acier. Pour représenter la présence des crénelures, nous avons ajouté à l’interface acier-béton un élément de joint. Ces éléments joints ont été étudiés en comportement élastique et élastoplastique. Dans un second temps, nous avons modélisé en 3D l’acier crénelé avec différents alternats, dans le but de caler les paramètres d’un modèle simplifié basé sur l’utilisation d’éléments de joint. Les résultats de ce travail permettront de mieux comprendre le phénomène d’adhérence et par suite d’optimiser la forme des barres d’aciers plats utilisées dans les produits préfabriqués.

Mots-clés Adhérence- fissuration-béton armé- acier plat- crénelure- joint- interface- endommagement Plateforme MSGC - Matériaux et Structures Génie Civil Campus des Cézeaux - Avenue des Landais - 63174 AUBIERE Travaux dirigés par M. A. CHATEAUNEUF et Ph. BRESSOLETTE

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ÉTUDE DE DIMENSIONNEMENT D’ÉLÉMENTS STRUCTURAUX ÀL’AIDE DE BÉTON DE FIBRES MACRO SYNTHÉTIQUES Stéphanie ZEBAZE ZANZI Polytech’Clermont Ferrand- Département Génie Civil Mémoire présenté en vue d’obtention du diplôme d’ingénieur- Juin 2010

- Résumé Les bétons fibrés, utilisés notamment dans les dallages industriels, font l’objet de nombreuses recherches dans le but d’élargir leur utilisation à la réalisation par exemple des dallages, planchers de répartitions et des semelles superficielles pour les maisons individuelles. Le but de ce PRD est double. Il s’agit d’une part d’étudier les méthodes de calcul des bétons de fibres dans les applications de dallages, planchers de répartitions et des semelles superficielles notamment en zone sismique. On s’intéresse ensuite aux transferts des efforts dans les liaisons qui constituent le lien entre les éléments en BA traditionnel avec ceux armés en fibres macros synthétiques (polypropylène - SIKA Force). Ceci est réalisé pour répondre à la préconisation parasismique de monolithisme des bâtiments. La première partie de ce mémoire présente les généralités sur les bétons de fibres en polypropylène. Elle traite aussi bien de sa rhéologie et de ses propriétés mécaniques que des caractéristiques physiques. La seconde partie est consacrée à l’exposé de la méthode mise en place pour déterminer le dosage en fibres dans le béton selon des caractéristiques mécaniques recherchées pour les différents éléments étudiés. La méthode est principalement basée sur l’eurocode2 lorsqu’on est en statique et sur l’eurocode8 lorsqu’on est en sismique. La troisième partie décrit mes travaux expérimentaux permettant de caractériser le béton fibré et les ancrages dans ce type de béton. Les tests consistent en l’expérimentation de spécimens en configuration de type Pull Out Test (essai d’arrachement de barres ancrées) qui doivent nous renseigner sur l’adhérence entre le béton de fibres et les barres d’acier. On déterminera ensuite la longueur d’ancrage en fonction de la contrainte d’arrachement trouvée. Par ailleurs, les essais de traction effectués sur un tirant (béton fibré / acier) nous ont permis d’étudier et de caractériser le comportement des fibres en traction et le phénomène de transfert de contrainte du béton fibré aux barres d’acier.

Mots clés Béton de fibres de polypropylène - comportement sismique - dallage fibré semelle superficielle fibrée - dalle de répartition fibrée PLATEFORME MSGC Campus de Clermont-Ferrand - Les Cézeaux Ŕ B.P. 206 - 63174 AUBIÈRE Cedex SIKA France 84, rue E. Vaillant - 93351 LE BOURGET Travaux dirigés par Pr Sofiane AMZIANE (Polytech Clermont) et Dr Fabrice DECROIX (SIKA France)

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CONSTRUCTION BOIS

Thibaud COUSTILLAS Influence de la liaison entre le panneau de contreventement et la poutre DOREAN ®. Papa Waly FAYE Optimisation des candélabres mixtes bois-métal de grande hauteur. Jean-Baptiste FEDERSPIEL Planchers et parois mixtes bois/béton. Thomas JOUBERT Etude des assemblages bois. Identification du type de sollicitation prépondérant à la ruine d’un assemblage broche en situation d’incendie. Marco NOIRAUD Méthodologie et étude de cas pour des bâtiments en bois en zone sismique.

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INFLUENCE DE LA LIAISON ENTRE LE PANNEAU DE CONTREVENTEMENT ET LA POUTRE DOREAN® Thibault COUSTILLAS

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé -

Le concept DOREAN est basé sur une ossature bois en poutres treillis permettant une isolation continue de 38 centimètres d’épaisseur et la suppression des ponts thermiques. Dans un souci actuel de développement durable qui se traduit de plus en plus dans les réglementations thermiques, ce concept apparait comme une solution innovante et très performante. L’idée est née il y a 12 ans et son étude est un peu plus approfondie chaque année afin de perfectionner le concept tout en respectant l’ensemble des normes pour permettre à l’entreprise de se développer. Cette année, l’étude est orientée sur le comportement de l’OSB dans la maison DOREAN, à travers son rôle en plancher et en contreventement vertical. La première partie de l’étude consiste à quantifier l’apport du panneau OSB sur les performances du plancher DOREAN à travers plusieurs actions ; d’une part, par la modélisation d’une poutre en T grâce à la rigidité de l’assemblage panneau-bois obtenue par essais de cisaillement, et d’autre part par l’analyse de l’effet système dans le concept DOREAN. Afin de compléter l’étude de la solive dans son environnement, une modélisation 3D du plancher a permis de mettre en évidence le rôle des madriers qui constituent un appui élastique intermédiaire. La seconde partie de l’étude est axée sur l’étude du contreventement de la maison standard Rubis. En effet, les règlementations concernant la construction étant en constante évolution, les exigences concernant le contreventement des maisons à ossature bois ont également évoluées. Cet aspect du concept DOREAN doit être amélioré afin de respecter les nouvelles normes, notamment certains principes de l’EN NF 1998, consacré à la résistance des structures aux séismes comme la mise en place d’un entretoisement et d’une lisse haute, pour garantir le rôle de diaphragme du plancher et le bon fonctionnement des murs travaillants. Mots-clés contreventement – poutre en T – effet système – assemblage OSB/poutre – rigidité – modélisation – essai de cisaillement SOCIETE DOREAN Pont d’Aspach Ŕ 3, Zone Industrielle de la Doller 68520 BURNHAUPT LE HAUT Travaux dirigés par M. SCHMERBER

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OPTIMISATION DES CANDÉLABRES MIXTES BOIS-MÉTAL DE GRANDE HAUTEUR Papa Waly FAYE

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé Les candélabres d’éclairage public en structures mixtes bois-métal sont généralement composés d’une pièce métallique d’accroche de lanternes, d’un fût en bois lamellé-collé et d’une embase métallique. La société Aubrilam a une longue tradition de fabrication de ces mâts et s’est engagée dans une démarche écologique en adoptant une approche d’éco-conception. Les mâts bois-métal sont le résultat de recherche permanente d’esthétisme, de performances mécaniques et enfin de respect des normes et des règles de l’art. Cette démarche a permis l’obtention du marquage CE des différents mâts. La société Aubrilam, souhaite s’ouvrir au secteur de l’éclairage routier. Pour ce faire, deux solutions sont envisagées. La première est de mettre les mâts à quatre (4) mètres des bords de la route. Cette disposition ne permet pas d’optimiser les sections de bois nécessaire pour reprendre les efforts de torsion. La deuxième solution, plus réaliste, est de concevoir des mâts respectant la sécurité passive en s’appuyant sur la normalisation Européenne transcrite en France sous la norme NF-EN 12767. Les mâts d’éclairage routier se caractérisent aussi par leur grande hauteur. Afin d’optimiser le couple production-transport, une étude est menée sur la conception d’un joint de continuité. Ce joint doit assurer la continuité structurale, mécanique et esthétique du mât tout en minimisant l’impact visuel des pièces métalliques. Il se base sur une pièce métallique qui assure le transfert des efforts entre les différentes parties en bois. La démarche de calcul utilise autant que possible les méthodes de l’Eurocode 5. Du fait de leurs grandes hauteurs, le collage des planches de bois dans la presse hydraulique est relativement difficile. Une étude a été menée pour trouver une solution qui permet de surmonter cette difficulté en utilisant un système de vissage qui assure la pression nécessaire à la prise de la colle. L’étude a permis de définir le nombre, le diamètre et les entraxes des vis qui assurent un collage efficace sans pénaliser la productivité. Enfin, dans le cadre du marquage CE, des essais de flexion de mâts standards et de mâts avec joint de continuité ont été réalisés dans la plateforme technologique de Polytech’Clermont-Ferrand. Ces essais ont permis de justifier et de valider les performances mécaniques des produits, la confirmation de leur fiabilité d’utilisation ainsi que la validation des méthodes de calcul analytique. Outre ces essais de flexion, des essais de cisaillement sur les colles à joint épais ont été réalisés dans les locaux de l’entreprise.

Mots-clés Bois lamellé collé – colle à joint épais – joint de continuité – mâts – grandes hauteurs – sécurité passive. AUBRILAM Siège social, 83, rue Fontgiève 63057 Clermont-Ferrand Cedex 1 Usine 43100 Brioude Travaux dirigés par M. Patrick RACHER Ŕ Directeur Technique Aubrilam SAS

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PLANCHERS ET PAROIS MIXTES BOIS/BETON Jean-Baptiste FEDERSPIEL Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé De nos jours, de plus en plus de constructions s’inscrivent dans une démarche de développement durable. Cela passe souvent par l’utilisation du matériau bois. Néanmoins, afin d’atteindre des performances thermiques ou encore acoustiques acceptables, le bois est indissociable des matériaux tels que le béton. Ainsi, les structures mixtes ont pleinement leur place dans les bâtiments d’aujourd’hui. En effet, la légèreté du bois ainsi que sa bonne résistance en traction couplées à l’inertie et à la résistance du béton en compression font des planchers mixtes bois/béton des structures à la fois légères et résistantes. L’étude des planchers mixtes bois/béton porte sur le procédé de plancher LIGNAFIX. Il est essentiellement utilisé en rénovation mais trouve aussi sa place dans les constructions neuves. En ce qui concerne les parois, l’étude concerne le procédé LIGNAMUR constituée initialement de bois et de béton. Cependant, nous nous pencherons davantage sur la « nouvelle version » de ce procédé qui se compose uniquement de bois. Ce Projet de Recherche et Développement a commencé, dans une première partie, par l’étude du plancher bois/béton LIGNAFIX afin de mettre au point un programme de dimensionnement Excel basé essentiellement sur l’Annexe B de l’Eurocode 5. Parallèlement, des essais de cisaillement longitudinal ont été menés sur des éprouvettes de LIGNAFIX, afin de mettre en évidence le comportement des connecteurs entre le bois et le béton, et ainsi de valider le programme de calcul Excel. La seconde partie de ce travail porte sur l’étude des murs bois et plus précisément la mise au point d’un programme de dimensionnement Excel du LIGNAMUR basé sur l’Eurocode 5. Des essais de contreventement sur les deux versions du LIGNAMUR ainsi que sur un mur à ossature bois standard ont été effectués afin, dans un premier temps, d’établir un comparatif entre les résistances de ces trois murs et, dans un second temps, de valider la méthode de calcul au contreventement. Mots-clés Structures mixtes – Plancher bois-béton – Mur bois – Connexion semi-rigide – Calcul Eurocode – Cisaillement longitudinal – Module de glissement LIGNALITHE SARL Bureau d’études Bois et Béton 2 rue du Repos 42600 MONTBRISON Travaux dirigés par M. Dominique MOLARD et Mme Catherine CHARVON

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ÉTUDE DES ASSEMBLAGES BOIS IDENTIFICATION DU TYPE DE SOLLICITATION PRÉPONDERANT À LA RUINE D’UN ASSEMBLAGE BROCHE EN SITUATION D’INCENDIE Thomas JOUBERT Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’harmonie avec l’environnement s’ancrant chaque jour un peu plus dans le mode de vie de nos sociétés, le bois est amené à être davantage présent dans le domaine de la construction. Les structures en bois ont une résistance largement dépendante des capacités résistantes des assemblages qui les composent. Ainsi, une telle structure soumise à un incendie, verra son bois consumé à une vitesse relativement bien connue, sans qu’il soit possible de décrire avec exactitude la réponse du système entier. La maîtrise de la performance de résistance au feu d’une structure en bois, nécessite donc la connaissance de l’évolution de la réponse thermo-mécanique des liaisons. L’Eurocode 5, partie 1-2, énumère des méthodes de détermination des propriétés résiduelles de sections de bois soumises au feu (section réduite, propriétés réduites), et énonce pour les assemblages des coefficients de charge réduite permettant de les dimensionner de façon sécuritaire face à un incendie. Afin de compléter et consolider ce dimensionnement théorique, le CSTB a effectué une campagne d’essais sous courbe ISO 834 avec des chargements en flexion et en traction transversale à 90°. L’objectif de cette étude est de déterminer si les essais réalisés jusqu’à ce jour, et la théorie de l’analyse limite, à la base de l’Eurocode 5, s’accordent sur l’identification d’une sollicitation thermo-mécanique dont la résistance au feu minore celle des autres. Cette identification permettra de déterminer l’effort qui servira au dimensionnement d’un assemblage bois-métal dans sa résistance au feu, et qui garantira alors une sécurité minimale indépendante de la sollicitation mécanique subie par le système. Ce Projet de Recherche et Développement s’est déroulé dans un premier temps par la recherche des phénomènes qui interviennent dans les réponses comportementales des assemblages sous sollicitation thermique. Des fichiers de dimensionnement d’assemblage ont ensuite été créés d’après la méthode de vérification de l’Eurocode 5, et ont été comparés aux calculs obtenus grâce au logiciel d’Eléments Finis SAFIR. La confrontation de ces résultats avec les essais expérimentaux permettra de mieux appréhender la marge de sécurité que l’Eurocode prescrit dans ses calculs normatifs.

Mots-clés Assemblage – Broches – Boulons – Structure bois – Sollicitation thermique Sollicitation mécanique - Prépondérance CENTRE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE DU BATIMENT Département : Sécurité, Structure et Feu Ŕ Division : Ingénierie et Sécurité 84 Avenue Jean Jaurès Ŕ Champs sur Marne Ŕ 77447 Marne-la-Vallée Cedex 2 Travaux dirigés par M. Dhionis DHIMA et M. Mustapha TAAZOUNT

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MÉTHODOLOGIE ET ÉTUDE DE CAS POUR DES BÂTIMENTS EN BOIS EN ZONE SISMIQUE Applications de la NF EN 1998-1 Marco NOIREAUD Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Ce projet intervient à un moment où les règles de calcul parasismique en France sont sur le point de changer. Les anciennes règles PS 92 vont être remplacées par l’EN 1998-1 qui est un code commun aux autres pays de l’Europe comme c’est le cas pour les autres Eurocodes. L’un des grands changements de l’EN1998-1 réside dans la nouvelle carte sismique. Celle-ci, auparavant basée sur une étude statistique des précédents séismes, a été cette fois-ci réalisée avec une étude probabiliste ce qui entraine une révolution des zones sismiques. La surface du territoire concernée par les règles parasismiques a été multipliée par 3,7 ; désormais 60% du territoire est soumis au nouveau code de calcul. Cela implique que de nombreux constructeurs, n’ayant jamais eu besoin d’utiliser les PS 92, vont devoir apprendre à dimensionner un bâtiment vis-à-vis des charges sismiques avec l’EN 1998-1. Le premier objectif de ce projet est d’aider les entreprises à dimensionner selon l’EN 1998-1. Pour les entreprises déjà concernées par les PS 92, il s’agit d’essayer de faciliter le passage de l’ancien code de calcul au nouveau. Et pour celles qui découvrent la construction parasismique, l’objectif est de fournir les connaissances rudimentaires aux principes généraux de parasismique puis de les aider à assimiler le code de calcul. Pour ce faire, dans une première partie j’ai présenté des idées de conception parasismique, une approche plus simple de l’Eurocode 8 et une étude sur la rigidité des planchers ossature bois. Puis dans une deuxième partie, des feuilles de calcul Excel ont été développées qui portent sur les critères de régularité à vérifier, le spectre de calcul, la méthode de la Force Latérale, la méthode de Rayleigh (harmonisée EC8) et l’analyse Modale. Une feuille de calcul a également été créée pour tout ce qui concerne les bâtiments à ossature bois (Masse, Rigidité, Résistance). Le deuxième objectif est de réaliser des exemples de dimensionnement avec l’EN 1998-1 afin que les entreprises puissent s’appuyer dessus pour leur démarche personnelle et avoir des ordres de grandeur suivant plusieurs types de bâtiments. Pour cela, deux exemples seront traités en troisième partie du rapport l’un en ossature bois et l’autre en système triangulé. Mots-clés Parasismique – Construction Bois – Approche pédagogique – Méthodes d’Analyse Linéaire IRABOIS 7-9, rue de la Pérouse 75784 PARIS Cedex 16 Travaux dirigés par M. SAUVAGE Didier, M. LAMADON Thierry et M. FOURNELY Eric Respectivement Responsable Technique Charpente-Construction Bois à la FFB, Contrôleur Technique au Bureau Veritas et Maitre de Conférence à Polytech’ Clermont-Ferrand

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CONSTRUCTION METALLIQUE ET MIXTE Sylvain ACOSTA Influence de la corrosion sur la résistance à la flexion des profilés HZM en QST. Yamani ATHMOUNI Etude d’un plancher mixte suivant l’eurocode 4. Priscilla AUCHER Validation par éléments finis d’une attache par axe d’articulation. Mickaël BLANC Elaboration d’un utilitaire de justification R 15 des entrepôts métalliques soumis à l’incendie. Julien CABOT Vérification du comportement au feu des parcs de stationnement aériens largement ventilés pour le marché polonais. Pierre-Louis CHOUZENOUX Résistance au flambement de cornières jumelées. Brice COULAUD Conception et dimensionnement des structures textiles. Mathieu FARGES Calcul des poutres de roulement aux eurocodes. Christian GOYARD Dimensionnement des structures mixtes soumises au feu. Christian GUERE MBAINODOUM Calcul d’assemblages métalliques des ponts unibridge par la méthode des éléments finis et comparaison aux résultats de l’eurocode 3 . Mohamad HEREZ Analyse de l’influence de l’interaction mécanique entre sols de fondations et pieds de mats. J .Patrick LE STUM Etude des PRS de classe 4. Guillaume MOZOLENSKI Modélisation d’un poteau métallique partiellement protégé soumis à un incendie généralisé. Fabien PAGES-ESTAMPES Développement d’outils de calcul excel pour la construction mixte et le calcul au séisme. Anthony RODRIGUES Etude de simulations du comportement structurel de tours d’étaiement. . Clément ROUGIER Marquage des constructions modulaires

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INFLUENCE DE LA CORROSION SUR LA RÉSISTANCE À LA FLEXION DES PROFILÉS HZM EN QST Sylvain ACOSTA

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil - juin 2010 - Résumé -

Les rideaux mixtes sont composés de profils HZM comme éléments principaux (élément porteurs de section H) et de palplanches (éléments intercalaires de section Z). Ces rideaux sont utilisés pour de grands ouvrages tels que de grands quais de ports avec des longueurs pour les éléments porteurs avoisinant les 35 m. Les palplanches remplissent une fonction de soutènement des terres et de redistribution des efforts sur les profils HZM. Le QST est un procédé de trempe et d’auto revenu de l’acier qui permet d’obtenir des limites d’élasticité plus élevées mais non homogènes sur l’épaisseur de l’acier. Par ce procédé thermique, l’acier en périphérie du profilé est plus résistant que celui au cœur de la section. Couramment utilisé pour les profilés dans le domaine de la construction, il reste innovant pour son application dans le secteur des palplanches. Le but de cette étude est de déterminer la résistance à la flexion des profils HZM en QST en considérant des pertes d’épaisseur importantes. Celles-ci sont dues à la corrosion uniforme causée par la présence d’un milieu marin agressif. L’objectif est donc de comparer des profils HZM avec des propriétés mécaniques homogènes et non homogènes (QST), en utilisant toujours la même géométrie pour les deux sections. Pour cela, des simulations sont faites suivant la méthode aux éléments finis d’une poutre en flexion 4 points avec le logiciel SAFIR. Des résultats d’essais de traction effectués sur des échantillons découpés dans des semelles de profils en QST sont utilisés pour calibrer le modèle numérique. La prise en compte de la corrosion est considérée par perte de couches homogènes sur l’ensemble de la semelle en contact avec l’eau. Le travail s’articule suivant deux axes, avec et sans prise en compte d’instabilités locales de la semelle comprimée. Après avoir obtenue l’ensemble des simulations, la comparaison est effectuée entre les deux produits, standards et en QST. L’enjeu de cette étude est de vérifier que les profils HZM en QST gardent un comportement proche de celui des profils HZM homogènes malgré de grandes corrosions.

Mots-clés QST – corrosion – flexion – propriétés mécaniques – éléments finis – SAFIR ARCELOR MITTAL Recherche et Développement Ŕ Département Palplanches 66, rue de Luxembourg L-4221 Esch-sur-Alzette (Luxembourg) Travaux dirigés par M. Alex SCHMITT Ŕ Responsable Département Palplanches Avec la participation de l’Union Européenne par le programme ERASMUS

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ÉTUDE D’UN PLANCHER MIXTE SUIVANT L’EUROCODE 4 Mohamed Yamani ATHMOUNI Polytech’ Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé En tenant compte de la nature des projets traités par le Cabinet JAILLET-ROUBY, il est apparu nécessaire de pouvoir disposer d’un outil de calcul automatique permettant l’étude de composants mixtes acier-béton selon les nouvelles règles Eurocodes. Le projet « Philharmonie » à Paris particulièrement complexe du point de vue structural et architectural (forme géométrique très irrégulière, diversités des matériaux utilisés) nécessite de construire un outil informatique s’appuyant sur le logiciel Excel et permettant le dimensionnement et la vérification des planchers mixtes suivant l’Eurocode 4, en se basant sur les résultats du calcul de structure fournis par le logiciel de calcul HERGOS. La première partie du mémoire présente l’évaluation des sollicitations appliquées sur les différents types de planchers, ce qui a amené à modéliser une partie du projet sous HERGOS (modélisation du bloc EST) et de définir les types des charges en se basant sur les différentes normes, documents et réglementations en vigueur (dossier charges et surcharges, CSTB, EC0, EC1….). Dans la seconde partie du rapport, des feuilles de calcul ont été élaborées pour permettre le dimensionnement et les vérifications des planchers mixtes de manière automatique. Différents types de connexions acier-béton ont été définis, une méthode d’analyse adéquate a été déterminée en fonction des données géométriques et des caractéristiques des matériaux. Les vérifications par rapport au confort ont également été traitées (vérification visà-vis des vibrations) en référence à la littérature scientifique spécialisée qui a permis de valider les résultats.

Mots-clés Plancher mixte - Modélisation – Connexions – Analyse – Confort- Eurocode 3 - Eurocode 4

Cabinet JAILLET-ROUBY Ingénieurs-Conseils 1 rue Clément V 45 000 Orléans Travaux dirigés par Florent MILLOT, Antoine PERCEVAL & Pierre GOLAB

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VALIDATION PAR ÉLÉMENTS FINIS D’UNE ATTACHE PAR AXE D’ARTICULATION Priscillia AUCHER Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé Les tendances actuelles imposent aux bureaux d’étude de concevoir des structures métalliques de plus en plus complexes et aux dimensions imposantes. En France, la validation de ces structures repose en grande partie sur les Eurocodes. Cependant, certains de ces éléments structuraux n’entrent pas dans le cadre de ces normes européennes et les bureaux de contrôle demandent de plus en plus souvent une justification numérique par éléments finis (MEF). Or cette méthode de calcul repose sur de nombreuses hypothèses de modélisation et de choix de paramètres qui jouent considérablement sur la qualité des résultats. Nous nous intéressons ici au cas d’une attache par axe d’articulation qui ramène les charges des planchers inférieurs suspendus à une poutre de toiture. En effet, la présence de raidisseurs et de rondelles soudées au niveau de l’attache, et la déformée non négligeable de la poutre, influent sur le comportement de la chape qui n’entre plus dans le cadre simple de l’EC3-1-8. Le premier objectif de l’étude est de modéliser l’attache en définissant et justifiant toutes les hypothèses. Ce travail soulève des études plus approfondies, notamment de l’influence du type d’élément fini, des discontinuités et du chargement induit par l’axe sur les chapes. En effet, une différence de comportement significative est observable entre une approximation du chargement par une pression uniforme et celle par une pression non uniforme issue de la théorie de Hertz, ce qui impose la modélisation de ce contact par la MEF. Par ailleurs, l’attache présente des dépassements de limite d’élasticité qui sont trop importants pour être autorisés dans les limites imposées par l’EC3. Ainsi, un comportement purement élastique devient insuffisant et il convient de prendre en compte la plasticité. La deuxième partie de l’étude repose sur les modélisations par éléments finis volumiques avec comportement élastoplastique qui sont les plus complètes et réalistes. Leur comparaison avec des modélisations simplifiées permet d’identifier les hypothèses qui suffisent à la justification de l’attache, vis-à-vis notamment de l’influence des éléments qui la composent. Un rapprochement de ces conclusions avec l’EC3 permet de valider les hypothèses prises pour la validation analytique, et d’élargir les conclusions à d’autres configurations.

Mots-clés Méthode des Eléments Finis (MEF) – axe d’articulation – chape – contact de Hertz élasto-plasticité CASTEL & FROMAGET Zone industrielle, BP22 - 32501 FLEURANCE cedex Travaux dirigés par M. Sébastien BRUN Ŕ Directeur Technique

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ÉLABORATION D’UN UTILITAIRE DE JUSTIFICATION R15 DES ENTREPÔTS MÉTALLIQUES SOUMIS À L’INCENDIE Mickaël BLANC Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Depuis plusieurs années, la gestion des risques prend une place de plus en plus importante dans les projets de Génie Civil, et notamment le risque de l'incendie. La prise en compte de la sécurité incendie par la mise en place de moyens de protection actifs ou passifs est intégrée de plus en plus tôt dans les projets de bâtiments, et la justification de la stabilité des constructions par l'ingénierie incendie a tendance à se généraliser. Dans les années 70, les premiers règlements portant sur la sécurité incendie voient le jour. Depuis, la réglementation en matière de sécurité incendie et notamment des moyens de prévention évolue régulièrement. C'est la circulaire du 4 février 1987 qui a fixé les premières règles de stabilité pour ce qui est des entrepôts de stockage soumis à une déclaration en préfecture. Toutefois, les exigences en matière de stabilité au feu prises dans ce document étaient trop contraignantes pour les structures métalliques (mise en place systématique d'un matériau de protection). Depuis 2008, une simple vérification de stabilité au feu un quart d’heure pour tout bâtiment à simple rez-de-chaussée (quel qu'en soit la hauteur) est exigée et permet de mettre en œuvre des structures non protégées. Le marché des entrepôts métalliques est un secteur important pour l'entreprise Gagne. Elle a déjà fait face au problème de devoir justifier une stabilité R15 sur de tels bâtiments sans protection et cherche donc à développer un outil qui permettra de faciliter la justification du degré de stabilité R15. L'étude porte sur l'élaboration de cet outil de calcul permettant de vérifier la stabilité des éléments structuraux principaux d'un entrepôt métallique sans protection. L'outil développé sous Excel et Visual Basic traite donc de la vérification des pannes et des portiques. Il autorise le calcul de sections élastiques, plastiques et même efficaces, constituées de profilés laminés à chaud ou de profilés reconstitués soudés. Cette vérification est basée sur l'EN 1993-1-2 ainsi que sur la méthode publiée par le CTICM. Les théories servant de bases à la présente étude seront exposées afin de préciser sur quels fondements l’outil calcul a été développé. Les hypothèses retenues pour l'étude ainsi que les différentes simplifications mises en place seront présentées et démontrées. Les résultats de l'outil seront comparés avec des exemples vérifiés permettant de tester la validité de ces hypothèses. Mots-clés Feu de calcul - feu normalisé – massiveté – effet d'ombre – chaînette GAGNE S.A.S. Ŕ Constructions métalliques B.P. 62 Ŕ 43002 Le Puy-en-Velay Cedex Travaux dirigés par M. Stéphane MANON Ŕ Responsable des chargés d’études

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VÉRIFICATION DU COMPORTEMENT AU FEU DES PARCS DE STATIONNEMENT AÉRIENS LARGEMENT VENTILÉS POUR LE MARCHÉ POLONAIS Julien CABOT Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil - Juin 2010 - Résumé Les parcs de stationnement aériens se développent pour répondre à un besoin croissant en espaces de stationnement dû à l’urbanisation grandissante des villes. L’utilisation de l’acier pour ce type d’ouvrages est une alternative au béton armé. Il a l’avantage de couvrir de plus grandes portées et d’éviter la présence de poteaux gênants pour les manœuvres des véhicules. Ces ouvrages sont ouverts sur l’extérieur et donc considérés comme largement ventilés. Il est donc possible de ne pas les protéger contre l’incendie. Pour les optimiser, des procédures d’ingénierie incendie ont été conçues grâce à l’apport de données obtenues lors d’essais au feu sur des véhicules, mais aussi suite à un essai d’incendie réel (Vernon, 2001) qui fait référence dans ce domaine. L’utilisation de ces essais a permis d’établir et de valider des modèles de calculs éléments finis utilisant des courbes de feu réelles et non des courbes de feu normalisées de type ISO834 non représentatives de la réalité. En France, des parcs de stationnement aériens non protégés sont déjà réalisés. Le but de l’étude est donc de proposer une réponse structurelle pour une trame de parking, non protégée, assurant une stabilité globale de l’ouvrage soumis à un incendie de véhicules, pour le marché polonais. Pour arriver à cet objectif la procédure suit trois phases principales : 1. Déterminer la géométrie du parking à vérifier. Les scénarios d’incendies, comprenant le nombre de véhicules impliqués ainsi que leurs dispositions sont déduits de cette donnée, de manière à être à la fois les plus critiques mais aussi les plus représentatifs possible pour la géométrie étudiée. 2. Dimensionner à froid les poutres et les dalles constitutives afin de répondre aux contraintes statiques et d’utilisation auxquelles le parc de stationnement est soumis. 3. Vérifier la structure au feu. A l’aide des scénarios d’incendies validés et des sections d’acier définies, un calcul thermique des éléments constitutifs est mené en se basant sur les travaux d’Hasemi concernant les feux localisés. Les résultats thermiques sont ensuite intégrés au calcul de la structure du parking afin de vérifier la stabilité globale et le comportement de l’ensemble soumis aux charges statiques additionnées aux effets thermiques issus de l’incendie des véhicules. L’enjeu de l’étude est de coordonner les résultats à chaud et à froid afin d’obtenir une solution la plus optimisée possible de la trame à vérifier. Des solutions avec des nuances d’acier différentes permettent de s’adapter aux différentes possibilités de réalisation. Mots-clés Parcs de stationnements largement ventilés - Scénarios d’incendie - Feu naturel - Méthode d’Hasemi - Stabilité globale - Modèle aux éléments finis - SAFIR ARCELOR MITTAL Recherche et Développement - Département Produits longs 66, rue de Luxembourg L-4221 Esch-sur-Alzette (Luxembourg) Travaux dirigés par Olivier VASSART, ingénieur civil des constructions, Dr. en Génie Civil

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RÉSISTANCE AU FLAMBEMENT DE CORNIÈRES JUMELÉES Pierre-Louis CHOUZENOUX Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé En construction métallique, l’utilisation de cornières jumelées comme barres comprimées est fréquente. Cet élément composé consiste à accoler deux cornières dos-à-dos, en forme de té. Elles sont fixées à chaque extrémité sur un gousset dont l’épaisseur est en général au moins égale à celle d’une cornière. Entre les extrémités, ces cornières sont liées par l’intermédiaire de boulons ou rivets, auxquels viennent s’ajouter des fourrures. Dans la pratique, l’espacement entre les fourrures est pris égal à 50 fois le rayon de giration minimal imin d’une cornière, mais la norme de calcul EN 1993-1-1 (Eurocode 3 partie 1.1) exige un espacement maximal de 15 imin pour pouvoir considérer l’élément composé comme une barre unique homogène. Dans le cas contraire, il convient d’effectuer un calcul plus complexe qui tient compte de la rigidité de cisaillement dans la détermination de la résistance au flambement. L’objectif de cette étude est d’analyser l’influence de l’espacement des fourrures. Dans un premier temps, la méthodologie complète de l’EN 1993-1-1 est décrite dans le cas où la condition des 15 imin n’est pas respectée et des simplifications sont proposées. Il convient de noter que cette méthodologie tient compte du flambement par flexion-torsion d’une cornière entre deux fourrures. Par ailleurs, l’influence du poids propre a, elle aussi, été étudiée. Dans un deuxième temps, une méthode simplifiée a été développée pour un domaine d’application bien délimité correspondant à la pratique courante. Cette méthode simplifiée a été mise au point en se fondant sur un grand nombre de calculs effectués suivant la méthode complète. Il a été possible de montrer que cette méthode simplifiée conduit à des écarts relativement faibles et situés du côté de la sécurité.

Mots-clés Construction métallique - Barres comprimées – Cornières jumelées – Flambement – Eurocode 3

CTICM Espace technologique Ŕ L’orme des merisiers Ŕ Immeuble Apollo 91193 Saint-Aubin Travaux dirigés par Alain BUREAU Ŕ Directeur de recherche

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CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES TEXTILES Brice COULAUD Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’acier, le bois, le béton et le verre sont les quatre matériaux du Génie Civil par excellence. Cependant depuis quelques années, le textile semble venir s’intégrer au panel exhaustif des matériaux utilisables pour réaliser des structures. La toile, employée en membrane tendue, est un matériau léger, et esthétique. De plus, il possède des propriétés mécaniques convenables pouvoir être utilisé en construction sous réserve du respect d’une géométrie de surface à double courbure assurant l’équilibre de la toile tendue sous les sollicitations extérieures. Tout comme le verre, les toiles tendues sont la plupart du temps associées aux structures métalliques. Bien connues des architectes et des maîtres d’œuvres, les toiles structurelles tendues restent difficiles à appréhender par les constructeurs, notamment dans la justification et l’établissement des notes de calculs exigées avant toute phase de travaux. L’objectif du présent travail est de faciliter la conception de ce type d’ouvrages pour les constructeurs qui sont trop souvent contraints de sous-traiter les calculs de membranes textiles lorsque le matériau toile fait partie de leur marché après un appel d’offre. Dans une première partie, le mémoire présente un état de l’art complet de la conception des structures textiles à l’attention des constructeurs. Il expose également la démarche complète à suivre dans le but de dimensionner un ouvrage de ce type avec différents logiciels de calcul de structures et plus particulièrement avec le logiciel ROBOT, très souvent utilisé par les charpentiers métalliques. L’ensemble des justifications à apporter pour la rédaction d’une note de calcul est détaillé également, au sens de la recommandation en vigueur pour la conception des ouvrages textiles permanents. Afin de mettre en exergue la méthodologie de dimensionnement des toiles, une étude d’un cas complet de calcul de structure est étudiée dans la dernière partie afin de souligner toutes les étapes clés de la conception : la recherche de forme de la couverture, le dimensionnement de la toile et des autres éléments structurels, ainsi que la découpe des lés, étape fondamentale pour la fabrication en atelier de la membrane complète.

Mots-clés Structure textile – Toile tendue – Double courbure - Recherche de forme – Justifications – Sollicitations extérieures – Fluage - Découpe des lés – Accastillage Entreprise VIRY SAS - Groupe FAYAT Z.I. de la Plaine, ELOYES 88218 REMIREMONT Cedex Travaux dirigés par Jean-Pierre TAHAY, Directeur Général

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CALCUL DES POUTRES DE ROULEMENT AUX EUROCODES Mathieu FARGES

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé -

Depuis le début des années 1970, le référentiel technique pour le dimensionnement des poutres de roulement, était essentiellement composé des recommandations du CTICM (1970) et des règles de la Fédération Européenne de la Manutention (FEM) dont la dernière édition (3iéme) date de 1987 (mise à jour en 1998). On pouvait aussi retrouver d’autres documents complémentaires tels qu’une partie des normes NF P 22-XXX ainsi que diverses publications visant à compléter ces recommandations. Constatant que cette façon de procéder devait être mise à jour, le Comité Européen de Normalisation (CEN) a entrepris la rédaction des Eurocodes 1991-3, 1993-6 et 1993-1-9. Ces normes européennes de conception, de dimensionnement et de justification des structures de bâtiments ont pour but de donner un statut de normes européennes et d’harmoniser l’ensemble des normes nationales. L’objectif de ce Projet de Recherche et de Développement est d’analyser ces nouveaux règlements et de réaliser un programme de calcul en Visual Basic permettant la vérification d’une poutre de roulement. Pour mener à bien ce calcul, il est impératif d’examiner les actions induites par le pont roulant sur les poutres de roulement. Le calcul de ces actions doit prendre en compte les effets dynamiques dus au déplacement de l’appareil de levage, le spectre de charge et la fréquence d’utilisation. La vérification des poutres de roulement, selon l’Eurocode, fait intervenir les notions de résistance, de voilement, de fatigue et de déplacement. Le calcul d’un tel type de poutre entraîne l’exécution de calculs plus poussés pour prendre en compte les effets locaux et les effets de torsion non uniforme. De nombreux logiciels de calcul, tel que Robot, ne prennent pas en compte ces derniers effets, d’où l’importance de réaliser ce programme de calcul. Une comparaison des résultats du programme avec des résultats de la littérature, des résultats analytiques et des simulations numériques (Robot, ANSYS…) permet de valider ce dernier. Tous les écarts observés sont commentés dans le présent document. Mots-clés Appareil de levage – Effets locaux – Eurocode – Fatigue – Poutres de roulement Pont-roulant – Raidisseur – Voilement – Torsion Société JOSEPH PARIS - Groupe FAYAT 7, boulevard Général KOENIG, B.P. 64017 44040 NANTES Cedex 1 Travaux dirigés par M. Jean-Louis MALPERTU Ŕ Ingénieur d’étude

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DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES MIXTES SOUMISES AU FEU Christian GOYARD Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur Département Génie Civil - Septembre 2010

- Résumé Les approches de dimensionnement des structures s’adaptent à l’évolution des recherche, des outils et des méthodes de calcul. L’ingénierie incendie, basée à l’origine sur les règlements descriptifs qui limitaient les formes architecturales, a évolué dans le cadre des Eurocodes. Ces derniers ont rendu le processus de vérification plus riche mais plus complexe. Ils ont apporté un progrès significatif qui permet de concevoir des structures non protégées, tout en étant conforme à la réglementation. L’avantage des Eurocodes, concernant les structures au feu, est qu’ils permettent une plus grande liberté dans les moyens de dimensionnement des structures tout en donnant un cadre et des règles de bases à respecter. Les Eurocodes laissent ainsi aux bureaux d’étude un choix d’approche non négligeable durant toutes les étapes de dimensionnement de la structure en situation d’incendie que ce soit avec des approches simplifiés ou des méthodes faisant appels à des calculs numériques poussés. La présente étude se porte sur l’Eurocode 4 partie 1-2 concernant la construction mixte acier-béton au feu. Elle a pour objectif de présenter les différentes méthodes simples, c'està-dire qui ne font pas appel aux calculs numériques, en vue d’en faire un outil simple et complet pour une première approche de l’EN 1994-1-2 pour les ingénieurs structure en bureau d’étude. Cette étude consiste à faire un tour d’horizon des normes à respecter pour l’incendie que ce soit en fonction du bâtiment ou des règles de technologie d’exécution afin de respecter la fiabilité des éléments au feu. Elle consiste à expliciter les différentes formules données dans les Eurocodes, les paramètres qui les influencent et comment ces formules peuvent être exploitées au mieux. Ce travail consiste aussi à comparer les différentes méthodes ou approches qui sont données au sein des différents Eurocodes 2,3 et 4 et de leurs annexes et d’observer comment cela peut influencer le calcul de la structure. Elle finira sur une étude de cas reposant sur le projet d’un parking ouvert en Hongrie dimensionné au feu en construction mixte. L’étude consistera à vérifier si la structure est correctement dimensionnée et si elle peut être améliorée en vérifiant les différents éléments type tels qu’un plancher, une poutre secondaire, une poutre principale et un poteau. Mots clefs Structure mixte acier-béton – Ingénierie incendie – Eurocode 4 partie 1-2 Résistance au feu des structures mixtes BUDAPESTI MUSZAKI EGYETEM

Travaux dirigés par M. Laszlo HORVATH, Professeur et directeur de laboratoire d’essais

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CALCUL D’ASSEMBLAGES MÉTALLIQUES DES PONTS UNIBRIDGE PAR LA MÉTHODE DES ÉLÉMENTS FINIS ET COMPARAISON AUX RESULTATS DE L’EUROCODE 3 Christian GUERDE MBAINODOUM Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil- juin 2010 - Résumé Dans le cadre des activités de sa filière métallique, l’entreprise Matière met en œuvre un pont métallique modulable, évolutif et à montage rapide constitué de pièces reliées entre elles par des articulations. Ces liaisons assurent la transmission des efforts à travers différents composants (plaques métalliques, axes, soudures). Ces composants ont des formes géométriques relativement complexes, ce qui nécessite de justifier l’application des méthodes analytiques habituelles pour leur calcul. Le choix s’est porté dans cette étude sur une modélisation par élément finis de la zone locale de l’assemblage. Pour pouvoir situer ces calculs dans le contexte de projets réels, les efforts sollicitants de l’assemblage sont évalués de façon simplifiée, à partir de la géométrie du pont et de ses charges réglementaires. L’objectif de ce projet de recherche et développement est d’optimiser la conception de ces ouvrages en utilisant les résultats du calcul par éléments finis (CASTEM). La première partie consiste à évaluer les niveaux de sollicitations appliquées en zone d’assemblages en considérant différents gammes géométriques de ponts fabriqués par l’entreprise. Ces sollicitations de type efforts tranchants et moments fléchissants permettent de définir les efforts appliqués aux assemblages. Au niveau local de la liaison, un modèle analytique simple est utilisé pour estimer la répartition des contraintes dans les différents composants de l’assemblage. Dans la seconde partie du travail, un modèle éléments finis 3D est construit. Il concerne les différents composants de la liaison et le contact entre eux. Ainsi l’axe, les pièces métalliques et la soudure sont représentées par des lois élasto-plastiques en utilisant le critère de Von Misès. Le contact entre la chape et l’axe est considérée pour suivre l’évolution des contraintes au sein de la chape en fonction de la charge appliquée. Le modèle éléments finis permet d’identifier les paramètres les plus influents sur le comportement des liaisons considérées en vue d’optimiser les dimensions, les formes et les matériaux de leurs composants. La dernière partie permet de comparer les résultats des calculs par éléments finis et le modèle analytique simple. L’objectif est d’évaluer la précision de ce modèle qui s’inspire des approches de l’Eurocode 3, en vue de généraliser son utilisation pour le calcul et la justification de la résistance des liaisons de type chape-axe-soudure.

Mots-clés Chape – axe – soudure - modélisation – contact – semelle - Eurocode 3 MATIERE S.A. et PLATEFORME MSGC B.P. 54 - 2, rue Louis Matière - 15130 Arpajon sur Cère Travaux dirigés par C. VALDENAIRE, A. BOUCHAIR et Ph. BRESSOLETTE

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ANALYSE DE L’INFLUENCE DE L’INTERACTION MÉCANIQUE ENTRE SOLS DE FONDATIONS ET PIEDS DE MATS Mohamad HEREZ

Polytech’Clermont-Ferrand – Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil –juin 2010

- Résumé Les mâts d’éclairage ou supports de signalisation verticale sont souvent constitués de métal ou de système mixte bois-métal. Le comportement de ces mâts est généralement réduit à celui du fût en considérant que la fondation est suffisamment rigide et résistante. En réalité, le comportement de ces mâts associe celui du fût, de la semelle, du massif de fondation et du sol. L’objectif de ce travail est d’analyser le comportement réel de mâts métalliques ou mixtes bois-métal en tenant compte de la semelle déformable et du massif de fondation. Dans ce cadre, la contribution de chaque composant du système est évaluée en termes de rigidité et de résistance. Cette démarche permet d’estimer le poids relatif de chaque composant et d’optimiser le système en tenant compte de l’interaction entre composants. La première partie du mémoire, présente les caractéristiques principales des mâts, les aspects réglementaires les concernant et leur comportement mécanique. Ainsi, sont présentés les aspects liés à la déformation et à la résistance des différents composants du mât en se référant, dans la mesure du possible, aux méthodes de calcul données dans les règlements. Ceci concerne les mâts et leurs fondations. La deuxième partie est consacrée au développement d’un modèle numérique tridimensionnel non linéaire à l’aide du logiciel d’éléments finis CAST3M. Il tient compte des non linéarités matérielles et géométriques (contact, plasticité, grand déplacement). Pour valider le modèle numérique, une comparaison est effectuée avec des résultats d’essais expérimentaux réalisés dans la plateforme de Polytech’Clermont-Ferrand sur des mâts boismétal. Le modèle ainsi construit permet d’évaluer l’influence du comportement local des différents composants sur le comportement global du mât. Il permet aussi d’évaluer l’influence de la variabilité des caractéristiques mécaniques des matériaux sur le comportement global du mât en termes de rigidité et de résistance. Cette variabilité concerne le bois, le métal et le sol. Les résultats sont analysés en observant la loi globale forcedéplacement, la répartition des contraintes et des déformations dans la semelle et l’évolution des zones de contact entre le mât et sa fondation. Ces résultats permettent de définir les paramètres les plus influents dans le comportement mécanique des mâts et d’optimiser les composants et en particulier la semelle. Une analyse spécifique, en s’appuyant sur les modèles disponibles pour les sols, permet d’évaluer la distribution des rigidités entre le mât et le sol de fondation.

Mots clés Mât - platine - interaction sol/structure – résistance – rigidité PLATEFORME MSGC Campus de Clermont-Ferrand - Les Cézeaux Ŕ B.P. 206 - 63174 AUBIÈRE Cedex Travaux dirigés par M. A. BOUCHAIR et P. BREUL

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DÉVELOPPEMENT D’UN OUTIL DE CALCUL DÉFINISSANT LES CARACTÉRISTIQUES EFFICACES DES PRS DE CLASSE 4 Jean-Patrick LE STUM Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé L’Eurocode qui traduit notamment une meilleure connaissance des comportements physiques et mécaniques de l’acier, a introduit un nouveau concept important : les classes de sections transversales. Cette classification permet d’appréhender la résistance ultime en flexion et/ou compression des profils utilisés en tenant compte du risque de voilement local mais aussi : de guider le choix de l’analyse globale de la structure de fixer les critères à vérifier pour les sections. Au nombre de quatre, ces classes sont définies selon l’élancement largeur/épaisseur des parois (âme et semelles) des poutres et la limite d’élasticité de l’acier. L’entreprise BARBOT CM utilise pour la réalisation de ses projets une grille de PRS de référence. La caractéristique principale est l’élancement assez élevé des âmes des sections transversales constituant cette grille se traduit par une classification en Classe 4. L’objet du présent travail est le développement d’un outil permettant d’obtenir les caractéristiques efficaces de ces PRS et de les introduire dans une procédure automatique de vérification de la résistance d’une barre sollicitée en flexion (axiale ou bi-axiale) et/ou compression. Une première partie du mémoire est consacrée à l’approche de l’Eurocode sur le concept de section efficace ainsi qu’à l’énoncé des critères de résistance et de stabilité à vérifier selon les sollicitations et la classe de la section étudiée. Une seconde partie décrit deux méthodes permettant la détermination des caractéristiques efficaces et énonce les domaines de validité et les limites d’utilisation de l’outil de calcul. Enfin, une dernière partie, orientée sur l’utilisation de l’outil, permet un comparatif des résultats obtenus par les deux méthodes d’obtention des caractéristiques efficaces, ainsi que sur des cas concrets de projets Entreprise, de comparer les résultats obtenus avec l’ancien règlement CM 66 et le nouveau, EN 1993 1-1 et Annexe nationale.

Mots-clés PRS de classe 4 – Section efficace – Résistance de section - Instabilité Entreprise BARBOT CM - Groupe FAYAT Les Morinières, 37160 DESCARTES Travaux dirigés par Michel AUFFRET Ŕ Ingénieur Calculateur

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MODÉLISATION D’UN POTEAU MÈTALLIQUE PARTIELLEMENT PROTÉGÉ SOUMIS À UN INCENDIE GÉNÉRALISÉ Guillaume MOZOLENSKI Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Juillet 2009 - Résumé L'ingénierie incendie, à l'origine basée sur des règlements descriptifs, limitait l'expression architecturale et engendrait généralement un surdimensionnement de la structure. Les Eurocodes proposent une vérification simple pour la résistance au feu d’un élément de structure mais lui donnent généralement des dimensions excessives. L'évolution des outils et des méthodes de calcul a rendu possible l’utilisation d’approches de dimensionnement, plus proches du comportement réel, mais de plus en plus complexes Cette méthode, dite avancée, peut générer des gains importants en matériaux tout en restant conforme à la réglementation de point de vue exigences de résistance. Lors d’un incendie réel, le plus difficile est de prédire de façon précise l’évolution de la température dans les éléments et les espaces. Une fois cette évolution connue, le calcul proprement dit des éléments est faisable en particulier pour les structures métalliques. C’est pourquoi plusieurs expériences d’incendie à échelle réelle ont été réalisées ces dernières années afin de mieux cerner la problématique de l’ingénierie incendie. Ces expériences ont généralement pour but de valider des modèles de calcul théorique. Et une fois ces modèles théoriques validés pour un champ d’application précis, ils peuvent être utilisés de façon pratique dans le dimensionnement des structures soumises au feu. Les méthodes de calcul avancé permettent une analyse réaliste de la structure au niveau de son comportement thermique par la prise en compte de tous les échanges thermo-physiques. Cependant, elles nécessitent la définition de scénarios d’incendie précis qui permettent de mener, par exemple, l’étude d’éléments partiellement protégés soumis à un feu généralisé, en s’intéressant particulièrement aux résultats d’essais réalisés à Prague. Le premier objectif de cette étude est de réaliser un modèle numérique par éléments finis sous ANSYS d’un poteau métallique partiellement protégé, le plus réaliste possible, afin de le comparer avec les modèles disponibles et avec des résultats d’essais effectués par l’équipe tchèque. Ce modèle prend en compte la distribution non uniforme des températures le long du poteau et dans la section transversale et la modification des propriétés de l’acier à température élevée. Différents éléments protecteurs qui retardent la diffusion du gradient thermique sont également intégrés à ce modèle de calcul avancé ainsi que quelques éléments dissipatifs de l’énergie occasionnée comme le plancher supérieur de ce poteau et la fondation en béton. Pour mieux considérer l’importance des protections passives lors d’un incendie généralisé, ce modèle prend en compte une zone non protégée, la connexion d’une poutre métallique à ce poteau. C’est un endroit où le flux thermique est très important, cette zone devient alors plus sensible à la convection et à la radiation, créant ainsi une différence de température plus importante entre la partie supérieure et inférieure du poteau que si ce dernier était totalement protégé. Ce modèle a donc pour but de déterminer l’évolution du gradient thermique le long du poteau pour un scénario de feu, mais aussi lorsque l’on change différents paramètres comme l’épaisseur des plaques de protection ou l’aire de la surface non protégée. Un modèle simplifié est enfin créé sous Mathcad afin d’évaluer l’influence de la zone non protégée sur la distribution des températures au sein du poteau métallique et pour pouvoir après servir au calcul de la résistance thermo-mécanique du poteau en situation d’incendie. Mots-clés Modèle numérique – Incendie généralisé – Protection passive – Essais à Mokrsko UNIVERSITE TECHNIQUE DE PRAGUE Faculté de Génie Civil Ŕ Département Constructions Métallique Thákurova 7, 166 29 Prague 6, République Tchèque Tuteurs : M. Zdeněk SOKOL (Maître de Conférences) et M. František WALD Professeur)

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DÉVELOPPEMENT D’OUTILS DE CALCUL EXCEL POUR LA CONSTRUCTION MIXTE ET LE CALCUL AU SÉISME Fabien PAGES-ESTAMPES Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’entreprise Charondière vise à développer et à créer les outils de calcul qui lui sont nécessaires pour pouvoir utiliser facilement la nouvelle réglementation Eurocode, notamment par l’adaptation des outils plus anciens dont elle dispose. Le présent rapport contient deux parties principales. La première concerne la construction mixte acier-béton et la seconde le calcul sismique des structures. L’objectif du travail est donc respectivement de : développer, perfectionner et actualiser un ancien outil de calcul Excel pour la construction mixte acier-béton selon l’EC4. Cet outil doit permettre de dimensionner des planchers mixtes réalisés à l’aide de PRS et d’optimiser le nombre de connecteurs utilisés ; développer un nouvel outil de calcul aux séismes pour des bâtiments faiblement dissipatifs et réguliers. L’étude porte sur une analyse des normes et des méthodes de calcul concernant l’évaluation des sollicitations, des cas de charges et du dimensionnement des éléments en construction mixte acier-béton d’une part, et le calcul des structures soumises aux séismes d’autre part. Dans un premier temps, après une description du logiciel réalisé en construction mixte et des modifications et améliorations apportées, des exemples de calculs sont exposés puis l’outil est validé par comparaison avec les résultats obtenus avec le logiciel ACB d’ArcelorMital. Dans un second temps, l’étude porte sur le calcul au séisme de bâtiments faiblement dissipatifs et réguliers selon les règles PS 92 et EC8. Après un rappel théorique et réglementaire du calcul aux séismes, une brève description de l’interface est réalisée puis des calculs issus des outils créés pour chacune des deux réglementations sont exposés. Un exemple de calcul émanant du CTICM permet de valider le logiciel par comparaison des différents résultats obtenus. Enfin, diverses études de sensibilité sont menées en faisant varier les paramètres d’études dans le but de comparer les normes et les différentes méthodes de calcul disponibles.

Mots-clés Construction Mixte – Acier Béton – Eurocode 4 – Séisme – Eurocode 8 – PS92 Constructions Métalliques CHARONDIERE 75, Rue du Président Roosevelt Ŕ B.P. 9 Ŕ 03120 LAPALISSE Travaux dirigés par Franck DERVAULT Ŕ Directeur Technique

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ÉTUDE DE SIMULATIONS DU COMPORTEMENT STRUCTUREL DE TOURS D’ETAIEMENT Anthony RODRIGUES Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé Ces dernières années, au Portugal notamment, les tours d’étaiement ont engendré de nombreux accidents spectaculaires ayant entraîné la mort de plusieurs personnes. Le but du présent travail est d’apporter une contribution à la compréhension du comportement de ce type de structures temporaires en s’appuyant sur un modèle en trois dimensions (système CUPLOCK) à travers une analyse numérique non linéaire géométrique et matérielle. La première partie du mémoire présente les différents éléments qui constituent les tours d’étaiement ainsi que leurs principales caractéristiques géométriques et mécaniques. L’accent est mis notamment sur les normes EN 12812, EN 12813 et NF P 93 550 qui précisent les charges à prendre en compte lors de la conception, mais aussi les imperfections géométriques et les essais nécessaires pour déterminer les caractéristiques de la structure et de ses différents composants. La deuxième partie concerne la modélisation de ces structures. Dans un premier temps, le calcul non linéaire est présenté. Il s’appuie sur le logiciel ABAQUS. Dans un deuxième temps, nous décrivons les différentes lois retenues pour décrire le comportement du matériau ainsi que celles utilisées pour modéliser la semi rigidité des assemblages. Dans un troisième temps, les différentes simulations retenues sont expliquées. Dans la troisième et dernière partie de ce travail, nous présentons les résultats des différentes configurations étudiées. Une interprétation des courbes force-déplacement, des charges maximales et des rigidités des différents modèles est réalisée.

Mots-clés Construction métallique - Structures temporaires - Tour d’étaiement - Normes - Calculs non linéaires - Assemblages semi-rigides

LNEC - Laboratório Nacional de Engenharia Civil - Lisbonne (Portugal), sous la direction de António Manuel BAPTISTA, Dr., Ing., chargé de recherche au LNEC, Travail supporté conjointement par le LNEC et par le programme Erasmus de la Communauté Européenne.

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MARQUAGE

DES CONSTRUCTIONS MODULAIRES Clément ROUGIER

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé -

Depuis le 19 juin 2009, les fabricants de constructions modulaires ne peuvent plus mettre sur le marché de nouveaux modules destinés à la location sans le marquage CE. Il faut savoir que jusqu’à présent, aucune réglementation n’était imposée aux constructions modulaires et les modules étaient dimensionnés selon l’expérience des entreprises. La nouvelle réglementation vise à recadrer ce type de construction vis-à-vis des normes en vigueur. Cependant les modules déjà mis sur le marché avant la date butoir restent commercialisables jusqu’au 31 décembre 2010. Les documents de référence pour cette certification sont l’ETAG 23, l’Arrêté du 29 Octobre 2007 et la Directive Produit de la Construction 89/106/CEE. L’exigence obligatoire porte sur l’aspect structurel. En effet, il est indispensable de valider la résistance mécanique et la stabilité des modules pour différentes configurations, telles que des structures multiétagées. A cela s’ajoute des exigences optionnelles telles que la thermique ou la tenue au feu par exemple. Cette étude est la continuité de celle menée par Alexandre Peraud en 2009. Elle porte sur l’étude de module de dimension 6,0 x 2,5 x 3,0 m (L x l x h). Son travail a consisté en la vérification d’un ensemble de modules pouvant aller jusqu’au R+2 pour une implantation à Clermont-Ferrand. Cette seconde étude a pour but de définir les zones d’utilisation des modules existants et de les renforcer si nécessaire. Selon la NF EN 1991 parties 1-3 et 1-4, certaines zones seront écartées en fonction de contraintes commerciales, le but n’étant pas de construire un « super » module validant tous les cas extrêmes mais de donner les capacités maximales des modules existants. Pour cela, la majeure partie de cette étude s’est basée sur l’étude de la structure acier des modules selon la NF EN 1993 parties 1-1,1-3 et 1-5. Si pour le plancher, traverse et longeron compris, les calculs ont validés les sections mises en œuvre cela n’a pas été le cas pour les poteaux et la toiture. Ainsi, des altitudes limites d’utilisation des pannes ont été définies en fonction de leur entraxe. Les longerons supérieurs anciennement en profilé spécial formant chéneau se sont avérés insuffisants et seront désormais composé de tubes rectangulaires 160x80x3. Les traverses supérieures ont été conservées en profilé spécial formant chéneau. Il s’avère que ce sont les points sensibles des modules. Une fois les éléments dimensionnés et donc le poids de nos modules définis, une étude de l’équilibre statique du bâtiment a été menée afin d’imposer ou non l’utilisation d’ancrage ou de butée pour la bonne tenue de l’ensemble. La thermique du bâtiment et l’acoustique ont également été abordés dans cette étude afin de valider et d’améliorer les résultats de l’étude précédente. La thermique étant sans contexte un des enjeux et un des futurs problèmes de la construction modulaire de part la limitation des gabarits de transport routier. Mots-clés Marquage CE – structure acier – assemblage soudé – profilé mince – formage à froid BCM Rue Robert Schuman Ŕ 63500 ISSOIRE Travaux dirigés par M. Olivier CASTANIE Ŕ Directeur

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CONCEPTION ET GESTION DU BÂTI

Emilie BAUDO Développement d’une stratégie énergétique de rénovation du patrimoine. Audrey SUGIER Le monitoring des consommations d’énergie et des conditions de confort intérieur pour déterminer la performance thermique et le confort d’usage effectif des logements.

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DÉVELOPPEMENT D’UNE STRATÉGIE ENERGÉTIQUE DE RÉNOVATION DU PATRIMOINE Emilie BAUDO Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Depuis quelques années, le Développement Durable est devenu un facteur clef dans l’élaboration de projets et la gestion du patrimoine du Génie Civil. La rénovation thermique des bâtiments, chantier prioritaire du Grenelle de l’Environnement, est l’exemple le plus probant de cette prise de conscience et de la démarche qui en découle. Le secteur du bâtiment représente le plus gros consommateur d’énergie en France (plus de 40 % de l’énergie totale) et ne génère pas moins de 123 millions de tonnes de CO2 par an (soit plus de 25 % des émissions nationales). Le Grenelle a fixé un objectif simple : réduire les consommations d’énergie du parc immobilier existant d’au moins 38 % d’ici 2020. Pour répondre à ces attentes, l’Etat et le Mouvement HLM ont entamé, depuis avril 2009, la rénovation thermique des 800 000 logements les moins performants du patrimoine locatif social. Des travaux sont engagés sur les logements présentant des consommations supérieures à 230 kWhEP/m²/an pour les amener à une valeur inférieure à 150 kWhEP/m²/an. Des solutions, pour la plupart connues et non complexes techniquement, ont été identifiées, afin de parvenir aux buts escomptés : isolation de la toiture et des murs, changement des fenêtres, ventilation modulée, mise en place de chaudières performantes, chauffage et production d’eau chaude par des énergies renouvelables… Polygone, entreprise sociale de l’habitat, basée à Aurillac, possède un patrimoine de logements locatifs (plus de 50 % en logement individuel) âgé d’une quinzaine d’années réparti dans 5 départements (zones climatiques peu favorables). La consommation en énergie primaire pour ce patrimoine est de 250 kWh/m²/an. Or, à l’échelle nationale, elle se situe pour le parc locatif aux environs de 170 kWh/m²/an et de 240 kWh/m²/an pour l’ensemble du parc résidentiel. C’est dans ce contexte si particulier et afin de respecter les engagements pris lors de la Convention sur la mise en œuvre du programme d’amélioration de la performance énergétique de 800 000 logements sociaux de février 2009, que Polygone souhaite développer, à travers ce stage, une stratégie énergétique de rénovation de son patrimoine. La première étape consiste à segmenter le patrimoine selon sa typologie, sa classe DPE et son mode de chauffage. De plus, afin d’aider la mise en place de la politique de rénovation, des outils informatiques, précis et approximatifs, déterminant les principales caractéristiques thermiques (consommations, Ubat et Ubat,ref) sont développés. Enfin, des scénarios de rénovation, pour chaque segment du parc, sont implémentés en tenant compte de leur efficacité, de leur rentabilité et du respect des exigences du Grenelle de l’environnement et des principes du développement durable. Mots-clés Logements sociaux – Développement Durable – Energie - Consommation Rénovation thermique POLYGONE 1, Avenue Georges Pompidou - B.P. 705 Ŕ 15007 Aurillac Cedex Travaux dirigés par M. Jérôme LAIR Ŕ Ingénieur chargé d’affaires

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LE MONITORING DES CONSOMMATIONS D’ENERGIE ET DES CONDITIONS DE CONFORT INTERIEUR POUR DETERMINER LA PERFORMANCE THERMIQUE ET LE CONFORT D’USAGE EFFECTIF DES LOGEMENTS Audrey SUGIER Polytech’Clermont- Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Dans un contexte de Développement Durable, l’Ophis a engagé la construction de plusieurs programmes de logements neufs avec des objectifs de performance énergétique supérieurs aux exigences de la Règlementation Thermique 2005. Ces logements seront soumis aux différentes labellisations telles que HPE (haute performance énergétique), THPE (très haute performance énergétique), BBC (bâtiment basse consommation) et Passif. Ces projets anticipent les RT futures, telles que projetées par le grenelle de l’environnement, en retenant des exigences de performances élevées. Ils constituent des novations pour la société qui, à ce titre, examine avec attention les conditions de leurs réalisations et souhaite notamment confronter leurs performances réelles aux différentes solutions techniques employées et aux surcoûts de construction. L’objectif premier de ce monitoring est centré sur l’évaluation de la performance thermique des bâtiments ; son second objectif est de mettre en œuvre des dispositifs de contrôle du confort et de la qualité de l’air intérieur. Dans le cadre de ce projet, un cahier des charges a été élaboré pour définir les objectifs du monitoring, les caractéristiques techniques des dispositifs de mesures ainsi que les plans les repérant, les analyses des données transférées à l’Ophis et leur exploitation sous format graphique. Différentes échelles de temps seront établies allant de la journée à l’année, afin de comparer la consommation réelle en énergie primaire en kWh/an/m² à celle prévue par les calculs thermiques théoriques. Si ces dernières sont semblables, alors la performance thermique effective est atteinte. Par contre, si la consommation réelle en énergie primaire est supérieure à la consommation théorique, nous essaierons de comprendre ces phénomènes de fluctuations en faisant des corrélations avec les conditions météorologiques extérieures, avec les débits d’extraction d’air, le comportement des habitants via la régulation du chauffage… Ces phénomènes pouvant être dus soit à des défauts de conception et/ou de réalisation, soit au comportement des occupants non soucieux de leurs consommations, des solutions devront être mises en œuvre pour les corriger. Celles-ci pourront être par exemple, la réalisation de travaux correctifs et/ou la définition de stratégies de sensibilisation des habitants aux économies d’énergie. Mots-clés Réglementation thermique – Développement durable – Confort intérieur thermique – Appareils de mesures– Théorique/Réel – Suivi des consommations OPHIS PUY-DE-DOME 32 rue de Blanzat 63028 CLERMONT-FERRAND Cedex 2 Travaux dirigés par M. André PIEUCHOT Ŕ Chargé de missions

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DEVELOPPEMENT DURABLE

Quentin BERCHER Mise au point d’une méthode d’automatisation d’AMDEC. Delphine GOUDOUNESQUE L’impact du développement durable sur l’architecture des maisons individuelles Erwann MIGNOT La réhabilitation énergétique des logements collectifs. Julie NOEL Analyse de cycle de vie des matériaux. Un outil technico-commercial. Sylvestre PAQUIER-KERN Réalisation d’un plan d’inspection de bâtiment.

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MISE AU POINT D’UNE MÉTHODE D’AUTOMATISATION D’AMDEC Quentin BERCHER Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Le développement « durable » est une notion désormais présente dans tous les domaines d’activités. Dans le contexte de la construction, cela se traduit par la volonté d’une meilleure prise en compte des impacts environnementaux, économiques et sociaux des ouvrages sur l’ensemble de leur vie en œuvre. Ainsi, la prise en compte de la durée de vie des systèmes constructifs apparait comme nécessaire puisqu’elle intervient au dénominateur de tout critère environnemental. Ceci a pour objectif d’optimiser l’exploitation et la maintenance des ouvrages, mais aussi d’assurer dès la conception une meilleure évolution des ouvrages dans le temps. Ainsi, la division Environnement du C.S.T.B. développe depuis plusieurs années des outils visant à améliorer la caractérisation de la durabilité des produits de construction. Ces outils sont basés sur la méthode AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance de leurs Effets et de leurs Criticités) et la méthode des facteurs adaptées au domaine de la construction par J. LAIR puis A. TALON. L’AMDEC permet l’identification et la caractérisation des phénomènes et des scénarios de dégradation, mais cette méthode est longue et fastidieuse à mener « manuellement ». L’automatisation de cette méthode a pour objectif d’en faciliter l’utilisation par des personnes n’en étant pas experts. Un outil, appelé CPAO (Conception Pérenne Assisté par Ordinateur), fut établi en 2007, mais il s’avéra, après divers tests effectués, que le modèle utilisé ne donne pas systématiquement des résultats cohérents. Actuellement, M. BAZZANA poursuit ce travail en développant un nouveau modèle d’automatisation de la méthode permettant l’élaboration de CPAO II. L’objet de ce mémoire s’inscrit dans le cadre de la thèse de M. BAZZANA. Tout d’abord, une étude bibliographique a été réalisée, portant sur les capteurs photovoltaïques, la méthode AMDEC puis les agents environnementaux et les dégradations s’appliquant au domaine de la construction. Ces recherches ont ensuite été reprises par la suite, pour les travaux de mise au point de la méthode d’automatisation d’AMDEC. Les travaux ont consisté, dans un premier temps, à enrichir les différentes classes de la base de données de l’outil à partir de la base utilisée dans l’ancien modèle ainsi que de recherches bibliographiques. Dans un deuxième temps, les travaux se sont portés sur l’évaluation des fonctionnalités du modèle proposé. Ceci a permis de définir les capacités, de celui-ci, à représenter des phénomènes et des fonctions utilisés par la méthode AMDEC (produits, environnements, phénomènes de défaillance, etc.). Puis, à des fins de validation autant que d’illustration, ce modèle a été implémenté dans le cas d’un capteur photovoltaïque. Pour cela, l’étude s’est appuyée sur le projet DUREEE pour la réalisation de l’analyse du système et la validation du modèle de CPAO II, par comparaison des résultats.

Mots-clés Bâtiment – durabilité – AMDEC – base de données – phénomène de dégradation – capteur photovoltaïque CSTB Ŕ Centre Scientifique et Technique du Bâtiment Ŕ Département Développement Durable 24, rue Joseph Fourrier Ŕ 38400 Saint-Martin-d’Hères - GRENOBLE Travaux dirigés par J. CHORIER, ingénieur d’études et de recherche au CSTB et M. BAZZANA, doctorant au CSTB

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L’IMPACT DU DÉVELOPPEMENT DURABLE SUR L’ARCHITECTURE DES MAISONS INDIVIDUELLES Delphine GOUDOUNESQUE Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2009 - Résumé A l’heure actuelle où l’on parle de plus en plus d’écologie, de développement durable, d’énergies renouvelables, de nombreux domaines prennent de l’avance pour respecter les dispositifs mis en place par le Grenelle de l’Environnement. Le monde du bâtiment est particulièrement concerné car il est l’un des plus pollueurs et contestés en termes de rejet de CO2, de créations de déchets ou bien encore de nuisances sonores et visuelles. Ces nouveaux objectifs, accompagnés d’un changement progressif mais certain des mentalités et donc des clients, conduit les constructeurs de maisons individuelles à étudier de nouvelles perspectives de marché. Au-delà du titre de ‘pavillonneurs’, les constructeurs sont amenés à repenser l’architecture de leurs maisons et donc de nouvelles techniques, tout en restant dans les prix du marché. Les maisons bioclimatiques se sont donc révélées être une orientation conforme, aussi bien aux niveaux architectural que technique et enfin économique. L’architecture bioclimatique n’est pas récente puisque l’on retrouve ses principes dans les architectures vernaculaires notamment. Elle consiste à construire et à vivre avec le climat et non contre lui. La finalité d’une telle architecture est le confort des occupants et la réduction des besoins de chauffage, grâce à l’adéquation entre le climat, l’habitat et les occupants. Il est alors nécessaire de tenir compte de plusieurs paramètres pour concevoir des maisons bioclimatiques. Le premier et essentiel est la connaissance de la région et de l’environnement proches de la parcelle où la construction va s’implanter. Bien connaître le climat comme les vents dominants, la pluviométrie ou encore l’ensoleillement et la course du soleil sont des éléments primordiaux pour optimiser la conception. On peut alors implanter la maison en fonction de l’orientation préférentielle, déterminer une forme originale et compact sans oublier l’organisation intérieure des pièces. Cependant, dans des régions assez conservatrices comme le Limousin et l’Auvergne, le développement d’une nouvelle gamme de maisons doit être étudié en profondeur. Il est nécessaire de bien connaître les Plans Locaux d’Urbanisme pour développer une architecture originale mais raisonnée. La conception passe également par l’étude approfondie des paramètres du climat local, et bien évidemment il faut tenir compte des attentes et des mentalités des clients en termes de développement durable, d’architecture, de fonctionnalités et de budget. Suite à l’étude de ces divers paramètres, une formation des commerciaux sera mise en place, ainsi qu’une sensibilisation de la clientèle grâce à une communication étudiée et préparée à l’avance. La perspective sera, par la suite, l’étude et la création d’un éco-quartier. Mots-clés Développement durable – PLU- architecture bioclimatique – connaissance de l’environnement - conforts des occupants – attente des clients - développement commercial et communication Maisons BATIDUR 34 Avenue de la Libération 87 000 Limoges Travaux tuteurés par M. Thierry HUBERT Ŕ PDG de l’entreprise

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LA RÉHABILITATION ÉNERGÉTIQUE DES LOGEMENTS COLLECTIFS Erwann MIGNOT Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Juillet 2009 - Résumé Avec les fortes considérations d'économie d'énergie et de gestion du foncier, la rénovation énergétique est au centre des préoccupations. Dans ce contexte l’objet du projet est de fournir un ensemble de solutions techniques pour la rénovation des logements collectifs. Sont visés ici les bâtiments de logements sociaux des années 60/70 qui n'ont pas fait l'objet d'une réhabilitation thermique ou insuffisante depuis leur construction. Pour les bailleurs, c'est aujourd’hui dans le cadre d'une réhabilitation « d'entretien » du parc que l'effort supplémentaire sur la performance énergétique est mené. L'objectif de l’étude est d’inverser cette tendance en faisant prendre conscience aux bailleurs sociaux de leur intérêt à lancer des opérations de rénovation énergétique pour la pérennisation de leur patrimoine et l’amélioration des conditions sanitaires et de confort des locataires. Le marché de la réhabilitation énergétique est vaste et la réglementation thermique de plus en plus exigeante. C’est pourquoi les différents acteurs de la construction ont lancé des pistes de réflexion et le développement d’outil afin de se doter des compétences pour répondre à cet enjeu. L’outil développé au sein de DV Construction se présentera sous forme de fiches technico-économiques synthétiques. Ces fiches seront destinées au service commercial comme support de prospection. A chaque fiche correspondra un bouquet de solutions testé et retenu pour sa pertinence. Tous les niveaux de performance seront évalués, de la RT au BBC. Les solutions se veulent applicables à n’importe quel bâtiment de logement social selon la zone climatique et seront une première base pour l’étude technique qui suivra. Pour valider ces bouquets de solutions, l'étude s'appuie sur un modèle qui présente une configuration et des caractéristiques typiques des logements collectifs des années 60/70. La modélisation est réalisée sous Clima Win, logiciel de calcul thermique réglementaire validé par le CSTB. Le modèle permet de tester les solutions, de les optimiser et de valider leur adéquation aux exigences réglementaires. Les bouquets de solutions sont testés pour trois niveaux de performance (réglementaire, HPE rénov, BBC rénov), et sont la combinaison de quatre paramètres (isolation, menuiserie, système de chauffage, système de ventilation). L’approche itérative de la simulation permet de comprendre l’interaction entre les différents paramètres et donc d’optimiser les solutions. De plus ces bouquets de solutions offrent en première approximation un ensemble de propositions validées par le calcul thermique. En revanche les consommations calculées étant conventionnelles il n’est pas possible de s’engager sur la consommation finale, une étude de simulation thermique dynamique serait nécessaire. Enfin les différents bouquets de solutions retenus sont chiffrés. Mots-clés Réhabilitation énergétique - logements collectifs - réglementation thermique pour l’existant calcul thermique - performance énergétique - BBC rénov DV Construction Direction Technique & Direction Construction Durable Siège social Bordeaux Le Séville - 22, avenue Pythagore BP 40034 - 33702 Mérignac Cedex Travaux dirigés par M. Hervé JOBY Ŕ Responsable service fluides et M. Laurent VANDENESCH Ŕ Ingénieur Construction Durable

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ANALYSE DE CYCLE DE VIE DES MATERIAUX UN OUTIL TECHNICO-COMMERCIAL Julie NOEL Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Le secteur de la construction représente annuellement 44% de la consommation d’énergie totale française, 20% des émissions de gaz à effet de serre et génèrent 40% des déchets mondiaux. Réduire ces impacts est une préoccupation majeure dans ce secteur. Les groupes sont confrontés à répondre à un nombre croissant d’appels d’offre s’inscrivant dans une démarche de qualité environnementale. Ceux-ci exigent une prise en compte de l’environnement aussi bien au niveau conception qu’au niveau réalisation. Cette tendance deviendra une obligation dans les prochaines années par l’intermédiaire des objectifs proposés par le Grenelle de l’Environnement. Dès 2012, tous les bâtiments seront des Bâtiments à Basse Consommation (BBC) et à énergie positive dès 2020. La prise en compte de l’environnement dans la construction est progressive et est aujourd’hui fortement valorisée au moyen de labels énergétiques. Cependant l’attribution des labels énergétiques n’est effective qu’au complément de certification de qualité environnementale (démarche HQE). La prise en compte de l’environnement est donc de plus en plus importante. Ces impacts environnementaux sont quantifiés par des outils d’Analyse de Cycle de Vie (ACV). Il existe notamment EQUER, développé par VINCI et l’Ecole de Mines de Paris. Il est l’outil le plus utilisé en France, puisqu’il intègre une simulation thermodynamique pour approcher au mieux les impacts émis lors de la phase utilisation, notamment pour les besoins énergétiques du bâtiment. Une trentaine d’outils d’analyse de cycle de vie existent dans le monde, souvent méconnus en France. Les outils d’analyse de cycle de vie font tous appel à des bases de données d’impacts environnementaux. Une veille technologique, une analyse critique de ces différentes bases et outils à travers le monde est nécessaire, objet de la première partie de ce mémoire. A l’heure actuelle, la seule base de données qui existe en France est celle de l’INIES. Elle regroupe les Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires (FDES). Ces fiches indiquent les impacts environnementaux des matériaux de la construction. Pour les valoriser, la cible 2 de la démarche HQE impose de fournir un certain nombre de ces fiches. Les opérationnels sont donc confrontés à la quête de ces FDES pour répondre favorablement à cette cible. La deuxième partie de ce mémoire présente le cahier de charges de l’outil technicocommercial créé. Cet outil permet de déterminer le meilleur choix constructif selon 3 critères : la performance environnementale, la performance technique et l’aspect économique. Le but fut d’utiliser les Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires comme données d’entrée. Cet outil est simple à utiliser pour ainsi être accessible aux filiales du groupe. Mots-clés Impacts environnementaux – Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires Analyse de Cycle de Vie – Bases de données ACV – Normes ISO 14040-14044 VINCI CONSTRUCTION FRANCE Direction Qualité Environnement Développement Durable 61 avenue Jules Quentin- 92730 Nanterre Cedex Travaux dirigés par Mme. Nathalie MEHU Ŕ Ingénieur construction durable

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RÉALISATION D’UN PLAN D’INSPECTION DE BÂTIMENT Sylvestre PAQUIER-KERN Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Septembre 2010

- Résumé La maintenance et l’entretien représentent 75 % du coût d’un bâtiment à l’échelle de sa vie. L’enveloppe du bâtiment (façades et toitures) constitue à elle seule la moitié de ce montant. Les gestionnaires de parcs immobiliers cherchent évidemment à minimiser les coûts de maintenance de leurs bâtiments tout en maintenant ceux-ci dans des conditions sécuritaires et performantes pendant leur durée de vie. Le problème principal est qu’à ce jour la gestion de maintenance est quasi nulle et que les gestionnaires disposent de très peu d’outils pour s’organiser. Le projet Building Maintenance Management (BMM) a donc été lancé pour fournir aux gestionnaires des informations qui faciliteraient leur gestion, notamment la planification, en s’adaptant aux différentes stratégies de maintenance des façades de bâtiment. Une des étapes les plus importantes pour s’assurer qu’un bâtiment est dans un état performant et sécuritaire est de connaitre l’état de ses composants. Ceci est déterminé grâce à une l’inspection du bâtiment pendant laquelle des informations cruciales sur l’état des composants de l’enveloppe sont obtenues suite à une investigation rigoureuse. Toutefois, cette inspection est particulièrement fastidieuse et coûteuse en temps et en argent. Dans l’idéal, un gestionnaire souhaiterait obtenir la plus grande quantité d'informations utiles sur l'état des éléments tout en ayant un coût d’'inspection faible, ce qui signifie une courte durée. Ce rapport traite de la planification de la maintenance des bâtiments et notamment de leurs inspections, il se divise en deux parties : la première partie fournit des informations générales sur l'entretien et les inspections de certains types de façades, ainsi que sur les modes de dégradation des principaux éléments des constructions ; la deuxième partie fournit un plan détaillé pour l'inspection d'un bâtiment spécifique situé à Ottawa. Le but n'était pas de fournir des informations sur l'état du bâtiment en tant que tel, mais d’indiquer où et à quelle fréquence les inspections doivent être faites. L'approche décrite dans le présent rapport a été de déterminer les composants de chaque type de façade, d'étudier ensuite la dégradation attendue de ces composants (et de leurs matériaux) en fonction des charges climatiques auxquelles ils sont soumis.

Mots-clés Maintenance de bâtiment –Inspection d’enveloppe – Modes de dégradation Conditions climatiques – Modèles de dégradation CONSEIL NATIONAL DE RECHERCHES CANADA INSTITUT DE RECHERCHE EN CONSTRUCTION Programme enveloppe et structure du bâtiment 1200 chemin Montréal, Ottawa, ON, Canada, K1A 0R6 Travaux dirigés par Dr. Michael A.LACASSE Ŕ Agent de recherches supérieur

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MATERIAUX Josselin PEREZ Détection par ultrasons des vides d’injection dans les gaines des câbles de post-tension simulation numérique. Julien PLASSE Etude des états de surface des parements en mortier.

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DÉTECTION PAR ULTRASONS DES VIDES D’INJECTION DANS LES GAINES DES CÂBLES DE POST-TENSION SIMULATION NUMÉRIQUE Josselin PEREZ Polytech’Clermont-Ferrand- Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juillet 2010

- Résumé -

Le parc de ponts précontraints par post-tension au Canada est très important. Ces ponts sont réalisés à l’aide de câbles en acier qui sont mis en place dans des gaines en acier ou en plastique. Le plus souvent ces gaines sont injectées au coulis de ciment pour assurer une protection adéquate des armatures de précontrainte. Cependant la combinaison d’une mauvaise injection de coulis, des conditions hivernales rudes et de l’emploi massif des sels de déverglaçage amplifie les dégradations de ces ponts. Les zones mal ou non injectées sont des points faibles où la corrosion des câbles est favorisée, entrainant une diminution de la capacité portante et à terme la ruine de l’ouvrage. Ainsi pour palier ces problèmes, l’utilisation de méthodes d’auscultation non destructives, en particulier l’impact-écho, pour localiser les zones mal injectées, devient indispensable avec le vieillissement de ce parc. L’objectif de l’étude est de déterminer les possibilités et les limites de la méthode de l’impactécho dans la détection de ces vides d’injection des gaines de câbles de post-tension. Le projet a consisté à étudier par simulation numérique la réflexion des ondes ultrasonores lors de leurs propagations à travers un élément de structure précontrainte. Ces simulations ont été faites à l’aide du logiciel Comsol Multiphysics, en lien avec Matlab pour le traitement des données obtenues, le but étant de déterminer l’influence de paramètres tels la nature du remplissage de la gaine, son diamètre et sa position au sein de la dalle sur la réponse d’une structure. L’étude a été décomposée en deux parties. La première concerne des cas simples où la précontrainte est modélisée en tant que simple trou. La deuxième partie concerne des cas plus proche de la réalité. Il s’agit par exemple d’étudier l’effet du pourcentage des vides et l’influence de l’orientation de l’interface acier/coulis et acier/air à l’intérieur de la gaine.

Mots-clés Simulation numérique – Comsol Multiphysics – Impact-écho – Béton précontraint – Détection de vides UNIVERSITE DE SHERBROOKE 2500 Boulevard de l’université J1K 2R1 Sherbrooke, Québec, Canada Travaux dirigés par Jamal RHAZI, Professeur associé, Département Génie Civil

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ÉTUDE DES ÉTATS DE SURFACE DES PAREMENTS EN MORTIER Julien PLASSE

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’étude de l’état de surface des parements est liée à l’esthétisme du parement qui se caractérise par l’uniformité de la teinte, la rugosité ou le taux de bullage. De nombreuses normes existent pour définir les états de surface des mortiers (La norme P 18-503 « Surfaces et parements de béton » en France, la norme Hus AMA 98 en Suède, ou encore la norme anglaise BS 8110 « Structural use of concrete ».) Dans ce domaine, même si l’expertise par un professionnel reste la plus répandue, diverses méthodes de mesure (laser, microscopie, …) sont utilisées. Cependant très peu de méthodes traitent des états de surfaces des parements en fonction de caractéristiques du mortier, notamment à partir des caractéristiques rhéologiques, ce qui justement est le thème de notre étude. L’objectif premier de nos investigations est de relier les caractéristiques rhéologiques à la qualité de l’état de surface des mortiers en cherchant à identifier les problèmes techniques lors de la réalisation des parements (ségrégation, ressuage, coulage des parements) à l’origine de certaines des imperfections observées. Seul le bullage sur les parois des parements a été quantifié en fonction de la viscosité et du seuil de cisaillement du mortier. La quantification du bullage a été réalisée à l’aide d’une méthode développée qui utilise un microscope et un objectif. Le traitement des images obtenues est ensuite réalisé à l’aide d’un logiciel d’analyse d’image. Par ailleurs, nous présentons une étude pour mettre en évidence la corrélation entre les tests usuels de maniabilité des mortiers tels que le mini-cône, la plaque de Lombardi ou encore le cône de Marsh et les caractéristiques rhéologiques intrinsèques du mortier mesurées a l’aide d’un rhéomètre. Il s’agit ici d’identifier le bullage extérieur d’u mortier en fonction des résultats donnés par ces tests. Ainsi l’utilisation d’un rhéomètre de laboratoire inadapté au chantier et qui demande du temps et de la technicité, n’est plus obligatoire pour prédire le bullage.

Mots-clés Mortier-Parement -Rhéologie-Etat de surface-Bullage QUEEN’S UNIVERSITY OF BELFAST United Kingdom Travaux dirigés par M. SONEBI

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MECANIQUE DES SOLS ET INFRASTRUCTURES Sylvain BRUN Réévaluation de l’analyse sismique pour le barrage de Raico au sud du Chili par une approche déterministe. Romain CHAPELET Renforcement de chaussées par géosynthétiques alvéolaires Frédéric CHARRET Contrôle de compactage des barrages de résidus miniers – Méthode cinq points Charlène CHOUMIL Etude de l’effet de site et son application à la ville de Mendoza Pierre CONSTANTIN Modélisation de l’incrément de poussée dû au séisme derrière une paroi souple : différentes approches et règles de conception. Simon DELAIR Evaluation de l’effet éolien sur les barrages de résidus miniers à partir de mesures in-situ. Esteban ESCOBAR VALENCIA Mise au point du panda 3 ® : Déterminisation des paramètres rhéologiques du sol. Guillaume GAILLARD Protection des géomembranes contre les sollicitations de poinçonnement dans les installations de stockage par déchets. Fabrice GONNEAU Les inclusions rigides. Richard HEYRAUD Mise au point et détermination de la réponse d’un système dynamique pour l’évaluation de la portance d’une structure ferroviaire. Dhanusha KALTHIRKAMESWARAN Etude de comportement d’une tranchée périphérique lors d’un affaissement du terrain. Frédéric LEBLOND Etude du contrôle des sols traités au moyen du Panda et de la plaque dynamique légère. Mahmoud LHROMARI Auscultation des tunnels EMISOR oriente et Rio de la compania dans la vallée de Mexico. Daniel LLANCA VARGAS Méthodologie de diagnostic des tunnels et ouvrages souterrains en service. Mathieu MORGON Renforcement de sols par inclusions rigides : étude du transfert de charge dans le matelas de répartition. Aubry PALOUZIER Maîtrise des déviations de forage en parois moulées. Abdoulaye SOUAIBOU IDRISSOU Contrôle au pénétromètre dynamique léger Panda des sols traités à la chaux. Mathieu VALADIE Estimation des paramètres de comportement des sols latéritiques à partir d’essais de pénétration en place.

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RÉÉVALUATION DE L’ANALYSE SISMIQUE POUR LE BARRAGE DE RALCO AU SUD DU CHILI PAR UNE APPROCHE DÉTERMINISTE Sylvain BRUN

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – septembre 2010

- Résumé Les Andes centrales et méridionales d’Argentine et du Chili sont la source de nombreuses rivières importantes, celles-ci possèdent des caractéristiques hydrauliques qui les rendent potentiellement exploitables pour l’irrigation et la production hydro-électrique. Depuis des décennies, de multiples projets d’aménagement hydraulique émergent dans cette région, connue pour son intense activité d’un point de vue sismique et tectonique, car elle est soumise à la subduction de la plaque océanique Nazca sous la plaque continentale SudAméricaine. Le récent barrage de Ralco a été construit sur la partie haute de la rivière Bio-Bio au sud du Chili. Une de ses principales caractéristiques est qu’il est très proche de la zone de rupture du plus grand séisme survenu sur terre, le Grand Valdivia de 1960 (Mw = 9,5). Les épicentres des séismes chiliens les plus destructeurs, comme le Chillán de 1939 (Ms = 8.3) et le Grand Maule du 27 février 2010 (Mw = 8,8), sont tous deux situés dans un rayon de 300 kilomètres autour du site de Ralco. Malgré le très grand risque sismique de la région, les accélérations de pointes du sol (APS) associées au Séisme Maximal de Dimensionnement (SMD) et au Séisme de Base d’Exploitation (SBE), sont de l’ordre de 0,28g et 0,18g respectivement. Un tel niveau d’accélération (0,18g – 0,28g) est donné comme référence (publication de l’ICOLD) pour des pays à sismicité et risque sismique faible (tels que le Royaume-Uni ou l’Autriche). Le principal but de ce travail est de refaire une analyse sismique de la zone par une approche déterministe (Deterministic Seismic Hazard Analysis, DSHA en anglais) pour évaluer le niveau de risque réel auquel est soumis le barrage. La méthode DSHA va évaluer l’apport sismique de différentes types de sources : les « points sismiques » (grands séismes historiques), « l’activité sismique locale » (données mesurées localement par des sismogrammes), et enfin les « sources sismiques linéaires » (failles actives) répartis dans un rayon de 300 kilomètres autour du barrage. Une fois définis les scénarios sismiques à l’échelle régionale et locale, et à l’aide de lois d’amortissement, on peut définir l’APS attendue sur le site en provenance de chaque source. Mots-clés Barrage – Ralco – Accélération – Parasismique – Analyse déterministe FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Département Génie Civil Parque San Martin, 5500 Mendoza Ŕ Argentine Travaux dirigés par Dr. Francisco MINGORANCE (FI.UNCuyo) et Dr. Claude BACCONNET (POLYTECH)

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MESURE DE L’INFLUENCE DES PARAMÈTRES DE MISE EN ŒUVRE ET DE COMPRESSIBILITE DANS LE CADRE DE CRÉATION DE CHAUSSÈES RENFORCÉE PAR UN GEOTEXTIL TRIDIMENSIONNEL Romain CHAPELET Polytech ‘Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Août 2010 - Résumé Depuis le début du XXème siècle des prospections ont été effectuées en Amazonie afin de découvrir des gisements de pétrole ou du gaz. Ces différentes exploitations pétrolières ont nécessité la construction de voies de communication fluviale et terrestre dans cette région du Brésil. Or, le sol dans cette région possède des propriétés mécaniques faibles et montre une grande sensibilité à l’eau, engendrant des variations importantes de ses caractéristiques en fonction de l’hygrométrie. Afin de répondre aux problèmes économiques et techniques (approvisionnement, nature du sol), l’utilisation de sols traités à la chaux a été fortement développée, pour la réalisation de voies d’échange. Cependant deux problèmes apparaissent lors de la réalisation de chaussées traitées à la chaux : un problème écologique, impliquant la prise en compte de l’environnement dans les méthodes de construction (pollution de l’environnement par l’apport trop important de matériaux extérieurs au milieu Amazonien) et de déconstruction (remettre en état les anciens lieux d’exploitation). un problème technique, le traitement à la chaux montre des résultats concluants, en ce qui concerne la capacité portante. Cependant la réalisation d’essais à grande échelle montre l’apparition de fissures créant des voies d’eau, celles-ci combinées aux fortes précipitations entraînant une dégradation accélérée de la chaussée. Dans ce contexte, l’utilisation combinée du matériau du site et de géotextile peut s’avérer comme une solution alternative intéressante. En utilisant cette méthode, des travaux, ont déjà montré la possibilité de diviser par 3 l’épaisseur de la couche de forme pour les mêmes caractéristiques. Cette technique permet de diminuer la consommation de matériaux, implique ainsi une réduction du coût et assure aussi la préservation de l’environnement lors de la déconstruction des voies d’accès aux exploitations. Le premier objectif de cette étude est de montrer la faisabilité de cette technique dans la réalisation de routes pour les conditions d’utilisation et de durée de vie de cet ouvrage. Le second objectif est d‘étudier l’influence des différentes paramètres de ce type de construction afin de dimensionner et de définir des méthodes adaptées au choix du géosynthétique en fonction des conditions de mise en œuvre et d’utilisation. Dans la suite de ce rapport, nous essayons de mettre en évidence à partir d’expérimentation et de modélisation l’impact de plusieurs paramètres :  l’étude de l’influence des conditions de mise en œuvre (compactage et teneur en eau) sur les capacités mécaniques du complexe,  l’étude de l’influence du rapport entre les deux modules d’élasticité du complexe géotextile et de la couche de fondation Mots clés Structure routière – géosynthétiques - sol compressible - renforcement LABORATOIRE DE GEOTECHNIQUE DE L’UNIVERSITE NATIONALE DE BRASILIA Campus Universitário Darcy Ribeiro, Brasília - CEP 70910-900 Travaux dirigés par M. José CAMAPUM DE CARVALHO Coordinateur des programmes de post-graduation en géotechnique

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CONTROLE DE COMPACTAGE DES BARRAGES DE RÉSIDUS MINIERS - MÉTHODE CINQ POINTS Frédéric CHARRET Polytech’ Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur Département Génie Civil - Septembre 2010 - Résumé Le Chili est le premier producteur de cuivre avec 36 % de la production mondiale pour l’année 2008, soit 5,6 millions de tonnes de cuivre pur. Parmi les principaux résidus associés à cette production se trouvent les « relaves », ou résidus miniers, avec plusieurs centaines de millions de tonnes à traiter chaque année. Ils sont principalement stockés sous forme de « tranques de relaves » ou barrages de résidus miniers. Ils ont la particularité de tous posséder des propriétés semblables ; aujourd’hui les caractéristiques géotechniques et les sources de variabilité de ces matériaux sont bien identifiées. Ces connaissances permettent d’optimiser le dimensionnement des barrages sans négliger leur stabilité. La construction nécessite aussi un contrôle régulier, en particulier concernant le compactage. Le contrôle de compactage à l’aide de pénétromètres est très utilisé à travers le monde et son application à ces barrages de résidus miniers présente plusieurs intérêts. Les travaux effectués ces dernières années ont permis d’avancer sur une méthode de contrôle de compactage au moyen du PANDA et sur la caractérisation des sables de résidus miniers, le but étant d’arriver à une norme chilienne de contrôle de compactage des digues de résidus miniers. Le premier objectif de ce mémoire est la vérification d’une planche d’essai permettant la calibration in situ du PANDA et du PANDITO, qui est un pénétromètre adapté au contrôle par couche, pour le contrôle de compactage. La première étape est le regroupement et l’analyse statistique des données obtenues sur différentes planches d’essai. La deuxième étape est la création des courbes de contrôles PANDA et PANDITO. Le but est d’associer chaque type de résidus miniers rencontré avec ses courbes de contrôle de compactage. L’étape suivante est la comparaison entre les valeurs du PANDA et celle du PANDITO. Pour finir, la dernière étape se porte sur la validation des courbes de contrôles et l’agrandissement de la base de données sur les « relaves ». Le second objectif est la calibration du PANDA et du PANDITO en laboratoire. La première étape à travers la construction d’un moule de calibration est d’établir une méthodologie pour obtenir une relation entre un pourcentage de compactage optimum proctor et les valeurs caractéristiques du PANDA et du PANDITO. La deuxième étape est l’analyse statistique des valeurs pour la création de courbe de calibration. La troisième étape est de nouveau une comparaison entre les valeurs du PANDA et du PANDITO pour obtenir une corrélation. Pour finir les différents résultats obtenus en laboratoire sont comparés à ceux obtenus in situ. Mots-clés Barrages de résidus miniers – Sables de résidus miniers – PANDA – PANDITO – Contrôle de compactage – Calibration in situ – Calibration en laboratoire – Base de données PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO Escuela de Ingeniería en Construcción Ŕ Grupo de Geotecnia Avenida Brasil 2147 Ŕ Valparaíso Ŕ CHILE Travaux dirigés par Gabriel VILLAVICIENCIO A., Raúl ESPINACE A., Juan PALMA G., Claude BACCONNET

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ÉTUDE DE L’EFFET DE SITE ET SON APPLICATION À LA VILLE DE MENDOZA Charlène CHOUMIL Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – septembre 2010

- Résumé Ŕ L’effet des conditions de site locales sur les mouvements du sol a été démontré depuis de nombreuses années. En effet, la géologie locale et les conditions de sol influent sur l’intensité de la secousse sismique et par conséquent sur les dommages causés. Ces conditions de site se répercutent sur l’amplitude, la fréquence et la durée du déplacement du sol. Les effets ont notamment été démontrés sur deux séismes significatifs : Michoacan à Mexico City en 1985 ( ) et Loma Prieta à San Francisco, Californie en 1989 ( ). L’ampleur des dégâts causés par ces effets de site dépend de la topographie du terrain, des caractéristiques du déplacement d’entrée, de la géométrie et des propriétés des matériaux du sous-sol. Il existe différentes manières d’évaluer l’effet de site. La méthode utilisée dans le présent mémoire consiste en une analyse de la réponse de sol théorique à une dimension. L’objectif de cette étude est de déterminer l’amplification du sol soumis à une secousse sismique. L’étude portera, tout d’abord, sur des cas simples calculés de façon manuelle avec un déplacement d’entrée idéalisé puis calculés sous le logiciel EERA avec, cette fois, une entrée réelle. Elle se poursuivra sur une étude de cas concret de deux sites de la ville de Mendoza à l’aide du logiciel EERA et complémentairement, avec le logiciel SHAKE. Les paramètres principaux influant sur l’effet de site sont le module de cisaillement , la densité , autrement dit la vitesse de propagation des ondes de cisaillement , et le coefficient d’amortissement du sol. L’analyse de la réponse du sol à une dimension consiste à déterminer la fonction de transfert du sol qui donne l’amplification de celui-ci. Nous cherchons ici à obtenir les pics d’amplification c’est-à-dire lorsque la fréquence du séisme est identique à la fréquence propre du sol. L’étude de la réponse du sol à une dimension est applicable pour des sols dont les frontières inter-matériaux sont parallèles. De telles conditions sont acceptables pour une grande partie des problèmes géotechniques. Cependant, dans des cas tels que des surfaces inclinées ou irrégulières ou bien, la présence de structures lourdes ou encastrées, la propagation des ondes à une dimension n’est pas satisfaisante. Une analyse en deux dimensions voire trois dimensions est alors requise. Le but de cette étude est d’apporter une contribution au micro-zonage sismique de la région de Mendoza pour pouvoir ultérieurement utiliser cette base de données dans les codes de construction argentins de la ville. Mots-clés effet de site – propagation des ondes – réponse sismique – sol chargé cycliquement FACULTAD DE INGENIERIA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Département Génie Civil Parque San Martin, 5500 Mendoza Ŕ Argentine Travail dirigé par MSc. Ing. Arnaldo BARCHIESI (FI.UNCuyo) et Dr. Claude BACCONNET (POLYTECH)

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MODÉLISATION DE L’INCRÉMENT DE POUSSÉE DÛ AU SÉISME DERRIÈRE UNE PAROI SOUPLE : DIFFÉRENTES APPROCHES ET RÈGLES DE CONCEPTION Pierre CONSTANTIN Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé -

La vérification des ouvrages de soutènement soumis à des actions sismiques devient actuellement une préoccupation de première importance en Suisse comme dans le reste de l’Europe. La première réglementation française (AFPS, PS92) et la réglementation européenne d’aujourd’hui (EUROCODE 8) définissent des règles de calcul parasismique des soutènements en utilisant un modèle à la rupture. Les autres modèles élaborés dans plusieurs pays confrontés au problème de séisme (USA, Canada, Asie) sont relativement similaires. Dans le cas des murs de soutènements rigides, se calculant en utilisant un modèle à la rupture, les règles de calcul de la réglementation sont à priori bien adaptées. En revanche, dans le cas des parois souples (rideau de palplanches, parois moulées), l’ingénieur n’effectue pas classiquement un calcul à la rupture mais utilise une méthode élastoplastique : la méthode dite des « modules de réaction ». L’objectif du travail présenté dans ce mémoire est de définir le plus précisément possible l’impact de la poussée dûe à un séisme derrière une paroi de soutènement souple. La première partie de l’étude, après avoir redéfini clairement le contexte et les moyens de calcul, s’attache à présenter trois approches de calcul sismique des écrans ainsi que leurs domaines de validité. Une deuxième partie propose une réflexion sur des modes de conception permettant soit de garantir la stabilité de l’ouvrage, soit de limiter ses déformations (ou déplacements) en cas de séisme.

Mots clés Dynamique des sols – soutènements souples - module de réaction - élastoplasticité. GEOS ingénieurs conseils Groupe INGEROP 1, route de l'Aéroport, CP 331, CH-1215 Genève 15 Aéroport Travaux dirigés par Xavier MARCHE

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ÉVALUATION DE L’EFFET ÉOLIEN SUR LES BARRAGES DE RÉSIDUS MINIERS À PARTIR DE MESURES IN-SITU Simon DELAIR Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur Département Génie Civil - Septembre 2010 - Résumé Le Chili est le premier producteur de cuivre avec 36% de production mondiale pour l’année 2008, ce qui représente 5,328 millions de tonnes de cuivre pur. Parmi les principaux résidus associés à cette production se trouvent les « relaves », ou résidus miniers, avec plusieurs centaines de millions de tonnes à traiter chaque année. Ces résidus sont stockés dans des barrages de résidus miniers, appelés aussi « Tranques de relaves ». Un recensement des projets d’exploitation minière effectuée au Chili en 2007 a permis de comptabiliser un total de 867 barrages de résidus miniers, dont 14 % sont en fonctionnement et 86 % à l’abandon. L'érosion peut être classée en deux catégories : l’érosion hydrique causée par l'action de l’eau et l’érosion éolienne causée par le vent. Le phénomène qui nous intéresse à savoir l'érosion éolienne a été principalement étudié par des disciplines telles que l'agronomie et la géomorphologie, chacune avec leurs propres approches. L'érosion éolienne est le phénomène de dégradation du sol sous l'action du vent qui arrache, transporte et dépose des quantités importantes de sol. L'érosion éolienne, comme son nom l'indique, érode les sols ; ainsi, elle enlève de la matière ce qui entraîne des problèmes de stabilité des talus de Tranques de Relaves soumis au vent causant l’usure de la partie supérieure de l’écorce terrestre. Elle se définit comme le détachement et le transport de particules de sol de son emplacement d’origine vers un lieu de dépôt. Dans ce projet, l'hypothèse principale est qu’il est possible de déterminer le volume de sol qui est érodé ou déposé sur un barrage de résidus miniers, dont le vent est la cause, par l’intermédiaire de la méthode des piquets d’érosion. De ce fait, l'objectif général de ce mémoire est d'évaluer l'effet du vent sur les Tranques de Relaves à partir de mesures in-situ. Les deux premiers objectifs spécifiques consistent d’abord à définir l'érosion du vent et ses effets sur les barrages de résidus miniers puis à identifier les différentes conséquences géotechniques. L'érosion éolienne pose un problème structurel, puisque il y a moins de matière pour supporter les charges transmises et un problème d'environnement puisque les particules très légères se déplacent avec le vent et affectent la faune, la flore et les habitants des alentours qui respirent cet air contaminé. Donc, les entreprises qui produisent et traitent les déchets qui peuvent affecter l'environnement doivent respecter certaines règles. Ainsi, la troisième objectif spécifique consiste à analyser les normes en rapport avec l'érosion éolienne sur les barrages de résidus miniers. Celles-ci traitent des différentes considérations à prendre en compte lors de la vie d'un barrage, de sa conception à sa fermeture en passant par l’étape d’exploitation, par rapport à tout ce qui a été mentionné précédemment. Enfin, dans le quatrième et dernier de mes objectifs spécifiques j’évalue l'érosion éolienne sur les barrages de résidus à partir de la méthode des « piquets d’érosion » ; cela sera réalisé par l'intermédiaire du logiciel RockWorks. Mots-clés Barrages de résidus miniers – Erosion éolienne – Mesures in-situ – Conséquences géotechniques – Environnement – Normes – Méthode des piquets d’érosion PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO Escuela de Ingeniería en Construcción Ŕ Grupo de Geotecnia Avenida Brasil 2147 Ŕ Valparaíso Ŕ CHILE Travaux dirigés par : Pamela VALENZUELA T., Juan PALMA G., Raúl ESPINACE A.

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MISE AU POINT DU PANDA 3®: DÉTERMINATION DES PARAMÈTRES RHÉOLOGIQUES DU SOL Esteban ESCOBAR VALENCIA Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme ’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé La croissance urbaine observée dans les pays développés tels que la France conduit l'ingénieur géotechnicien à faire face à deux problèmes : le faible nombre de terrains de qualité, ce qui demande la bonne connaissance du comportement mécanique du sol et de sa variabilité spatiale, - le diagnostic d'ouvrages en service (fondations, tunnels, barrages, voies ferrées…), permettant de déterminer l'interaction sol/structure. Une des solutions consiste à utiliser des codes de calculs basés sur des lois constitutives et alimentés par des paramètres intrinsèques du sol permettant de prédire le comportement de celui-ci vis-à-vis de différentes sollicitations. Ces paramètres sont souvent obtenus par le biais des essais en laboratoire, des essais in-situ et/ou par une approche mixte. -

Parmi les essais géotechniques in-situ les plus couramment utilisés à travers le monde, les pénétromètres dynamiques représentent une part prépondérante. Toutefois, ils ne permettent d’obtenir que quelques informations sur le sol, plus particulièrement la résistance de pointe. De plus, ce sont souvent des appareils qui ont peu évolué et demeurent d’une technicité un peu ancienne. C’est dans ce cadre, et sur la base du pénétromètre Panda®, qu’on assiste aujourd’hui au développement d’un appareil et d’un procédé de mesure permettant de déterminer la courbe charge-enfoncement dynamique en pointe : le Panda 3®. Il s’agit d’enregistrer et de découpler les ondes créées par l’impact du marteau et de calculer la contrainte et la déformation en pointe. Une méthodologie analytique pour l’exploitation de cette courbe permet d’estimer différents paramètres du sol mis en jeu lors de l’enfoncement du cône : la résistance statique et dynamique de pointe, des modules de déformation, la célérité des ondes dans le sol et un coefficient d’amortissement. Le but de ce travail est ainsi de valider le prototype du Panda 3® et de vérifier la reproductibilité et la fiabilité des paramètres obtenus par l’analyse des courbes de chargeenfoncement. Pour cela nous nous sommes appuyés sur une méthodologie expérimentale en pratiquant des essais sur des sols qui ont à priori des comportements mécaniques différents. Ces essais sont menés principalement dans une chambre d’étalonnage en laboratoire mais aussi sur le terrain.

Mots clés reconnaissance de sols – pénétromètre dynamique – propagations des ondes – courbe charge-enfoncement – PANDA 3® - célérité. SOL SOLUTION ZA des Portes de Riom Nord Ŕ BP 178 - 63200 Riom Directeurs de stage : MM.GOURVES ET BENZ NAVARRETE

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PROTECTION DES GÉOMEMBRANES CONTRE LES SOLLICITATIONS DE POINÇONNEMENT DANS LES INSTALLATIONS DE STOCKAGE DE DÉCHETS Guillaume GAILLARD Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé -

Le dispositif d'étanchéité des installations de stockage de déchets est constitué d'une barrière d'argile compactée surmontée éventuellement d'un géosynthétique bentonitique puis d'une géomembrane. En théorie, cette technique permet d'assurer un niveau de protection maximal en évitant le contact entre les éléments polluants et le milieu environnant. Cependant, des défauts de poinçonnement peuvent exister dans la géomembrane, liés à la mise en place de la couche de drainage, puis en service, au poids des déchets sus jacent. Certains géotextiles peuvent alors êtres utilisés pour protéger la géomembrane contre ces effets. Plusieurs solutions empiriques ou analytiques permettant de dimensionner ce géotextile sont disponibles dans la littérature. Cependant, à ce jour, la seule caractéristique autorisant le choix du produit adapté est la masse surfacique, alors que plusieurs études ont déjà montré que cette seule valeur n’était pas suffisante. Le premier objectif de ce travail a alors consisté à obtenir un maximum d'information sur un grand nombre de produit de masse surfacique identique. Pour cela, il a fallu se procurer plusieurs géotextiles différents pour ensuite récupérer ou déterminer une grande diversité de caractéristiques physiques et mécaniques issues d’essais normalisés rapides et facilement reproductibles souvent présent dans les fiches techniques afférentes fournies par les producteurs. Le deuxième objectif de cette étude a été de réaliser des essais d’endommagement plus complexes mais proches des sollicitations de service rencontrées in situ, pour attribuer à chaque géotextile un critère de satisfaction sur sa protection vis-à-vis de ces sollicitations de poinçonnement. La méthodologie développée consiste alors à relier ce critère aux autres caractéristiques et à pouvoir recommander un produit par la seule lecture de sa fiche technique.

Mots-clés Géomembrane – géotextile de protection – géosynthétique bentonitique – poinçonnement – endommagement – dimensionnement CEMAGREF Groupement d’Antony Parc de Tourvoie BP44 Ŕ 92163 Antony Cedex Travaux encadrés par M. Didier CROISSANT

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LES INCLUSIONS RIGIDES Fabrice GONNEAU Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Juillet 2010 - Résumé La technique de renforcement des sols compressibles par inclusions rigides connaît un développement rapide depuis les dix dernières années. Cette technique permet d’améliorer le sol support d’un ouvrage de type remblai, radier ou dallage en augmentant la capacité portante de celui-ci et en réduisant les tassements. L’absence de recommandation laisse aux entreprises certaines libertés. Notre étude doit donc permettre à SAFEGE de proposer une variante mais aussi de valider les travaux effectués par les entreprises. Nous présentons tout d’abord la méthode. Le renforcement par inclusions rigides consiste à la combinaison entre des inclusions, un matelas granulaire de répartition disposé entre les inclusions et l’ouvrage, et le sol compressible. Le complexe inclusion-matelas permet de reprendre tout ou partie de la charge de l’ouvrage et de la transférer en profondeur par frottement latéral et par effort de pointe. Le sol compressible ainsi déchargé engendre des tassements réduits. Les inclusions sont de différentes natures mais on trouve principalement des inclusions rigides de type pieu souvent appelées CMC® (colonnes à module contrôlé) de MENARD ou INSER® de KELLER. Cette amélioration du sol permet de réduire les coûts sur la structure car il n’y a pas de lien entre l’ouvrage et les inclusions, ce qui les distingue ainsi des fondations profondes. L’ouvrage repose au final sur des fondations superficielles. On l’utilise pour renforcer des sols très mous comme les vases ou les argiles. Dans une deuxième partie nous décrivons les étapes relatives au dimensionnement. Celui-ci passe d’abord par une modélisation soit à l’aide des éléments finis soit sous forme analytique avec la méthode de COMBARIEU intégrée dans FOXTA® (TERRASOL). Pour des raisons de temps de calcul, les modèles utilisés sont souvent à deux dimensions et cela nécessite donc des approximations. Ces modélisations permettent de connaitre l’ordre de grandeur des tassements et des efforts en différents points du système. On vérifie ensuite le réseau d’inclusions rigides selon des critères de portance semblables à ceux des fondations profondes (fascicule 62 titre V notamment). La présence des inclusions sous l’ouvrage qui agissent comme des points durs, peut induire un tassement différentiel et un moment parasite dans le dallage ou le radier. Il faut veiller à ce que ce moment n’aboutisse pas à un ferraillage important de l’ouvrage. La troisième partie est consacrée à la phase de réalisation d’un réseau d’inclusions rigides. On distingue les différentes étapes du chantier, les dispositions constructives et les contrôles en cours d’exécution et à la réception. Mots-clés Inclusions rigides – matelas de répartition – transfert de charge – tassement – portance – renforcement de sol – sol compressible – frottement négatif et positif SAFEGE Unité maîtrise d’œuvre Parc de l'Ile 15 r du Port 92000 NANTERRE Travaux dirigés par M. Benjamin JULIEN Ŕ Chef de projet en maîtrise d’œuvre Ŕ et M. Jean-Pierre BECUE Ŕ Directeur d’activité ouvrages hydrauliques et portuaires

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MISE AU POINT ET DÉTERMINATION DE LA REPONSE D’UN SYSTEME DYNAMIQUE POUR L’ÉVALUATION DE LA PORTANCE D’UNE STRUCTURE FERROVIAIRE Richard HEYRAUD Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Cofinancé par l’Union Européenne, un important projet de recherche, INNOTRACK ('Innovative Track Systems', ou systèmes innovants pour la voie), s’est déroulé de 2006 à 2009. Ce projet ; regroupant 33 partenaires dont la SNCF, RFF et le LCPC pour la France, avait pour principal objectif le développement d'une infrastructure à hautes performances (pour des réseaux ferroviaires hautement sollicités) et à un coût aussi économique que possible. Le domaine de la maintenance étant depuis de nombreuses années un enjeu économique primordial pour le réseau ferroviaire, un moyen de mesure en continu de la portance des plates formes ferroviaires a été développé, le ‘Portancemètre ferroviaire’. Ce système, qui reprend le principe de fonctionnement d’un matériel précédemment développé pour la réception des plateformes routières (le Portancemètre routier mlpc®), est un indicateur structurel de voie ferrée classique, significatif de son comportement mécanique sous trafic. Le développement d’un tel système permet de disposer d’un moyen d’analyse des performances mécaniques des voies, en vue d’optimiser leur maintenance, et le cas échéant de caractériser leur aptitude à recevoir un trafic plus intense (en charge à l’essieu ou en vitesse de convoi). Le Portancemètre doit permettre d’identifier préférentiellement les zones présentant un faible niveau de performance pour lesquelles les travaux d’entretien ou de réparation sont nécessaires. Le but principal de cette étude est d’améliorer de manière significative le comportement vibratoire du système jusqu’alors soumis à des bruits mécaniques et électroniques récurrents, limitant de ce fait l’exploitation des signaux fournis par le Portancemètre, signaux destinés à l’étude et l’évaluation de la raideur de la structure ferroviaire étudiée. Plusieurs essais ont été réalisés sur des panneaux de voie avec traverses bois ou béton afin de mettre en évidence les différentes sources de bruits. La réalisation des différentes modifications prédéfinies dans le cahier des charges a permis l’obtention d’un système au comportement vibratoire propre. Le deuxième objectif de cette étude est d’évaluer la réponse du système dynamique afin de déterminer les paramètres de fonctionnements optimaux du Portancemètre. Le système a donc été testé sous différentes configurations de masses, de fréquences et d’amplitudes de sollicitations dynamiques. Ce dernier objectif est complété par la détermination de la zone d’influence du système au sein de la structure porteuse, ainsi que l’étude de la répartition des charges dynamiques à travers les différentes traverses, grâce à une série de capteurs disséminés dans la structure expérimentale spécialement construite pour l’étude. L’enjeu de ce présent mémoire est donc premièrement d’obtenir un indicateur structurel fiable caractérisant de manière représentatif et avéré le comportement mécanique sous trafic d’une structure ferroviaire, et en deuxième lieu de compléter les informations relatives au fonctionnement de ce système (plage d’étude de la raideur, sensibilité, zone d’investigation, répartition des charges, …). Mots-clés INNOTRACK – mesure en continu de la portance – niveau de performance – comportement vibratoire – paramètres de fonctionnements – zone d’investigation CENTRE D’EXPERIMENTATION ROUTIERE Ŕ C.E.T.E. Normandie Centre Chemin de la Poudrière – 76121 Le Grand-Quevilly Travaux dirigés par M.FROUMENTIN Ŕ Section Géotechnique et Matériels de chantier

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ÉTUDE DE COMPORTEMENT D’UNE TRANCHÉE PÉRIPHÉRIQUE LORS D’UN AFFAISSEMENT DU TERRAIN Dhanusha KATHIRKAMESWARAN Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juillet 2010

- Résumé Comme dans tous les pays, la France a aussi exploité les ressources présentes dans les sous-sols en creusant des cavités souterraines. L’existence de ces cavités souterraines peut induire des phénomènes de mouvements de terrain comme des affaissements ou des effondrements à la surface. Ces désordres sont susceptibles de menacer la sécurité des personnes et/ou des biens situés dans les zones des travaux miniers ou de perturber l'utilisation des terrains concernés. Le nombre de bâtiments situés dans ces zones à risque est très important. Il est donc nécessaire de prévoir des techniques de protection capables de réduire les vulnérabilités dans les structures anciennes ou neuves. Ce mémoire traite principalement des techniques de protection pour les constructions situées en zone d’aléa. L’objectif de ce rapport est l’évaluation du comportement de la solution de protection dite tranchée périphérique lors d’un affaissement. La tranchée périphérique consiste à créer une zone d'absorption des déformations autour du bâti, ainsi elle permet de limiter les sollicitations transmises par le sol à la structure. Le travail de recherche est basé sur la modélisation physique 3D à travers un modèle réduit de 3 m*2 m*1 m développé par l’INERIS. Le principal dispositif d’instrumentation s’est porté sur une technique de corrélation d’images numériques à l’aide du logiciel VIC3D permettant de reconstituer la surface 3D de la cuvette d’affaissement et les déplacements entre chaque temps d’acquisition. Pour mieux caractériser l’efficacité de la tranchée périphérique, l’influence de la variabilité de comportement du sol utilisé dans le modèle réduit a été étudiée à l’aide d’un pénétromètre dynamique PANDA® développé par l'entreprise Sol Solution. Une maquette simplifiée d'une maison individuelle à l'échelle 1/40éme et différentes configurations de la tranchée périphérique ont été réalisées pour évaluer l’efficacité de la solution de protection sur la structure lors d’un affaissement de terrain dû à une cavité située à 12 m de profondeur.

Mots-clés Cavité souterraine – Affaissement - Modélisation physique 3D - Modèle réduit - Tranchée périphérique- Technique de protection - Pénétromètre dynamique - Logiciel VIC3D. INERIS, Direction des Risques du Sol et Sous-sol Parc Technologique ALATA - BP2 60550 VERNEUIL EN HALATTE Travaux dirigés par Dr. Matthieu CAUDRON Ingénieur de recherche, chargé d'affaire

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ÉTUDE DU CONTROLE DES SOLS TRAITÈS AU MOYEN DU PANDA ET DE LA PLAQUE DYNAMIQUE LÉGÈRE Frédéric LEBLOND Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Septembre 2010

- Résumé Ŕ Depuis plusieurs années la Chine connaît un développement économique important, se caractérisant pas un taux de croissance moyen d’environ 10% par an. Ce développement économique a considérablement augmenté le niveau de vie moyen en Chine et a conduit à la multiplication du nombre de voitures circulant sur le réseau routier chinois. Ainsi, en 2009 on dénombrait environ 4,02 millions de véhicules dans la mégalopole pékinoise. Ceci a généré un important besoin d’infrastructures fiables et pérennes. Ainsi la Chine a actuellement le deuxième réseau routier du monde, derrière les Etat Unis d’Amérique, avec 65 021 km en 2009. Le problème majeur de la Chine, pour la construction routière, est qu’à l’instar de la France, la Chine possède beaucoup de sols de mauvaise qualité, notamment dans la région de Pékin. Pour cette raison, l’utilisation des techniques de sols traités à la chaux et/ou aux liants hydrauliques s’est beaucoup développée. La Chine est également un grand producteur et consommateur de charbon, c’est pourquoi les sols sont souvent stabilisés avec un mélange de chaux et de cendres volantes issues de la combustion du charbon dans les nombreuses centrales thermiques du pays. A l’heure actuelle. Pour contrôler la mise en œuvre des remblais et des couches de structure de chaussée, les autorités de contrôle chinoises, et notamment le « Centre de Test et d’Inspection des Autoroutes de Pékin », utilisent principalement l’essai au cône de sable. Bien que ce soit un essai précis, il présente l’inconvénient d’être long et d’effectuer un contrôle uniquement couche par couche. C’est pourquoi depuis plusieurs années, le « Centre de Test et d’Inspection des Autoroutes de Pékin » s’est doté d’un pénétromètre dynamique PANDA et d’une plaque dynamique légère afin de mettre au point de nouvelles méthodes de contrôle. L’objet de ce travail est donc de développer une méthode de contrôle des sols traités basée sur l’utilisation du PANDA et de la plaque dynamique légère. Après avoir fait la synthèse bibliographique nécessaire à cette étude, nous présentons les différentes caractéristiques du sol étudié et les 4 compositions de traitement testées sur ce type sol (2 compositions sol+chaux et 2 compositions sol+chaux+cendres volantes). Dans un deuxième temps, nous tentons de définir un protocole et les valeurs seuils permettant de contrôler ces mélanges par l’établissement notamment de courbes de calibration. Enfin dans une dernière partie, nous cherchons à étudier la corrélation liant les paramètres mesurés par ces deux essais, à savoir la résistance de pointe et le module dynamique obtenu à la plaque légère.

Mots-clés Contrôle de compactage – PANDA – Résistance de pointe – Plaque dynamique légère Module dynamique élastique BEIJING TESTING&INSPECTION CENTER FOR HIGHWAY Panjiamiao 222, Fengtai District, 100076 Beijing, China Travaux dirigés par le Professeur M. Zhou XULI

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AUSCULTATION DES TUNNELS EMISOR ORIENTE ET RIO DE LA COMPANIA DANS LA VALLÈE DE MEXICO Mahmoud LRHOMARI Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé Les sols fins saturés à haute plasticité, ont toujours été et continuent d’être le centre d’intérêt des géotechniciens. Et les argiles lacustres hautement compressibles de la vallée de Mexico, est un exemple vivant de ce type de matériaux. Durant la construction de différents œuvres, les sols mous présentent des déformations qui peuvent aller jusqu’à occasionner, dans les cas les plus extrêmes, des tassements différentiels, distorsions, effondrement, formation de crevasses importantes. Et pour cela, il est primordial d’observer le comportement des grandes structures durant et après la construction. Lors de la première étape des observations, on peut vérifier si les critères de conception sont satisfaits. D’autre part, il est aussi possible d’identifier les imprévues. On pourra alors anticiper certains risques de stabilité de l’ouvrage. Malgré les nombreuses tentatives de drainage de la vallée, le risque d’inondation est toujours omniprésent. En effet, la combinaison des mauvaises caractéristiques du sol, sur lequel repose Mexico, le drainage des lacs et des rivières, et la surexploitation des nappes phréatiques, provoque depuis des années le tassement de la ville. Ces inondations qui se présentent en certains cites de la vallée de Chalco, causent l’effondrement des digues du canal Rio de la Compania durant les pluies intenses. Grâce à un nouveau programme d’assainissement, les autorités souhaitent améliorer les réseaux de drainage de la ville, en mettant en place deux nouveaux tunnels de drainage profond : tunnels Rio de la Compania et l’Emisor Oriente. Et comme part du projet intégral de l’instrumentation des tunnels, divers instruments de mesures sont installés tout le long des tracés. L’objectif de cette étude c’est de déterminer les déplacements avant, durant et après l’excavation, mais aussi les déformations des structures, les déformations du sol et les pressions exercées sur les tunnels. La comparaison entre les données obtenues in-situ et les données théoriques d’une autre part, permettent d’améliorer les méthodes de conception et les techniques de construction. Ces modélisations, en plus qu’ils permettent d’identifier les zones à plus grand risque de déformations, permettent aussi de vérifier la fiabilité des instruments de mesure, qui parfois présentent une grande divergence avec les valeurs de calcul. Mots-clés Instrumentation – tassement – déformations – déplacements – pression – stratigraphie UNIVERSITE NATIONALE AUTONOME DU MEXIQUE Laboratoire de Géostatistique Circuito Escolar s/n, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacan 04510 México DF Travaux dirigés par M. Gabriel AUVINET GUICHARD

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MÉTODOLOGIE DE DIAGNOSTIC DES TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS EN SERVICE Daniel LLANCA VARGAS Polytech’Clermont-Ferrand – Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Juin 2010 -

- RésuméLes tunnels du métro parisien, ouvrages le plus souvent maçonnés et anciens, présentent des désordres pour la plupart liés à leur évolution depuis leur mise en service et conditionnés par divers facteurs tels que leur âge, la qualité des matériaux, la méthode de construction, le terrain encaissant et les sollicitations subies. On possède en général très peu d’informations sur ces ouvrages, ce qui rend délicat l’évaluation de leur état global et de leur évolution. Or la gestion des ouvrages enterrés en vue d’optimiser les politiques de maintenance et ainsi maintenir le patrimoine dans un bon état de service, fait apparaître une réelle nécessité de qualification de ces ouvrages. Pour cela, l’établissement d’un diagnostic doit permettre d’apporter une caractérisation des éléments constitutifs de ces ouvrages (structure, contact et encaissant) et de la variabilité de ces propriétés. Dans ce but, on peut utiliser les observations régulières réalisées sur ces ouvrages et des méthodes d’auscultation locales et globales. A l’heure actuelle, il existe un nombre important d’outils non intrusifs permettant d’évaluer de manière globale ces ouvrages, mais par contre ils ne permettent pas de dissocier chaque élément constitutif. Il est donc nécessaire de développer une méthode de diagnostic permettant de fournir les caractéristiques géométriques et mécaniques de la structure ainsi que son état de dégradation. Nous proposons dans cette étude de tenter d’effectuer cette caractérisation en s’appuyant essentiellement sur des données expérimentales issues d’essais géoendoscopiques et pénétrométriques. L’objectif est de corréler les mesures effectuées au moyen de ces outils avec les paramètres physiques et mécaniques des éléments constitutifs de l’ouvrage à partir d’essais de laboratoire. Ces corrélations visent à fournir l’état général de la structure et à alimenter des codes de calculs modélisant ce type de structure. Sur la base d’une campagne d’essais réalisée sur la station Pasteur du métro parisien, des travaux ont été menés afin de chercher à obtenir un module de déformation des matériaux encaissant soit directement, soit à partir de corrélations avec la résistance de pointe pénétrométrique obtenues lors d’essais de charge-décharge dans des moules de calibration. Ces études se basent sur l'hypothèse qu'il existe une relation linéaire entre le module d'élasticité et la résistance de pointe. Par ailleurs, d’autres travaux ont été réalisés en vue d’évaluer l’état de la maçonnerie à partir d’analyse d’images. La mise au point de cette méthode s’appuie sur l’étude comparative de cette technique avec des essais de résistance destructifs classiques.

Mots-clés Ouvrage enterré, maçonnerie, diagnostic, encaissant, corrélations, module de déformation Laboratoire de Mécanique et Ingénieurs - LaMI Campus des cezeaux Ŕ 63173 Aubiere Ŕ France. Stage effectué sous la responsabilité de Pierre BREUL Maître de conférences Polytech Clermont-Ferrand

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RENFORCEMENT DE SOLS PAR INCLUSIONS RIGIDES : ÉTUDE DU TRANSFERT DE CHARGE DANS LE MATELAS DE RÈPARTITION Mathieu MORGON Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Juillet 2009

- Résumé Le champ d’application des études géotechniques et recherches en macrogravité est désormais très largement ouvert aux domaines des fondations, de l’off-shore, des tunnels, remblais et soutènements. Le renforcement de sol par inclusions rigides verticales constitue une alternative aux fondations sur sol compressible de type traditionnel. Elle apporte une réponse pertinente aux problèmes d'environnement et d'optimisation des coûts et délais de construction. En France, ce procédé de renforcement de sol est en plein essor. La technique du renforcement se fait via un maillage d'inclusions rigides traversant le sol compressible et d'un matelas granulaire disposé entre l'ouvrage et les inclusions. Le rôle de ce matelas est de répartir la charge vers les têtes d'inclusions. Afin d’augmenter le report des charges vers les inclusions, des dallettes peuvent coiffer les inclusions et des nappes de renforcement géosynthétiques ou géogrilles peuvent être intercalées dans le matelas granulaire. Les mécanismes régissant le transfert de charge dans le matelas granulaire (effet de voûte, effet membrane si utilisation d'un géosynthétique) et le long des inclusions (effet de frottement) sont encore mal connus. Il existe plusieurs méthodes de dimensionnement dont deux normes (britannique et allemande), mais elles sont basées sur des modèles empiriques et n’intègrent pas toute la complexité des mécanismes. L’absence de recommandation relative au dimensionnement et à la réalisation de ce type de renforcement de sol a conduit à la création du projet national ASIRi (Amélioration des Sols par Inclusions Rigides). Le LCPC (centre de Nantes) participe à ce projet par une approche expérimentale sur modèles réduits centrifugés qui vont permettre de développer la connaissance sur le principe de fonctionnement des inclusions rigides, et sur les mécanismes de transfert de charge dans le matelas de répartition. Un dispositif expérimental à plateau mobile a été spécialement conçu pour étudier ces mécanismes en s’affranchissant du sol de fondation. Les essais réalisés en centrifugeuse permettent d’effectuer une étude paramétrique sur la hauteur matelas, le taux de couverture des inclusions, la présence de dallage et le type de chargement (monotone ou cyclique) sur le transfert de charge, et apporter des données pour la modélisation numérique. Ils contribueront aussi à l’élaboration d’une recommandation émanant du Projet ASIRi sur les sols renforcés par inclusions rigides.

Mots-clefs centrifugeuse - modèle réduit - renforcement de sol - inclusion rigides matelas de répartition LCPC Centre de Nantes Division Reconnaissance et Mécanique des Sols Ŕ Section Mécanique des Sols et Centrifugeuse Route de Bouaye BP 4129 - 44 341 Bouguenais cedex

Travaux dirigés par M. THOREL

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MAITRISE DES DÉVIATIONS DE FORAGE EN PAROIS MOULÉES Aubry PALOUZIER Polytech’ Clermont-Ferrand – Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’essor constant des grandes villes ainsi que la pression grandissante des contraintes environnementales amènent les architectes et les promoteurs immobiliers à modifier en profondeur certains quartiers résidentiels et centres d’affaires, en assurant également un important et rapide développement des différents réseaux urbains (voies de transport, communication, assainissement, etc..) permettant de relier les banlieues périphériques à des centres villes de plus en plus denses. Dans ce contexte, la construction des ouvrages de Génie Civil devient plus complexe et fait de plus en plus souvent appel à des fondations de haute technicité, que ce soit pour chercher le sol sain ou simplement pour assurer une bonne répartition des efforts dans le sol. Tout désordre lors de la construction des ouvrages peut entraîner de graves impacts financiers pour l’entreprise adjudicataire qui se décomposent en délais, pénalités et coûts de réfection. Pour les parois moulées, cela implique des exigences toujours plus sévères, notamment en termes de positionnement et de verticalité de l’ouvrage final. Solétanche-Bachy, en sa position de leader mondial des techniques de fondations profondes, travaille constamment par le biais de son pôle Recherche et Développement à l’amélioration de la mesure de la verticalité pour répondre aux exigences des ouvrages de demain. Cela s’est traduit au cours des ans par la mise au point de nombreux matériels et capteurs ainsi que de diverses méthodes de mesure mathématiques et des interfaces informatiques. Le but du mémoire est de faire en premier lieu une analyse critique des moyens de mesure existants. En prolongement de cette analyse, une amélioration de la chaîne de mesure a été proposée qui permet d’augmenter sensiblement sa précision. On aboutit à une sélection des outils de mesure en fonction des tolérances du chantier en matière de verticalité. Vient ensuite la mise au point d’un jeu de capteurs permettant, en complément de tous les autres déjà présents, d’améliorer encore le positionnement de l’outil de forage dans l’excavation. Cette mise au point a nécessité de faire de nombreux essais de laboratoire internes à Solétanche-Bachy, en s’appuyant sur l’expertise d’entreprises spécialistes. Mots-clés Parois moulées – Verticalité – Capteur – Hydrofraise – Benne hydraulique SOLETANCHE-BACHY Siège social Ŕ Direction Technique 133, boulevard national 92500 Rueil Malmaison Travaux réalisés sous la tutelle de Fabrice MATHIEU Ŕ Chef de Projet

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CONTRÔLE AU PÉNÉTROMÈTRE DYNAMIQUE LÈGER PANDA DES SOLS TRAITÉS À LA CHAUX Abdoulaye SOUAIBOU IDRISSOU Polytech’ Clermont Ferrand – Mémoire en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur. Option génie civil – Juillet 2010

- Résumé -

Dès la fin des années quatre vingt, la volonté de valoriser les matériaux en place en vue de travaux de remblayage, de comblement de tranchées, des travaux de fondation pour voies de circulation, de réalisation de parkings ou chantiers de construction industriels a dévoilé la nécessité de stabiliser les sols humides en place à la chaux. Suite à cela, le SETRA en partenariat avec le LCPC ont édité un certain nombre de guides techniques pour leur mise en œuvre tels que le « Traitement des sols à la chaux et/ou au liants hydrauliques » ou encore l’ « Amélioration des sols fin pour le remblayage des tranchées d’égouts et l’enrobage des tuyaux ». Cependant, le contrôle de leur compactage n’obéit à aucune nouvelle réglementation et est supposé analogue aux sols non traités. Ainsi, plusieurs moyens de contrôles peuvent être utilisés (essai de plaque, sondes radioactives, densimètre…). Une alternative intéressante est l’utilisation du pénétromètre dynamique léger PANDA du fait de son faible coût et de sa facilité d’utilisation. Le but de cette étude est de comprendre le comportement des sols stabilisés à la chaux et de réaliser un protocole efficace de leur contrôle au pénétromètre dynamique PANDA. Pour ce faire, l’étude débutera par une caractérisation des matériaux, ensuite elle portera sur une pré-étude de l’homogénéisation et de l’effet de la chaux sur les matériaux. Un protocole de contrôle de la densité in situ est établi à partir d’essais en moule de calibration et de l’analyse des courbes PANDA.

Mots clés Chaux – résistance dynamique de pointe – densité – stabilisation. PLATEFORME MSGC Campus de Cézeaux Ŕ 63173 Aubière Ŕ FRANCE Travaux dirigés par MM. BACCONNET et BREUL

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ESTIMATION DES PARAMÈTRES DE COMPORTEMENT DES SOLS LATÈRITIQUES À PARTIR D’ESSAIS DE PÉNÉTRATION EN PLACE Mathieu VALADIE Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – aout 2010

- Résumé Les sols de la région de Goias au Brésil sont des sols tropicaux latéritiques non saturés résiduels. Dans ce type de sol, la résistance de cisaillement évolue en fonction de la succion, et la succion évolue en fonction de l’alternance saison sèche/saison humide. Ces importantes variations des caractéristiques mécaniques tout au long de l’année peuvent induire des dommages dans les structures en terre (retrait-gonflement, fissuration, effondrement). Pour parer à ces phénomènes, on se propose de tenter de déterminer les paramètres du critère de rupture des sols non saturés ennoncé par Fredlund el al (1978) et d’estimer le succion à partir de corrélations avec la résistance de pointe pénétrométrique. Le premier objectif de cette étude est de déterminer l’angle ϕ b. Ce paramètre quantifie l’évolution de la cohésion en fonction de la succion. Pour ce faire nous avons réalisé une série d’essais en laboratoire sur des échantillons de sol. Pour chaque échantillon, nous avons déterminé la cohésion totale et la succion. La cohésion totale a été déterminée au moyen d’essais de compression diamétrale. La succion a elle été mesurée pas la technique du papier filtre. Le deuxième objectif de cette étude est de déterminer des corrélations entre la résistance de pointe du pénétromètre PANDA et la succion d’un sol caractéristique de la région de Goias. Nous avons réalisé des campagnes d’essais pénétrométriques de mars à juillet 2010 afin de relever, à différentes périodes de l’année, la résistance de pointe du sol. En parallèle à cela nous avons mesuré, pour chaque essai, la teneur en eau du sol à partir de laquelle est calculée la succion.

Mots clés Pénétromètre PANDA, Succion, Sols non saturés, Sols latéritiques, Cohésion, Frottement interne.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIAS Escola de Engenharia Civil Sector Universitario Ŕ GOIANIA, GO, BRAZIL Ŕ 74605-220 Travaux dirigés par Prof. Gilson GITIRANA Jr., Ph.D.

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ORGANISATION

Isma BENLADDI Etude de la solution premur dans la construction résidentielle.

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ÉTUDE DE LA SOLUTION PREMUR DANS LA CONSTRUCTION RÉSIDENTIELLE Isma BENLADDI Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur - Département Génie Civil - septembre 2010 - Résumé Les prémurs se composent de deux parois en béton de 6 à 7 cm d’épaisseur, reliées par des raidisseurs métalliques. L’armature nécessaire à la stabilité du mur final est incorporée en usine dans les parois. Après montage, l’espace libre entre les parois est rempli par du béton. Le résultat obtenu sera un mur en béton, monolithe, étanche et massif. Les prémurs sont livrés sur le chantier et avec un procédé de mise en place spécifique. L’utilisation des prémurs semble illimitée dans le sens où ils peuvent être intégrés à tout type de réservation dès la préfabrication, et ceci quelque soit la forme. Ainsi, nous pouvons utiliser le prémur pour la réalisation de tout type de voile : voiles périmétriques en infrastructure, pignons, mitoyens, voiles de façade, refends intérieurs... La mise en œuvre du prémur va impacter le planning, l’organisation, les frais de chantier et aussi les déboursés. Par rapport à un voile de façade ou un voile intérieur standard, le prémur restera tout de même plus cher. Cependant, il trouve vite un intérêt lorsqu’un chantier possède d’importantes contraintes de délai, de mise en œuvre ou que l’installation de chantier est restreinte. Un autre avantage du prémur est sa qualité de finition : en effet le parement est irréprochable par rapport au voile banché. De plus il est plus environnemental sur le chantier car moins consommateur de matériau pour sa mise en œuvre. Chez Bouygues Bâtiment Ile-de-France, les prémurs sont le plus souvent utilisés dans les chantiers de Construction Privée ou Rénovation Privée car ces opérations présentent plus de contraintes de délai et parfois des surfaces de travail assez réduites. Chez Habitat Résidentiel, où les contraintes ne sont pas les mêmes, ce procédé vient récemment d’émerger. L’étude consiste donc à déterminer la rentabilité des prémurs au niveau prix et délai dans ces chantiers de logements et résidences dans le but de déterminer dans quels cas de figures cette technique pourra être utilisée.

Mots-clés Prémur – Livraison – Etaiement – Mitoyen – Temps de pose – Bétonnage BOUYGUES BATIMENT ILE DE FRANCE HABITAT RESIDENTIEL 1 Avenue Eugène Freyssinet Ŕ Guyancourt 78061 Saint-Quentin en Yvelines Cedex Travaux dirigés par M. Franck JOUGLA Ŕ Chef de groupe travaux

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RISQUES Alexandra CARRARA Analyse de la variabilité spatiale des résistances au cisaillement de la fondation et des interfaces roc/béton des barrages poids en béton en service. Abner CRUTCHIK Etude de la variabilité spatiale des paramètres géotechniques d’un ouvrage hydraulique en remblai. Pierre VAUVY Résistance des barrages poids à la submersion, approche déterministe VS probabilité.

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ANALYSE DE LA VARIABILITÉ SPATIALE DES RÉSISTANCES AU CISAILLEMENT DE LA FONDATION ET DES INTERFACES ROC /BÉTON DES BARRAGES POIDS EN BÉTON EN SERVICE Alexandra CARRARA Polytech’ Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – septembre 2010 - Résumé Ŕ Les barrages poids en béton sont soumis à plusieurs sollicitations telles la poussée des eaux, l’action des sous-pressions, … ces sollicitations pouvant entrainer un glissement de l’ouvrage qui peut se développer au sein de plusieurs contacts : contact béton/béton, interface roc/béton et discontinuités roc/roc. La résistance au cisaillement, gouvernée par la rugosité et la cohésion, participe à la stabilité globale de l’ouvrage. La variabilité de cette résistance est alors un paramètre important qui doit être maîtrisé et abordée à différentes échelles. En effet, la plupart des travaux n’ont été réalisés qu’à l’échelle de l’éprouvette, or, l’appréciation de cette variabilité à l’échelle macroscopique reste une étape importante permettant de déterminer le comportement du massif rocheux. Au Canada, Hydro Québec qui est propriétaire de nombreux barrages doit s’assurer de leurs stabilités et travaille pour cela avec de nombreux centres de recherche tel que l’Université de Sherbrooke afin d’estimer cette stabilité au plus juste. En France, le Cemagref d’Aix en Provence et l’Université Blaise Pascal travaillent sur la faisabilité des barrages et s’intéressent en particulier à l’évaluation de la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement de l’interface et des discontinuités au niveau de fondations de barrages poids en béton. Le but de ce travail est d’évaluer la faisabilité de cette évaluation. Pour répondre à cette problématique, le travail s’est focalisé sur une étude de cas : le barrage de La Tuque situé sur le Saint Maurice ; seules les interfaces roc/béton et les discontinuités roc/roc y sont abordées. La constitution de trois modèles : géométrique, géologique et géotechnique a été nécessaire pour disposer d’une représentation simplifiée du massif rocheux. Tout d’abord, les modèles géométrique et géologique intègrent la géométrie, la lithologie (nature des roches) et les paramètres des discontinuités (pendage, orientation) de différentes unités constituants le massif. Ils prennent également en compte le degré de fracturation et de rugosité. Ensuite, le modèle géologique est construit dans le but de déterminer le comportement des paramètres de cisaillement d’une même unité. Pour compléter ce travail, nous avons recherché des paramètres indirects que l’on peut obtenir tout au long d’un forage et qui sont un moyen complémentaire d’analyser qualitativement la variabilité des résistances au cisaillement au sein du massif rocheux. Mots-clés Résistance – cisaillement – barrage – interface – rocher – variabilité UNIVERSITE DE SHERBROOKE 2500 Boulevard de l’Université QC J1K 2R1 Sherbrooke, Québec Travaux dirigés par M. Gérard BALLIVY (Université de Sherbrooke), M. CLERMONT GRAVEL (Université de Sherbrooke), M. MARCO LESSARD (Hydro Québec) et M. Laurent PEYRAS (Cemagref)

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ÉTUDE DE LA VARIABILITÉ SPATIALE DES PARAMÈTRES GEOTECHNIQUES D’UN OUVRAGE HYDRAULIQUE EN REMBLAI Abner CRUTCHIK Polytech’Clermont Ferrand- Mémoire en vue de l’obtention des diplômes d’ingénieur et du Master Recherche 2 – Département Génie Civil – Juin 2010

- Résumé Ŕ Les barrages sont des ouvrages sensibles à risques technologiques importants. La réglementation en France relative à la sûreté des ouvrages hydrauliques a récemment évolué et prévoit dorénavant pour les grands ouvrages la réalisation d’études de dangers dans lesquelles les démarches probabilistes d’évaluation de la sécurité sont requises. L`analyse de la variabilité spatiale des propriétés de résistance géotechnique des matériaux est fondamentale pour évaluer la sécurité structurale d`un barrage en remblai en service. Dans le domaine de barrages, l’évaluation probabiliste de ces données d’entrée est particulièrement délicate en raison de la faible quantité d’essais expérimentaux disponibles sur les paramètres de résistance des matériaux et de la faible quantité d’événements observés relatifs aux actions extérieures telles que les crues ou les séismes. Le but ce travail vise à examiner la faisabilité de l’étude de la variabilité spatiale des propriétés de résistances géotechniques des matériaux. Le premier objectif de cette étude est le recueil des données disponibles sur le projet. Les différentes phases de projet et de construction contiennent des résultats d’essais issus de la reconnaissance géotechnique du site et des zones d’emprunt, des planches d’essais et du contrôle de compactage. Le deuxième objectif de cette étude est un premier niveau d`analyse géostatistique des données par l’utilisation du logiciel ISATIS, et une phase prospective de modélisation par champ aléatoire des propriétés de résistance.

Mots clés Barrage en remblai, variabilité spatiale, géostatistique, sécurité structurale, fiabilité, risque. CEMAGREF Aix en Provence Ŕ Plateforme MSGC Campus des Cézeaux Ŕ 63170 Aubière Travaux dirigés MM PEYRAS, POULAIN et Claude BACCONNET

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ESTIMATION DES PARAMÈTRES DE COMPORTEMENT DES SOLS LATÈRITIQUES À PARTIR D’ESSAIS DE PÉNÉTRATION EN PLACE Mathieu VALADIE Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – aout 2010

- Résumé Les sols de la région de Goias au Brésil sont des sols tropicaux latéritiques non saturés résiduels. Dans ce type de sol, la résistance de cisaillement évolue en fonction de la succion, et la succion évolue en fonction de l’alternance saison sèche/saison humide. Ces importantes variations des caractéristiques mécaniques tout au long de l’année peuvent induire des dommages dans les structures en terre (retrait-gonflement, fissuration, effondrement). Pour parer à ces phénomènes, on se propose de tenter de déterminer les paramètres du critère de rupture des sols non saturés ennoncé par Fredlund el al (1978) et d’estimer le succion à partir de corrélations avec la résistance de pointe pénétrométrique. Le premier objectif de cette étude est de déterminer l’angle ϕ b. Ce paramètre quantifie l’évolution de la cohésion en fonction de la succion. Pour ce faire nous avons réalisé une série d’essais en laboratoire sur des échantillons de sol. Pour chaque échantillon, nous avons déterminé la cohésion totale et la succion. La cohésion totale a été déterminée au moyen d’essais de compression diamétrale. La succion a elle été mesurée pas la technique du papier filtre. Le deuxième objectif de cette étude est de déterminer des corrélations entre la résistance de pointe du pénétromètre PANDA et la succion d’un sol caractéristique de la région de Goias. Nous avons réalisé des campagnes d’essais pénétrométriques de mars à juillet 2010 afin de relever, à différentes périodes de l’année, la résistance de pointe du sol. En parallèle à cela nous avons mesuré, pour chaque essai, la teneur en eau du sol à partir de laquelle est calculée la succion.

Mots clés Pénétromètre PANDA, Succion, Sols non saturés, Sols latéritiques, Cohésion, Frottement interne.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIAS Escola de Engenharia Civil Sector Universitario Ŕ GOIANIA, GO, BRAZIL Ŕ 74605-220 Travaux dirigés par Prof. Gilson GITIRANA Jr., Ph.D.

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RÉSISTANCE DES BARRAGES POIDS À LA SUBMERSION, APPROCHE DÉTERMINISTE VS PROBABILITÉ Pierre VAUVY Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – septembre 2010

- Résumé L'estimation de la crue maximum probable (PMF) d’un bassin hydrologique particulier est revue périodiquement. Il est souvent constaté que les anciens barrages poids ne répondent pas aux critères actuels de crue standard pour la vérification de leur stabilité structurelle. Il ya donc des incertitudes liées à la possible rupture du barrage et à ses conséquences catastrophiques sur la vie et l'environnement. Le coût de la modernisation d’anciens barrages pour résister aux nouvelles sollicitations hydrauliques est très important. Il est donc utile d'examiner la sécurité des barrages poids existants qui ne répondent pas aux exigences de sécurité classiques déterministes dans le cadre de l’analyse de risque (probabiliste) comme une aide à la prise de décision de procéder à la réhabilitation du barrage. Dans cette étude on ne s’intéresse qu’aux barrages-poids et à leur résistance lorsqu’ils sont soumis à une montée du niveau de la retenue. Nous utilisons les diverses méthodes de calculs qui existent méthode déterministe, méthode semi-probabiliste et méthode probabiliste, et les comparons entre elles. Pour cela nous évaluons les performances respectives des trois méthodes sur un même ouvrage lorsque ce dernier est soumis à des niveaux hydrostatiques amont identiques de plus nous calculons par les trois méthodes les niveaux d’eau amonts qu’il est possible d’atteindre et les comparons afin de proposer des critères de sécurité guides. Nous mettons en évidence qu'une approche semi-probabiliste fournit plus de souplesse que l'approche déterministe, car la réduction de résistance des matériaux et des facteurs de charge peuvent être ajustés en fonction des incertitudes quantifiées. Les analyses probabilistes formelles ne sont pas pratiques dans l'évaluation opérationnelle de la sécurité des barrages, mais sont utiles comme aide au processus de décision et pour quantifier le risque induit par un barrage soumis à une crue extrême.

Mots-clés Barrages poids, Déterministe, Semi-probabiliste, Probabiliste, stabilité, risque.

ECOLE POLYTECHNIQUE DE MONTREAL Département Génie civil et matériaux Travaux dirigés par Pr. LEGER Pierre

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STRUCTURE ET ANALYSE NUMERIQUE Laure BALLET Renforcement au cisaillement de poutres dans le but de la réhabilitation de bâtiments en zone sismique. Mathieu BARRAUD Modélisation de poutres au moyen d’éléments de type coque sous feu ISO. Adil BENAÎM Renforcement de poutres par l’insertion des barres de carbone. Tristan BERNARD Structures tendues en ETFE – Mise en œuvre d’un monofilm sur un maillage de câbles. Jelena BOSNJAK Analytic calculation of strengthening reinforced concrete by self-induced prestressing.. Arnaud COLLINET Développement d’un modèle de calcul pour le renforcement de barre d’acier à tête d’ancrage dans le béton armé. Julia DELEPAUT Analyse mécanique du comportement de la zone de fixation des verres extérieurs attachés. Benjamin DELL’OMINI Roissy – Terminal 2E – Simulation de la ruine. Medou FALL Etude du comportement sismique des planchers à poutrelles. Laura GAUTHIER Evaluation probabiliste du risque sismique à grande échelle – Application à la communauté d’agglomération Nice-Côte d’Azur. Rocio ISORNA Etude du comportement dynamique des structures avec bardage. Mathieu JOUANADE Diagnostic et renforcement du bâti existant vis-à-vis du séisme. Antoine LAYBRO Développement d’un modèle de composant représentant la continuité de la dalle béton dans le comportement des assemblages en situation d’incendie. Yuri SHAPAREVICH Les Eurocodes – Comment s’adapter aux nouvelles normes ?

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RENFORCEMENT AU CISAILLEMENT DE POUTRES DANS LE BUT DE LA RÉHABILITATION DE BÂTIMENTS EN ZONE SISMIQUE Laure BALLET Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – Septembre 2010

- Résumé Les récents séismes de janvier en Haïti et de février à Concepción au Chili de cette année 2010 montrent l’importance de l’application de règlements de conception et de construction parasismiques afin de réduire les pertes humaines et économiques causées par ces phénomènes naturels. Ce type de catastrophe a d’autant plus de conséquences dans les pays en voie de développement. Mendoza, situé dans l’ouest de l’Argentine, est sujet à la sismicité. La ville, rasée par un séisme en 1861, se trouve dans une zone à haut risque sismique. Les règlements de conception en zone sismique sont applicables aux constructions neuves mais très peu à la réhabilitation. Des techniques de renforcements parasismiques sur ouvrages existants se sont développées, beaucoup sont encore au stade théorique. De plus, le coût de la réhabilitation parasismique est élevé. En effet plus la prise en compte du degré parasismique de l’ouvrage est tardive plus le coût est important. Cependant, le renforcement doit être envisagé dans le cas d’ouvrages ou d’installations d’importance élevée, tels que des constructions aux fonctions essentielles ou à grande répercussion socio-économique. C’est le cas de la présente étude portant sur l’évaluation de la sécurité structurale de l’édifice du pouvoir judiciaire de Mendoza. Celui-ci a été construit dans les années 1970 sous le code parasismique d’époque. Après une analyse de l’état structurel général du bâtiment en béton armé, la question de la résistance aux sollicitations sismiques des poutres s’est posée. L’objectif final de cette étude est de proposer un renforcement adéquat, techniquement réalisable et économique. Cette présente recherche a pour but d’apporter une solution de renfort afin de palier à la faible résistance au cisaillement des poutres. Les recherches se basent sur des publications antérieures sur les théories et essais expérimentaux de renforcement externe par plaques d’acier ou fibres de carbone. Des essais sont effectués avec ces deux types de renfort afin de déterminer le renforcement final pour mettre le bâtiment aux normes parasismiques actuelles.

Mots-clés Renforcement – poutre – béton armé - cisaillement – parasismique - Argentine UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Facultad de Ingeniería Ŕ IMERIS Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, MENDOZA. República Argentina Travaux dirigés par Dr. Francisco CRISAFULI, M. Eric FOURNELY

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MODÉLISATION DE POUTRES AU MOYEN D’ÉLÉMENTS DE TYPE COQUE SOUS FEU ISO Mathieu BARRAUD Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’étude de la stabilité au feu des poutres avec ou sans larges ouvertures requiert l’utilisation de méthodes de calculs raffinées. Ainsi, les modèles utilisés doivent permettre de mettre en évidence des phénomènes locaux d’instabilité comme le voilement. Une telle modélisation nécessite l’utilisation d’éléments de type coque. Actuellement, chez Efectis France, ce type d’étude est réalisé au moyen du logiciel de calcul aux éléments finis Ansys©.Une étude ainsi menée devient vite très onéreuse d’un point de vue temps de modélisation mais aussi d’un point de vue temps de calculs. Safir© est un logiciel de calculs aux éléments finis spécialement développé pour l’ingénierie incendie par l’université de Liège. L’utilisation de ce logiciel est déjà quasi systématique au sein d’Efectis France pour des calculs d’échauffement et dans le cas d’études mécaniques bidimensionnelles ou tridimensionnelles utilisant des éléments de type poutre. Grâce à l’utilisation des éléments de type coque paramétrés dans Safir©, la vérification du comportement tridimensionnel sous feu conventionnel (ou feu ISO) de poutres devient envisageable. A travers l’étude de trois cas concrets que sont une simple plaque chargée dans son plan, une poutre simple de type IPE500 et une poutre caisson de pont roulant, nous validons l’utilisation des éléments de coque avec le logiciel Safir©. En parallèle, la modélisation des mêmes cas avec les logiciels CAST3M et ANSYS est réalisée de manière à obtenir une solution de référence. Une analyse comparative en terme de déplacement mais également en terme de contrainte est établie. Elle nous permet également de déterminer les différences notables entre les trois codes de calcul.

Mots-clés Feu ISO – Voilement – Eléments Finis – Coque EFECTIS FRANCE Espace technologique- L’Orme des MerisiersImmeuble Apollo- 91193 Saint- Aubin Travaux dirigés par Mme Karine MONET et M. Roland DE CECCO- Ingénieurs d’Etudes

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RENFORCEMENT DE POUTRES PAR L’INSERTION DES BARRES DE CARBONE Adil BENAIM Polytech’Clermont-Ferrand – Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’objectif du programme expérimental développé dans ce travail est d'étudier la possibilité d'utiliser des joncs de carbone pour renforcer les poutres en béton armé par la technique de NSM (Near Surface Mounted reinforcement) qui consiste à sceller le jonc de carbone dans une engravure déjà préparée sur la surface de la poutre à renforcer. Nous étudions quelques propriétés physiques et mécaniques des joncs de carbone et leur interaction avec le béton. Une étude couplée des deux interfaces entre le jonc de carbone et le matériau de scellement et entre ce matériau et le béton ancien est réalisée. Nous avons étudié le couplage des adhérences par des essais classiques : arrachement direct pour évaluer les capacités d’ancrage et d’entraînement respectivement, en faisant varier les matériaux de scellement. Le comportement global de poutres renforcées par ces techniques et soumises à une flexion quatre points classiques est étudié. Nous effectuons une importante étude paramétrique de quelques variables. Une comparaison entre les résultats expérimentaux et des calculs analytiques des états limites principaux ainsi que du moment de ruine des poutres suivant les différents modes de rupture, est effectuée. Les résultats expérimentaux montrent que le renforcement des poutres par cette technique s’avère très satisfaisant.

Mots clés jonc de carbone, contrainte d’adhérence, glissement, béton, matériau de scellement, renforcement en flexion, délamination, arrachement.

PLATEFORME MSGC Campus de Clermont-Ferrand - Les Cézeaux Ŕ B.P. 206 - 63174 AUBIÈRE Cedex SIKA France 84, rue E. Vaillant - 93351 LE BOURGET Travaux dirigés par M. AMZIANE

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STRUCTURES TENDUES EN ETFE MISE EN ŒUVRE D'UN MONOFILM ETFE SUR UN MAILLAGE DE CÂBLES Tristan BERNARD Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé Découvert en 1982 et révélé lors de la construction de structures phares telles que l’Eden Project en Cornouaille ou encore le stade Allianz Arena à Munich, l’ETFE est un matériau en pleine expansion grâce à ses propriétés exceptionnelles. En effet, avec une masse surfacique de l’ordre du centième de celui du verre et pouvant malgré tout supporter près de 400 fois son propre poids, l’ETFE permet d’alléger considérablement la structure porteuse ce qui, en plus de l’intérêt architectural, permet de diminuer les coûts de la structure de près d’un quart par rapport à une solution nécessitant du verre de haute performance. Ajoutée à cela une transmission lumineuse supérieure à celle du verre ainsi que la propriété d’être autonettoyant, l’ETFE se positionne comme une alternative sérieuse au verre dans le domaine de la construction, notamment dans le cas de franchissements de grandes portées Si l’ETFE est principalement connu pour ses applications sous forme de coussins gonflables, il est également possible de l’utiliser en tant que monofilms. Encore assez peu développé, ce type de construction ne permet pas des portées comparables à celles des coussins en raison de l’élasticité naturelle de l’ETFE. Il nécessite donc un renfort supplémentaire de câbles de soutien. En revanche, ce procédé permet d’économiser les surcoûts liés à la fabrication et à l’entretien des coussins gonflables et il permet d’obtenir des formes plus légères et plus aériennes. Ce type de structure ne faisant actuellement l’objet d’aucune norme, sa conception est analogue à celles des structures en toiles tendues, l’ETFE faisant office de membrane textile. La présente étude comporte trois parties. La première traite du matériau ETFE puis elle présente les particularités de la conception d’une structure tendue, en insistant sur la nécessité d’une double courbure et sur la prétension de la membrane. Le deuxième chapitre est consacré à l’analyse des principales méthodes de recherche de forme ainsi qu’au calcul de câbles sous chargement. En s’appuyant sur l’exemple d’un auvent, le mémoire fournit une démarche cohérente qu’il est possible de suivre pour pouvoir concevoir une structure avec une couverture en ETFE sur un maillage de câbles.

Mots-clés ETFE – Monocouche – Câble – Tension – Double courbure – Recherche de forme GROUPE ALTO Ingénierie & Architecture 12, avenue Raspail, 94250 Gentilly Travaux dirigés par Marc MALINOWSKY Ŕ Ingénieur gérant

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ANALYTIC CALCULATION OF STRENGTHENING REINFORCED CONCRETE BY SELF-INDUCED PRESTRESSING Jelena BOSNJAK Polytech’Clermont-Ferrand – Submission to the Engineer Diploma Civil Engineering Department – june 2010

- Summary Starting from the problem of insufficient utilization of concrete in the reinforcedconcrete elements, and considering that the prestressing is demanding and expensive process, led us to the idea of changes in the shape of reinforcement in order to increase the concrete surface that participate in the resistance of element. Basic idea was to get effect of prestressing, but with an easier and more economic procedure. One of the possible solutions is to form the loop (loops) in the middle of a beam, using steel bar and under external load get the concrete inside of loop under compression, so this way we would have bigger part of concrete that participate in the resistance of the element. Specifically in relation to this problem, it is necessary to calculate a simple beam reinforced in the usual way and compare with calculation of the beam reinforced by the new principle (using loops). This calculation includes calculation of position of neutral axis; moment of inertia (with and without cracks); displacement; and the maximum external load that a beam can bear. Dimensions of the beams are already given. Also, there is experimental part of this subject and it is necessary to compare analytic results with the experimental results.

Keywords Reinforced concrete; beam under flexure; loops; resistance of material

PLATEFORME MSGC Campus de Clermont-Ferrand - Les Cézeaux Ŕ B.P. 206 - 63174 AUBIÈRE Cedex Supervised by M. AMZIANE

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DÉVELOPPEMENT D’UN MODÈLE DE CALCUL POUR LE RENFORCEMENT DE BARRE D’ACIER À TÊTE D’ANCRAGE DANS LE BÉTON ARMÉ Arnaud COLLINET Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’entreprise Peikko a développé depuis plusieurs années des systèmes d’assemblage pour des éléments en béton armé préfabriqués utilisant des barres d’acier à tête (consoles PCs, boulons d’ancrage...). Ces systèmes reprennent d’importants efforts concentrés dans des petites aires, et sont souvent confrontés au problème de rupture de cône de béton. Pour lutter contre ce problème, de nombreux systèmes de renforcement peuvent être mis en application. Il existe une nouvelle norme européenne publiée en 2009, la CEN/TS 1992-4-2, qui régit ce type d’ancrage et son renforcement. Cependant la norme CEN/TS 1992-4-2, est bien trop restrictive dans son approche, en considérant les étriers de renforcements comme de simples barres avec crochet, et en ne tenant pas compte d’autres types de renforcement possibles, tel que les barres à tête d’ancrage. Le but de cette étude est d’élaborer une approche de calcul pour le renforcement des barres d’acier à tête ancrées dans le béton, avec deux grands types de système de renforcement. Le premier type développé est basé sur des étriers avec barres transversales ou non, et le deuxième sur des barres à double tête d’ancrage. Cette approche se voudra moins restrictive que la norme actuelle, tout en se conformant à l’esprit des Eurocodes. A terme, ce rapport permettra de produire un outil de dimensionnement pour les systèmes Peikko, et servira de base dans l’élaboration d’un avis technique pour le renforcement des systèmes d’assemblage. Cette étude sera par la suite validée par une série d’essais en laboratoire, préparée dans ce rapport.

Mots-clés ancrage – béton armé – barre à tête – étrier – cône de béton – note de calcul – Eurocode DELTABEAM SLOVAQUIE Vajnorska 136 831 04 Ŕ Bratislava Ŕ Slovaquie Travaux dirigés par M. Jan BUJNAK Ŕ Ingénieur R&D

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ANALYSE MÉCANIQUE DU COMPORTEMENT DE LA ZONE DE FIXATION DES VERRES EXTERIEURS ATTACHÉS Julia DELEPAUT Polytech’ Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur - Département Génie Civil – juin 2010 – - Résumé Parmi les matériaux de construction, le verre connaît à l’heure actuelle un intérêt croissant auprès des ingénieurs et des architectes. Outre les qualités principales d’esthétisme et de transparence, le verre a connu ces derniers temps des innovations qui lui permettent de mieux répondre à certaines demandes, notamment en matière de sécurité, de protection contre l’incendie, ou encore d’isolation solaire. Parallèlement, de nouveaux systèmes d’attache des panneaux de verre alliant apparence et efficacité sont conçus. Ce matériau commence à revêtir le rôle d’élément porteur à part entière. Cependant, le verre structurel n’a pas encore été suffisamment étudié. Les normes et standard sont désuets ou insuffisants. Le manque de recul impose de faire des tests souvent coûteux pour confirmer les calculs prévisionnels avant toute utilisation innovatrice de ce matériau, ou entraîne un surdimensionnement des complexes en verre. L’étude menée s’intéresse au comportement mécanique des panneaux et de leurs attaches.La partie préliminaire de ce projet de recherche et de développement recense les principaux types de verre rencontrés dans la construction, de leur fabrication à leur assemblage, en passant par les différents traitements qui peuvent lui être appliqués. De ces derniers dépendent les caractéristiques intrinsèques et le comportement mécanique des panneaux de verre. Les systèmes d’attache répertoriés selon leur configuration sont ensuite présentés. Enfin, la mécanique de la rupture du verre prédisant la résistance du panneau est décrite et permet de se rendre compte de la fragilité d’un tel matériau.Le projet se focalise dans un deuxième temps sur les panneaux en Verre Extérieur Agrafé (V.E.A.). Les projets de normes et les guides actuellement proposés par les différents organismes européens sont présentés. Cependant, ces systèmes d’attache apparus récemment n’ont encore été que peu étudiés. Dans le but de comprendre leur comportement aux sollicitations simples telles que la traction et la flexion, des modélisations par éléments finis sont réalisées au moyen des logiciels Castem et Ansys. Cette analyse permet de déterminer les différents paramètres géométriques du verre et des attaches pour un travail optimal du panneau soumis à la traction. Pour cela, il est nécessaire de modéliser les différentes sortes de contact entre les éléments de l’attache. L’étude est réalisée en deux dimensions et des hypothèses sont émises concernant les propriétés mécaniques des matériaux, de manière à atténuer la complexité des programmes. Afin d’appuyer les résultats, des essais de traction en laboratoire sont conjointement menés pour différents panneaux de type V.E.A. L’étude d’un composant de structure réelle ponctue le rapport. Elle repose sur l’exemple d’un escalier en verre conçu pour l’Hôtel Gresham à Budapest. La solution technique employée a été l’objet de nombreuses modifications entre la conception et la mise en œuvre, pour des soucis de tolérance. Les marches en verre sont suspendues à des lames de verre horizontales fixées en partie supérieure à la dalle de l’étage grâce à des platines de connexion en acier. Une modélisation par la méthode aux éléments finis analyse la reprise des charges des différents composants en verre de cet escalier et valide le choix technique finalement retenu. Mots-clés Façades en verre – Panneaux V.E.A. – Eléments finis BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING MUEGYETEM RKP. 3-9. - H-1111 BUDAPEST - HUNGARY Travaux dirigés par M. PETER NEDLI - Professeur agrégé, Département de Mécanique des Structures

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ROISSY Ŕ TERMINAL 2E Ŕ SIMULATION DE LA RUINE Benjamin DELL’OMINI Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil - juin 2010 - Résumé Le 23 mai 2004, une partie du terminal 2E de l’aérogare de Roissy s’est effondrée causant la mort de quatre personnes. Dès lors, des études ont été menées pour déterminer les causes du sinistre et trouver les personnes responsables de l’accident. L’entreprise Baudin-Châteauneuf était responsable de la construction des passerelles qui reliaient deux entités du terminal 2E entre elles, dont la zone effondrée. Le bureau d’études Greisch a réalisé, pour le compte de cette entreprise, des études pour prouver que sa responsabilité ne peut être mis en cause dans la rupture de la structure. Plusieurs modèles de calculs ont permis de comprendre le comportement de la structure et ainsi de déterminer la cause du sinistre : le poinçonnement de la coque en béton par les butons. La première modélisation reprenait entièrement la zone 146 du terminal, qui correspond à la partie qui s’est effondrée. Cette zone est constituée de 17 anneaux juxtaposés en anse de panier, mais ce premier modèle a permis de conclure que chaque anneau est indépendant l’un envers l’autre. Le bureau d’études Greisch a donc continué son étude sur un seul anneau et il a notamment réalisé une simulation de la ruine sur un anneau support de passerelle. On se propose d’étudier la simulation de la ruine sur toute la zone effondrée soit une étude portant sur sept anneaux. Cette étude va permettre de suivre l’évolution de la ruine dans la zone effondrée et d’analyser la redistribution des efforts d’un anneau à l’autre. Dans un premier temps, il s’agit de recréer une modélisation grillage de poutres « déraffinée » d’un seul anneau afin de limiter le temps de calcul. Ce nouveau modèle est validé en comparant ses résultats à ceux obtenus à partir du modèle initial. En conservant cette modélisation grillage de poutres « déraffinée », on assemble les sept anneaux correspondant à la zone effondrée. Un calcul à long terme est mené pour atteindre la charge de ruine. Comme pour la simulation de la ruine dans un anneau, deux rotules plastiques apparaissent aux rein et bossage nord de chaque anneau. Cependant cette configuration à sept anneaux engendre une nouvelle distribution des efforts. Enfin, toujours dans un calcul à long terme, le poinçonnement de la coque par le buton est modélisé lorsque l’on atteint un certain seuil de chargement. On se trouve ainsi dans le schéma de ruine qui a provoqué le sinistre. Les anneaux n’ont alors pas tous le même comportement pour chaque pas de chargement.

Mots-clés Coque – ruine – poutres multifibres – long terme– poinçonnement BUREAU GREISCH Liège Science Park - 25 allée des noisetiers - B-4031 Liège, Belgique Travaux dirigés par M. Vincent DE VILLE DE GOYET Directeur Recherche et Développement

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ÉTUDE DU COMPORTEMENT SISMIQUE DES PLANCHERS À POUTRELLES Medou FALL Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme ’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010

- Résumé L’objectif du stage est d’établir le chapitre concernant les planchers à poutrelles pour les futures PSMI (règles parasismiques des maisons individuelles). Ces règles sont en cours de révision pour intégrer les Eurocodes. Les planchers ont pour rôle : D’une part, de former un diaphragme dans leur plan afin de transmettre les efforts sismiques horizontaux aux éléments verticaux de contreventement ; D’autre part, de maintenir la liaison entre les divers éléments de la structure (fonctionnement en bouton et tirant principalement assuré par les poutrelles) afin d’assurer le monolithisme de la construction. Cette dernière notion signifie que la partie préfabriquée du plancher et le béton coulé en place ne se désolidarisent pas. L’objectif de l’étude est de vérifier la fonction diaphragme rigide en déterminant l’épaisseur de la table de compression. Pour la vérification du monolithisme, nous établirons des méthodes de vérifications suivant l’Eurocode 2. Des essais statiques et sismiques permettront également de vérifier les contraintes de cisaillement données par l’Eurocode 2.

Mots Ŕclés Diaphragme, Parasismique, Monolithisme, Contraintes de cisaillement CERIB (Centre d’Etudes et de Recherche de l’Industrie du Béton) Rue des Longs Réages BP 30059 28231 EPERNON Cedex Travaux réalisés par Médou Gaye FALL Encadrés par Mr. Nicolas JURASZEK (CERIB), Ingénieur à la direction de la recherche et de l’Innovation et Mr. Eric FOURNELY (Polytech’Clermont-Ferrand)

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ÉVALUATION PROBABILISTE DU RISQUE SISMIQUE À GRANDE ECHELLE APPLICATION A LA COMMUNAUTE D’AGGLOMÉRATION NICE-COTE-D’AZUR Laura GAUTHIER Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur - Département Génie Civil - juin 2010 - Résumé Ŕ Les séismes sont des phénomènes destructeurs contre lesquels il est nécessaire de se prémunir. En effet, malgré la faible occurrence des séismes de grande ampleur sur le territoire métropolitain français, situé en zone de sismicité modérée, des phénomènes sismique d’importance peuvent se manifester à l’instar de ceux survenus au cours du siècle dernier à Chamonix (1905), Lambesc en Provence (1909) et Annecy(1996). La France dispose des connaissances et des réglementations nécessaires pour se prémunir contre les conséquences des séismes au niveau des constructions nouvelles. De nombreuses études de risque sismique ont été réalisées par GEOTER aux Antilles, menées à l’échelle de parcs immobiliers. GEOTER souhaite vérifier leur applicabilité sur le territoire métropolitain, en vue de leur utilisation à grande échelle (ville ou département). La présente étude porte sur l’évaluation à grande échelle du risque sismique. Dans cette optique est réalisée une évaluation du risque sismique à la Communauté d’Agglomération Nice-Côte-d’Azur (CANCA). Cette agglomération du sud est de la France est composée de 27 communes en pleine expansion économique et démographique avec plus de 500 000 personnes concernées, et occupe un territoire de 394 kilomètres carrés, englobant la ville de Nice et son arrière pays.En premier lieu est mené le recensement des données utilisables pour la réalisation d’une évaluation du risque sismique à grande échelle. Deux types de données sont étudiées : d’une part, les données IGN de la BD-TOPO, fournissant les contours de chaque construction et leur localisation géographique, permettant la prise en compte de l’aléa local et de la vulnérabilité par zones géographiques. D’autre part les données issues des recensements INSEE de 1999 et de 2006 à l’échelle de la commune, pour une analyse réalisée en utilisant une répartition statistique homogène du bâti. La vulnérabilité du bâti est ensuite estimée suivant les deux approches. Pour l’analyse par bâtiments, la vulnérabilité est obtenue à partir de la répartition des bâtiments par quartier de vulnérabilité similaire (centre ville, centre village, zones pavillonnaire) qui s’appuie sur l’étude d’ortho-photos. Dans le cas de l’analyse statistique à l’échelle des communes, la vulnérabilité est déterminée à partir de typologie de construction basée sur l’âge et la hauteur des bâtiments ainsi que le type et la taille des communes (ville, village). A partir de courbe d’aléa sismique probabiliste en intensité, calculées spécifiquement et de la prise en compte de l’aléa local, un calcul probabiliste de risque sismique a été mené. Il aboutit à une évaluation de la probabilité annuelle des différents niveaux de dommage, de la probabilité annuelle individuelle de mortalité et de l’espérance du nombre de victimes. Les résultats obtenus suivant les deux approches sont comparés et analysés, tant au niveau des pertes humaines que des probabilités de dommages envisageables. Enfin le dernier point de la présente étude est de présenter différentes méthodes de renforcement qui pourraient être proposées en termes de préconisations à la suite d’une analyse de risque sismique, à travers une présentation des techniques applicables et une synthèse du guide de renforcement du bâti existant. Mots-clés Risque – séisme – scénario – vulnérabilité – aléa – probabiliste – enjeux – renforcement GEOTER ALPES Parc d’Activité de Côte Rousse Ŕ 180 rue du Genevois 73000 CHAMBERY Travaux dirigés par François DUNAND Ŕ Ingénieur Génie Civil

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ETUDE DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE DES STRUCTURES AVEC BARDAGE Rocio ISORNA Polytech’Clermont Ferrand- Mémoire en vue de l’obtention des diplômes d’ingénieur et du Master Recherche 2 – Département Génie Civil – Juin 2010

- Résumé Ŕ Les séismes sont des phénomènes géologiques imprévisibles, qui peuvent provoquer des dégâts considérables. L'importance des dommages consécutifs aux séismes ne dépend pas seulement de la magnitude du tremblement, il dépend aussi de la qualité de construction des bâtiments, qui correspondent aux codes de construction parasismique. Pour cela, il est indispensable d’étudier le comportement des structures et ses composants vis-à-vis des différents types de charges dynamiques et des déplacements imposés par ces différentes actions. De cette façon, on peut contribuer à l’amélioration la méthodologie de conception et à la sécurisation de biens et des personnes lors de séismes. Lorsqu’on étudie le comportement dynamique des structures, on s’intéresse entre autre à la structure porteuse susceptible de renseigner sur les caractéristiques de rigidité et de résistance. On peut ainsi déduire les différentes déformations que peuvent-nous assurer la conformité des règles de conception parasismique et des conditions de service de bâtiment. Mais un bâtiment comporte aussi des éléments non porteurs qui vont conjointement supporter les effets des actions sismiques. Ils constituent des éléments non structuraux comme les enveloppes, et peuvent en cas de rupture brutale exposer les personnes à des risques considérables. Il apparaît donc indispensable de comprendre le comportement de ces éléments et leur interaction. Le but de ce travail est finalement d’étudier l’incompatibilité entre la structure métallique porteuse et leurs bardages. La première partie présente la comparaison entre les résultats analytiques (issus de l’eurocode8 et PS92) et numériques en termes de déplacements d’un bâtiment industriel en acier soumis à des actions horizontales. Ensuite, la seconde partie présente les résultats de modélisation en termes de déplacements de deux types de structures géométriquement distinctes, ainsi que les différents transferts d’efforts. En fin, une vérification de structure imposée pour l’EC8 et le PS92 est proposée.

Mots clés Structure porteuse – Bardage – Action dynamique – Déplacement - Incompatibilité PLATEFORME MSGC Campus de Clermont-Ferrand - Les Cézeaux Ŕ B.P. 206 - 63174 AUBIÈRE Cedex Travaux dirigés par Eric FOURNELY et Rostand MOUTOU PITTI

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DIAGNOSTIC ET RENFORCEMENT DU BATI EXISTANT VIS-À-VIS DU SÉISME Mathieu JOUANADE

Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Depuis 1995, les règles PS92 prescrivent, pour le territoire français, les méthodes de conception et de dimensionnement des ouvrages vis-à-vis du risque sismique. Le niveau de protection et le zonage déterministe associé à ce règlement de construction furent publiés dans l’arrêté du 14 mai 1991 et transcrits ultérieurement dans le code de l’environnement. Ce dispositif administratif est complété par la mise en place sur le plan national du Plan Séisme, ces actions sont conduites par les Pouvoirs Publics en liaison avec la communauté scientifique. L’application des règles PS 92 a néanmoins demandé une période d’adaptation de la profession nécessitant une appropriation de la réglementation par les Bureaux d’Etudes Techniques, l’information des maîtres d’ouvrage, la formation des différents acteurs. Enfin il n’est pas inutile de préciser que cette réglementation ne s’applique qu’aux bâtiments neufs. Les Eurocodes Structuraux traitant de la protection parasismique sont désormais publiés, ils comportent tous une annexe nationale. A l’instar des règles PS 92, les Eurocodes ne peuvent être utilisés qu’avec une carte d’aléa sismique. Ce zonage probabiliste a fait l’objet d’une présentation des Pouvoirs Publics fin novembre 2005 : l’aléa sismique concernera à terme une partie notoirement plus importante du territoire Français. Que se soit dans les zones sismiques actuelles pour des bâtiments plus anciens ou dans les futures zones sismiques pour le bâti existant le nombre d’ouvrages à diagnostiquer sera très important. Dans la mesure où les règles PS92 ne contiennent aucune information pour le bâti, et n’envisageaient qu’un niveau de ductilité moyen, l’Eurocode 8 partie 1 (règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments) offre un spectre plus large aux concepteurs et la partie 3 (évaluation et renforcement du bâti existant) fournit « les critères d’évaluation de la performance sismique d’un bâtiment existant, décrit une approche permettant de sélectionner les mesures correctives nécessaires, et expose les critères de dimensionnement pour envisager une mise à niveau ». La direction Technique de Bureau Veritas a souhaité expérimenter à travers un exemple concret les spécificités de l’Eurocode 8 partie 3 pour les bâtiments à ossatures métalliques et réfléchir aux pistes d’étude permettant les possibilités de renforcement des ouvrages ou des éléments d’ouvrage en s’inspirant de différents textes nationaux ou internationaux. Mots-clés Aléa – probabiliste – déterministe-risque – dommages – séisme – structure métallique – vulnérabilité – ductilité BUREAU VERITAS Agence Bourgogne Franche-Comté 16, Boulevard Winston Churchill 21000 Dijon Travaux dirigés par M. Philippe HOSTALERY Ŕ Spécialiste Charpente

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DÉVELOPPEMENT D’UN MODÈLE DE COMPOSANT REPRÈSENTANT LA CONTINUITE DE LA DALLE BETON DANS LE COMPORTEMENT DES ASSEMBLAGES EN SITUATION D’INCENDIE Antoine LAYBRO Polytech’Clermont-Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Depuis quelques années seulement et plus particulièrement après les attentats du 11 septembre 2001, les pays développés ont pris conscience de l’importance de l’ingénierie incendie. Les études de comportement des structures en situation d’incendie se sont donc multipliées et au lieu d’une règlementation réactive, elles vont permettre d’avoir une règlementation active ou du moins permettre aux bureaux d’études incendie de faire leur propre approche de manière plus fine. Au Royaume-Uni notamment, ce parallèle entre la règlementation ou un modèle proposé par l’entreprise est permis. Il a été remarqué lors des études passées que les assemblages ont un comportement au feu très difficile à appréhender. C’est pourquoi, l’ingénierie incendie se concentre beaucoup sur ce sujet. L’Eurocode 3 propose une méthode dite « la méthode des composantes » pour modéliser le comportement des assemblages à température ambiante. En situation d’incendie, une approche proposée par les chercheurs est de réutiliser cette méthode des composantes en adaptant les caractéristiques des ressorts équivalents en fonction des nouvelles conditions d’utilisation. Dans le cas d’un assemblage à platine d’about non débordante, les composantes comme l’âme (en traction, en compression et en cisaillement) et la semelle en contact avec l’assemblage (en flexion) du poteau, la platine d’about (en flexion), l’âme (en traction) et la semelle inférieure (en compression) et enfin les boulons en traction ont déjà été modélisés sous en chargement en flexion uniquement. Notre étude constitue à caractériser un nouveau ressort représentant le treillis présent dans la dalle béton participant au comportement de l’assemblage. A partir d’études, de récapitulatifs d’essais déjà réalisés et des informations issues des Eurocodes, deux propositions de modélisation de ce ressort sont réalisées. Cette composante va ensuite être intégrée dans un assemblage type dont les caractéristiques sont vérifiées pour comparer l’apport théorique de cette nouvelle composante selon les deux représentations proposées. Mots-clés Construction Métallique – Ingénierie du feu – Platine d’about – Méthode des composantes

UNIVERSITY OF SHEFFIELD Department of Civil & Structural Engineering Mappin Street - Sheffield S1 3JD (UK) Travaux dirigés par le Professeur Ian Burgess

BURO HAPPOLD LTD 2 Brewery Place Ŕ Brewery Wharf Leeds LS10 1NE (UK) Travaux suivis par le directeur associé Neal Butterworth

Travail supporté par le programme Erasmus de la Communauté Européenne

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LES EUROCODES COMMENT S’ADAPTER AUX NOUVELLES NORMES ? Yuri SHAPAREVICH Polytech’ Clermont -Ferrand - Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme ’ingénieur Département Génie Civil – juin 2010 - Résumé Dans le cadre des calculs de structure qu’elle réalise, l’entreprise IOSIS Industries a développé en interne une gamme de programmes de calcul, notamment pour l’étude des structures en béton armé. Avec l’apparition de nouveaux besoins et de l’Eurocode 2, qui a remplacé récemment le BAEL, cette gamme demande à être développée et mise à jour. Le but de cette étude est de développer des outils de calcul de béton armé adaptés à l’Eurocode 2, annexe nationale française. Le premier objectif est le développement d’un outil de calcul simple sur Excel permettant de déterminer le diagramme d’interaction d’une section de béton armé à l’ELS. Cet outil, basé sur la méthode des pivots, permet de déterminer rapidement le domaine de résistance d’une section de béton armé soumise à la flexion composée non déviée. Des couples d’efforts (effort normal/moment fléchissant) peuvent être testés pour vérifier s’ils sont ou non situés à l’intérieur du domaine de résistance. Une notice d’utilisation ainsi qu’une notice de validation ont été développées pour cet outil. Le deuxième et le principal objectif de cette étude est de développer un outil de calcul de béton armé permettant de vérifier les sections soumises à la flexion composée déviée. Avec une option de calcul ELS et ELU, cet outil présente les résultats sous la forme graphique et numérique. Basé sur la méthode des fibres, il permet de calculer le coefficient de sécurité pour un triplet d’efforts N - Mz – My, et de visualiser ce résultat à l’aide d’un diagramme d’interaction Mz – My pour un effort normal donné. La conception de cet outil avait été réalisée de façon à optimiser le rapport entre la rapidité d’exécution et la précision de calcul. Programmé sous Visal Basic, cet outil répond à toutes les exigences de l’utilisateur et donne les résultats qui sont bien en accord avec les normes de calcul. Un dossier de validation et la notice d’utilisation ont été développés pour cet outil.

Mots-clés Flexion déviée – coefficient de sécurité – méthode des pivots – méthode des fibres – diagramme d’interaction – Eurocode 2 IOSIS Industries Direction Technique et Scientifique 35 Rue du Val de Marne 75214 Paris Cedex 13 Travaux dirigés par M. Jean-Marc VEZIN Ŕ Directeur technique et scientifique

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