Théses de Doctorat
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Item Correlations between geotechnical parameters for algerian soils(2025-03-04) Letif; MyriamLes essais in-situ et de laboratoire sont des méthodes de reconnaissance géotechniques, utilisées dans le but de caractériser le comportement du sol avant toute conception d’un ouvrage de génie civil. D’autre part, les corrélations sont également utilisées par les praticiens comme outils alternatifs pour acquérir des informations géotechniques supplémentaires à faible coût. Cette thèse vise à développer des corrélations entre les paramètres géotechniques des sols algériens. Des méthodes statistiques et des modèles d'intelligence artificielle (IA) ont été utilisés pour atteindre les objectifs de la thèse afin de prédire différents paramètres géotechniques. Une base de données suffisamment étendue a été collectée à partir de divers sites situés dans le nord de l'Algérie. La base de données comprend les essais in-situ tels que : l’essai de pénétration standard (SPT), le test de pénétration au cône (CPT), le test pressiométrique Menard (MPT), ainsi les essais de laboratoire tels que : l’essai oedométrique et les essais physiques. Des corrélations ont été proposées entre CPT, SPT et MPT en utilisant les modèles de régression simple pour les sols sableux et argileux. Les modèles développés ont été comparés à ceux publiés dans la littérature, indiquant une bonne précision des corrélations développées dans cette étude, confirmant également l'importance de la recherche des corrélations locales. De plus, comme le sol constitue une matrice complexe qui comprend des facteurs physiques et mécaniques interdépendants, des outils d'intelligence artificielle ont été utilisés pour prédire plus efficacement les différents paramètres géotechniques, à savoir, des réseaux de neurones artificiels (RNA), régression par processus gaussien (GPR), des machines à vecteurs de support (SVM), des RNA optimisés à l'aide d'algorithmes méta-heuristiques comprenant l'optimisation par essaim de particules (PSO) et l'optimisation de l'enseignement-apprentissage (TLBO) ont été utilisés pour prédire l'indice de gonflement et la pression limite pour les sols argileux. Par conséquent, le réseau de neurones artificiels (RNA) a généré de meilleurs résultats que le SVM et le GPR, avec 80 % de réussite dans la prédiction de l'indice de gonflement du sol et 70 % dans l'estimation de la pression limite. Le RNA optimisé utilisant l'algorithme PSO a prédit la pression limite plus efficacement que le modèle TLBO-RNA, générant respectivement R² = 0,795 et R² = 0,731 lors des phases d'apprentissage et de test. Le domaine récent de l'intelligence artificielle explicable (XAI) utilisant l'algorithme d'explication additive de Shapley (SHAP) a été exploré pour interpréter la capacité de prédiction des RNA, GPR et SVM. Les modèles d'IA sont des outils prometteurs pour la prédiction multi-variables. L'analyse SHAP a montré que l'indice de gonflement du sol est davantage influencé par la limite de liquidité (LL) et la limite de plasticité (PL), ce qui souligne qu'une teneur plus élevée en LL et PL augmente les résultats du modèle. Concernant la pression limite, la profondeur est la caractéristique d'entrée qui influence la pression limite pour les trois modèles, indiquant qu'une augmentation de la profondeur entraîne une augmentation de la pression limite.Item Correlations between geotechnical parameters for algerian soils(2025-03-04) Letif; MyriamLes essais in-situ et de laboratoire sont des méthodes de reconnaissance géotechniques, utilisées dans le but de caractériser le comportement du sol avant toute conception d’un ouvrage de génie civil. D’autre part, les corrélations sont également utilisées par les praticiens comme outils alternatifs pour acquérir des informations géotechniques supplémentaires à faible coût. Cette thèse vise à développer des corrélations entre les paramètres géotechniques des sols algériens. Des méthodes statistiques et des modèles d'intelligence artificielle (IA) ont été utilisés pour atteindre les objectifs de la thèse afin de prédire différents paramètres géotechniques. Une base de données suffisamment étendue a été collectée à partir de divers sites situés dans le nord de l'Algérie. La base de données comprend les essais in-situ tels que : l’essai de pénétration standard (SPT), le test de pénétration au cône (CPT), le test pressiométrique Menard (MPT), ainsi les essais de laboratoire tels que : l’essai oedométrique et les essais physiques. Des corrélations ont été proposées entre CPT, SPT et MPT en utilisant les modèles de régression simple pour les sols sableux et argileux. Les modèles développés ont été comparés à ceux publiés dans la littérature, indiquant une bonne précision des corrélations développées dans cette étude, confirmant également l'importance de la recherche des corrélations locales. De plus, comme le sol constitue une matrice complexe qui comprend des facteurs physiques et mécaniques interdépendants, des outils d'intelligence artificielle ont été utilisés pour prédire plus efficacement les différents paramètres géotechniques, à savoir, des réseaux de neurones artificiels (RNA), régression par processus gaussien (GPR), des machines à vecteurs de support (SVM), des RNA optimisés à l'aide d'algorithmes méta-heuristiques comprenant l'optimisation par essaim de particules (PSO) et l'optimisation de l'enseignement-apprentissage (TLBO) ont été utilisés pour prédire l'indice de gonflement et la pression limite pour les sols argileux. Par conséquent, le réseau de neurones artificiels (RNA) a généré de meilleurs résultats que le SVM et le GPR, avec 80 % de réussite dans la prédiction de l'indice de gonflement du sol et 70 % dans l'estimation de la pression limite. Le RNA optimisé utilisant l'algorithme PSO a prédit la pression limite plus efficacement que le modèle TLBO-RNA, générant respectivement R² = 0,795 et R² = 0,731 lors des phases d'apprentissage et de test. Le domaine récent de l'intelligence artificielle explicable (XAI) utilisant l'algorithme d'explication additive de Shapley (SHAP) a été exploré pour interpréter la capacité de prédiction des RNA, GPR et SVM. Les modèles d'IA sont des outils prometteurs pour la prédiction multi-variables. L'analyse SHAP a montré que l'indice de gonflement du sol est davantage influencé par la limite de liquidité (LL) et la limite de plasticité (PL), ce qui souligne qu'une teneur plus élevée en LL et PL augmente les résultats du modèle. Concernant la pression limite, la profondeur est la caractéristique d'entrée qui influence la pression limite pour les trois modèles, indiquant qu'une augmentation de la profondeur entraîne une augmentation de la pression limite.Item Prediction of the fundamental period of reinforced concrete frame structures with infill walls using Artificial Intelligence techniques(2025-02-02) Yahiaoui; AsmaLa conception de bâtiments parasismiques implique que les structures doivent résister aux mouvements des tremblements de terre. Ceci est accompli à travers une conception crédible des bâtiments en question, et ce en se référant aux codes parasismiques. ? cette fin, les principales réponses structurelles doivent être calculées après avoir déterminé une propriété dynamique importante, à savoir la période fondamentale (PF), puisqu'elle est considérée comme l'empreinte digitale des structures. Il est donc impératif de l'évaluer par le biais d'une analyse déterministe et probabiliste, afin de garantir une grande précision et une faible incertitude dans les formules générées. Cette thèse vise à déterminer la PF des structures en béton armé avec remplissage en maçonnerie, en utilisant l'apprentissage automatique en boite noire et blanche. A cette fin, trois algorithmes de boosting ont été sélectionnés, principalement gradient boosting decision trees, CatBoost, et LightGBM. Une comparaison entre les modèles par défaut et les modèles définis avec des hyperparamètres ajustés, en utilisant l'outil Optuna, a montré que l'optimisation des hyperparamètres conduisait à de meilleurs résultats et que cette étape est cruciale pour atteindre les modèles optimaux. La contribution de chaque variable d'entrée a été évaluée à l'aide de diverses techniques, à savoir l'importance des caractéristiques, SelectFromModel et l'explication additive de Shapley, démontrant que, bien que la hauteur du bâtiment soit l'entrée principale pour déterminer la PF, c'est la contribution des cinq paramètres qui a permis d'obtenir le modèle le plus performant. Dans le but de développer un modèle facilement compréhensible par les humains, une méthode d'apprentissage automatique à boîte blanche a été sélectionnée pour développer une formule reliant la PF aux cinq variables d'entrée. Cette formule a atteint une grande précision et de faibles valeurs d'erreur, et a surpassé les équations suggérées par certains auteurs et codes de construction. Une modélisation probabiliste à grande échelle et une analyse de l'incertitude a été réalisée pour souligner l'effet de variabilité des entrées sur les statistiques de la période, démontrant par l'analyse de sensibilité que la hauteur du bâtiment, le pourcentage d'ouverture, et leur interaction sont les paramètres ayant le plus grand effet, sur les valeurs de la PF. En outre, l'analyse statistique des résultats a révélé que la distribution multivariée est la mieux adaptée, pour représenter la variabilité de toutes les entrées. L'intervalle de confiance à 95 % a montré que l'incertitude du pourcentage d'ouverture a plus d'influence sur les statistiques de la période. De plus, selon les résultats de l'analyse de sensibilité et de l'analyse probabiliste, deux nouvelles équations de la période ont été développées. La première expression se base sur les trois paramètres conceptions, tandis que la deuxième équation considère également l'effet d'un paramètre physique. Enfin, une méthode d'apprentissage automatique probabiliste a été utilisée, afin de sélectionner la loi de distribution la plus appropriée de la PF et générer une prédiction probabiliste à l'aide des intervalles de prédiction, qui a démontré que les distributions normale et log-normale sont les plus adéquates, en offrant une largeur étroite des intervalles de prédiction à 95 % et en couvrant tous les points de données.Item Etude et modélisation du comportement thermique des constructions avec comble dans le contexte climatique algérien(2024-07-08) Laidi, SadiaL'objectif de ce travail est d’évaluer, dans le contexte climatique algérien, les performances énergétiques d’une maison individuelle ayant une toiture avec comble. La méthodologie adoptée a consisté à élaborer un modèle thermique d’une maison expérimentale, appelée « maison solaire », qui est située dans la ville de Bou Ismail près d’Alger sur le site de l’Unité de Développement des Equipements Solaires (UDES). Cette maison expérimentale a un seul niveau et dispose d'un comble. Le modèle numérique élaboré a été validé en comparant les valeurs mesurées et les valeurs calculées des températures de l’air intérieur. Le modèle thermique validé a ensuite été utilisé pour évaluer plusieurs variantes de la configuration de cette construction en changeant la nature de l’enveloppe, le type de comble et le taux de ventilation du comble. Trois variantes du comble ont été envisagées : sans isolation thermique, avec isolation thermique au niveau du plancher bas du comble, avec isolation thermique au niveau de la toiture du comble. Le comportement énergétique des différentes configurations étudiées a été comparé à un cas de référence qui correspond à un logement avec vitrages simples, sans isolation thermique, sans comble, avec des murs en maçonnerie et une toiture plate en béton armé. Ce cas de référence correspond aux choix adoptés pour de nombreuses constructions individuelles en Algérie. Des simulations thermiques ont été réalisées pour des villes représentatives des trois climats prévalents en Algérie. Les résultats des modèles ont démontré que, dans tous les climats algériens, le comble, isolé ou non, apporte une économie d’énergie pour la climatisation.Item Caractérisation rhéologique, physico-mécanique et durabilité du béton de sable de dune(2023-05-17) Ladjel, MohamedL'objectif de la présente recherche vise à explorer la possibilité d'utiliser le béton de sable de dunes (BSD) comme substituant du béton ordinaire dans les constructions légèrement chargées telles que celles utilisées pour les logements, les bâtiments à usage d’habitation et les bâtiments administratifs. Dans ce sens, les propriétés rhéologiques, physico-mécaniques et la durabilité de quatre types de béton de sable de dunes fabriqués ont été étudiées dans le détail. A cet effet, une formulation de mélange d’ingrédients, adoptée après une série d’essais préliminaires, a permis l’obtention de quatre bétons de sable de dunes de résistance oscillant entre 25 et 54 MPa. Deux rapports eau/ciment ont été utilisés (E/C = 0.5 ; E/C = 0.7) pour fabriquer ces quatre types de BSD, dont deux contenaient des fillers calcaires comme substituants au sable de dunes. Les résistances à la compression et à la traction par flexion des différents BSD ont été mesurées sur éprouvettes de béton. Les mêmes BSD ont été soumis à trois températures de cure différentes (20°C, 35°C et 50°C) pour évaluer leur retrait à long terme. En complément de l'investigation expérimentale sur le retrait, une analyse numérique par éléments finis non linéaire (NLFEA), utilisant le logiciel ANSYS©, a été réalisée pour des fins de comparaisons entre le retrait obtenu expérimentalement et celui obtenu numériquement. En plus du retrait, le fluage des quatre BSD fabriqués a été évalué expérimentalement sur des poutres en béton armé soumises à des charges maintenues ; des déformations et des flèches ont été mesurées sur des poutres chargées pendant plus d’une année. La durabilité des bétons de sable de dunes fabriqués a été évaluée par les essais de perméabilité, les essais d’absorption d'eau par capillarité, et par différentes attaques chimiques, telles que le chlorure de sodium, remplacé par l’eau de mer dans ce travail, le sulfate de magnésium et l’acide sulfurique. Les résultats expérimentaux ont montré que l'incorporation de fillers calcaires combinés à un superplastifiant améliore les propriétés rhéologiques du béton de sable de dunes à l’état frais ainsi que ses propriétés mécaniques à l’état durci. Ainsi, des résistances dépassant les 50 MPa ont été obtenues en compression pendant que des valeurs avoisinant celles du béton à hautes résistance ont été obtenues en traction par flexion ; ces bétons de sable de dunes ont donné des modules d’élasticité légèrement moins que ceux du béton ordinaire à résistance équivalentes. En se basant sur la nature de la courbe contrainte-déformation des BSD fabriqués, une courbe idéalisée est proposée comme outil de calcul pour ce matériau. Ces mêmes bétons performants en résistance, en raison d’un rapport E/C réduit (0.5), de l’utilisation de superplastifiants pour compenser la perte de maniabilité, et de fillers calcaires pour densifier la structures interne du matériau, avaient des retraits et des fluages à long terme comparables à ceux du béton ordinaire. Les résultats obtenus pour le fluage des BSD ont permis de calculer un coefficient de fluage pour ce matériau, nécessaire pour l’estimation des flèches à long terme. A travers les indicateurs de durabilité considérés dans ce travail et au vue de la bonne tenue aux différentes attaques chimiques considérées dans cette investigation, à l’exception des attaques par l’acide sulfurique, les bétons de sable de dunes fabriqués dans ce travail présentent une durabilité acceptable.Item Etude du comportement non linéaire des structures en voiles (BA) en forme de L(2024-07-09) Ghoul, SahraouiUn nouveau type de structure a émergé celui qui consiste en la construction de voiles en béton armé en forme de L, permettant aux architectes de concevoir des façades plus ouvertes et modernes. Cette innovation architecturale a conduit à la nécessité d’évaluer et d’étudier le comportement non linéaire de ces voiles lorsqu’ils sont soumis à des charges sismiques. Comprendre ces comportements est essentiel pour assurer la sécurité et la résistance des bâtiments, surtout dans des zones à risque sismique. Une étude comparative, fondée sur des résultats expérimentaux, a permis de développer un modèle numérique capable de simuler et de prédire avec précision la performance réelle de ce type de voile. Ce modèle numérique offre une meilleure compréhension du comportement structurel des voiles en béton armé, en fournissant des prédictions fiables qui peuvent être utilisées pour optimiser la conception et la sécurité des structures dans des contextes réels. Dans la deuxième partie de cette thèse, une étude paramétrique numérique des voiles en béton armé en forme de L, conçus selon les codes de conception sismique algériens, a été entreprise pour évaluer la fiabilité et vérifier les schémas de défaillance du mécanisme d’endommagement. La distribution des contraintes dans les voiles ainsi que l’impact de la ductilité et de la rigidité sous des charges latérales et axiales monotones dans les directions positives et négatives à 45 degrés sont également examinés et discutés. De plus, une analyse numérique statique non linéaire des structures multi-étages contreventées par des voiles en forme de L, dimensionnée selon les dispositions du code parasismique RPA99, a été réalisée, accompagnée d’une comparaison des diagrammes des moments pour lesvoiles en L. Ceci dans le but d’évaluer l’influence des voiles en L sur la capacité et la ductilité des bâtiments, ainsi que de vérifier l’applicabilité de la définition dans les Règles Parasismiques Algériennes RPA99, version 2003 (L=4t).Item Optimisation de la performance thermique de l'enveloppe des bâtiments en Algérie(2023-07-20) Tidadini, Adel Mohamed BenaissaEn Algérie, la consommation d'énergie des bâtiments a considérablement augmenté en raison de l'utilisation du chauffage en hiver et de la climatisation en été. Le secteur du bâtiment est le deuxième plus gros consommateur d'énergie parmi les secteurs économiques du pays. Cette forte consommation d'énergie a également un impact sur l'environnement. Afin de réduire la consommation d'énergie du secteur résidentiel, une solution possible consiste à améliorer les performances thermiques de l'enveloppe des bâtiments tout en maintenant le même confort thermique pour les occupants. Dans cette thèse, l'objectif est d'étudier l'impact de l'isolation thermique et du pourcentage de vitrage dans l'enveloppe des bâtiments sur la consommation énergétique ainsi que sur les émissions de CO2 pour différentes zones climatiques en Algérie. En utilisant le modèle d'optimisation, les épaisseurs optimales d'isolation thermique pour les murs extérieurs des bâtiments sont déterminées pour différents types d'énergie tels que le gaz naturel, le gaz butane et l'électricité. L'influence du pourcentage de vitrage dans le mur sur l'épaisseur optimale de l'isolant et sur la réduction des émissions de CO2 sera également étudiée. Les charges de transmission de chauffage et de refroidissement sont calculées en premier lieu à l'aide de la méthode des degrés-jours, où le pourcentage de surface vitrée est introduit comme nouvelle variable dans la procédure d'optimisation. Le modèle économique amélioré permet une application facile et rapide de l'optimisation de la couche d'isolation en fonction du pourcentage de surface vitrée. Dans un second temps, une simulation thermique en régime dynamique est effectuée en période d'été et en période d'hiver pour toutes les zones climatiques considérées. A partir des résultats de la simulation thermique en régime dynamique, les épaisseurs optimales de la couche d'isolation sont déterminées avec plus de précision et en prenant en compte diverses orientations. Pour finir, une simulation thermique est effectuée avec un logiciel de simulation afin d'apporter plus de précisions.Item Transfert de spectre de réponse du rocher à la surface libre d’un profil de sol hétérogène(2023-06-17) Hadj Brahim, Mounia MenounL'aléa sismique est, en général, fourni sous forme de spectre de réponse au niveau du rocher à partir d'étude d'aléa et de microzonage. Des analyses analytiques de réponse du site ont été effectuées en propageant un mouvement d'entrée à travers le profil du sol afin de prédire le mouvement du sol en surface du site. Les analyses de réponse du site peuvent également être effectuées empiriquement en utilisant des coefficients de site sismique. L'objectif de cette étude est de développer une méthode basée sur une formulation théorique qui peut déterminer directement le spectre de réponse d'un profil de sol hétérogène à la surface à partir d'un spectre de réponse spécifié au substratum rocheux. L'hétérogénéité considérée consiste en une variation des caractéristiques géotechniques en profondeur. Pour mettre en œuvre la méthodologie que nous avons présentée, dans la première partie nous avons supposé l'amortissement de l'oscillateur égal à zéro, après élaboration d'une suite d'équations, une formulation simple où le spectre de réponse en champ libre est donné par le produit de la fonction de transfert (en utilisant des approches linéaire (L) et équivalente linéaire (EQL)) et le spectre de réponse dans la roche. La seconde partie est une généralisation de la première ; c'est le cas où l'amortissement de l'oscillateur est différent de zéro. Une formulation empirique est proposée pour tous les cas de sol et validée par des exemples numériques. Pour vérifier la précision de la méthode proposée, le spectre de réponse obtenu est comparé à celui obtenu par les programmes Shake et Strata. Les résultats ont montré une amplification du site jusqu'à 10 % à 25 % supérieure à la méthode traditionnelle (Shake) et inferieure de 15 à 35 % à la méthode de la théorie des vibrations aléatoires (RVT-Strata).Item Transfert de spectre de réponse du rocher à la surface libre d’un profil de sol hétérogène(2023-06-17) Hadj Brahim, Mounia MenounL'aléa sismique est, en général, fourni sous forme de spectre de réponse au niveau du rocher à partir d'étude d'aléa et de microzonage. Des analyses analytiques de réponse du site ont été effectuées en propageant un mouvement d'entrée à travers le profil du sol afin de prédire le mouvement du sol en surface du site. Les analyses de réponse du site peuvent également être effectuées empiriquement en utilisant des coefficients de site sismique. L'objectif de cette étude est de développer une méthode basée sur une formulation théorique qui peut déterminer directement le spectre de réponse d'un profil de sol hétérogène à la surface à partir d'un spectre de réponse spécifié au substratum rocheux. L'hétérogénéité considérée consiste en une variation des caractéristiques géotechniques en profondeur. Pour mettre en œuvre la méthodologie que nous avons présentée, dans la première partie nous avons supposé l'amortissement de l'oscillateur égal à zéro, après élaboration d'une suite d'équations, une formulation simple où le spectre de réponse en champ libre est donné par le produit de la fonction de transfert (en utilisant des approches linéaire (L) et équivalente linéaire (EQL)) et le spectre de réponse dans la roche. La seconde partie est une généralisation de la première ; c'est le cas où l'amortissement de l'oscillateur est différent de zéro. Une formulation empirique est proposée pour tous les cas de sol et validée par des exemples numériques. Pour vérifier la précision de la méthode proposée, le spectre de réponse obtenu est comparé à celui obtenu par les programmes Shake et Strata. Les résultats ont montré une amplification du site jusqu'à 10 % à 25 % supérieure à la méthode traditionnelle (Shake) et inferieure de 15 à 35 % à la méthode de la théorie des vibrations aléatoires (RVT-Strata).Item Contribution du sable de dune en poudre et du laitier de haut fourneau sur le comportement physico-mécanique et la durabilité des bétons à hautes performances par les plans d’expériences(2023-12-10) Benkhelil, MahmoudCette étude vise à étudier expérimentalement les propriétés mécaniques de quinze combinaisons BHP fabriquées à partir de matériaux locaux déjà existants en Algérie. L’étude de l’effet de sable de dune broyé (SDB) et laitier de haut fourneau (LHF) comme remplacent partial du ciment (PC) sur les indicateurs de durabilité tel que la perméabilité, l’absorbation d’eau par immersion et la stabilité du BHP à l’eau. Une conception de mélange à quatre niveaux et trois paramètres a été mise en œuvre pour développer des modèles pour la variance statistique des données expérimentales enregistrées et le programme statistique JMP7 a été utilisé pour effectuer cette analyse. De plus, une conception de mélange optimale qui offre le meilleur équilibre entre les trois paramètres est sélectionné. Aussi, une relation entre la résistance à la compression des BHP et leur porosité accessible à l’eau à 28 jours a été identifiée. Pour toutes les réponses, les modèles présentent de forts coefficients de corrélation (R2 = 0,83). À 7 jours, l’amélioration de la résistance mécanique à la compression (Rs) peut être attribuée à la proportion croissante de SDB. Au contraire, les résultats suggèrent que le pourcentage croissant de LHF dans tous les systèmes entraîne une légère diminution de Rs. À 28 jours, il est évident que l’utilisation du LHF seul a entraîné une légère diminution du Rs, mais lorsqu’il est combiné avec le PC, le LHF a augmenté le Rs par rapport au BHP témoin et contribue à la réduction de la porosité. Au contraire, Rs est meilleur avec une faible porosité, lorsqu’un faible pourcentage de SDB est utilisé. La composition optimale (BHP14) avec 5% LHF offre le meilleur compromis entre les trois caractéristiques étudiées, moins de ciment peut également être utilisé car le BHP4 (15% LHF + 5% SDB) affiche des caractéristiques à peu près comparables au BHP15 de référence. Les résultats obtenus montrent que la perméabilité du BHP est influencée d’abord par la dose en LHF, ensuite la dose de PC, puis par l’effet associé de (LHF* SDB). L’existence de LHF améliore la perméabilité de BHP à 28 jours. À 60 jours, les BHPs substitués devenir moins perméable par rapport à celle de BHP de référence. Cependant, l’absorption des BHPs étudiés présent des coefficients inférieur à 5% et répond aux exigences de la norme NBN B15-211(1989), les résultats suggèrent que le LHF provoque une diminution de l’absorption d’eau et une augmentation de la stabilité du BHP à l’eau à 28 jours. Les résultats confirment que les matériaux locaux déjà existants (SDB) et (LHF) peuvent être utilisés comme remplacent partielle au ciment dans la fabrication de BHP abordables et respectueux de l’environnement.