Théses de Doctorat
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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.Item Investigation des corrélations entre les réponses sismiques de bâtiments avec les caractéristiques des mouvements forts via des analyses sismiques non linéaires(2024-02-27) Chebihi, Amina épse TouhamiLa réponse des structures aux chargements sismiques est affectée par les caractéristiques des structures ainsi que celles des enregistrements sismiques. Il est ainsi important de comprendre quelles propriétés du mouvement sismique sont reliées à la réponse de la structure. La présente étude traite des corrélations entre les paramètres sismiques et les réponses structurelles de bâtiments en béton armé, pour ce faire, un grand nombre de paramètres caractérisant les séismes sont utilisés. Ces derniers sont extraits de plusieurs accélérogrammes représentant les enregistrements de divers séismes de magnitude variant de 5 à 6.95, et de distance épicentrale variant de 0.44 Km à 29.43 Km. En premier lieu, une étude de corrélations entre les paramètres caractérisant les enregistrements est effectuée dans le but de comprendre la nature des relations entre ces derniers. Des analyses dynamiques non linéaires de bâtiments en béton armé de différentes périodes sont élaborées. Les réponses structurelles des bâtiments tirées de ces analyses sismiques, sont ensuite soumises à des études de corrélations avec les paramètres sismiques. Les corrélations sont évaluées par plusieurs méthodes, à savoir, des analyses de régressions en utilisant divers modèles d’ajustement et des corrélations avec les coefficients de Pearson et de Spearman. Globalement, les réponses des structures analysées dépendent étroitement des paramètres de la même catégorie, qui sont à leur rôle corrélés entre eux. Cette dépendance varie avec la hauteur du bâtiment.Item Modélisation numérique des tunnels dans des conditions géotechniques complexes(2024-01-27) Siad, IbtissemAlors que des efforts considérables ont été consacrés à l'étude des déformations du sol pendant le creusement des tunnels droits à diamètre constant, peu de travaux ont été consacrés aux déformations induites par le creusement d'un rameau de raccordement à partir d'un tunnel principal. Le comportement structurel de ce type d’intersection de tunnels n'est pas bien compris en raison de la complexité de sa géométrie en 3D. Cette recherche a comblé cette lacune à travers une revue de la littérature détaillée, un suivi sur le terrain d’un tunnel de métro et d’un rameau de raccordement et une série de simulations numériques. Principalement, l’approche numérique tridimensionnelle était la seule qui peut étudier de manière réaliste le problème d’intersection des tunnels, dans ce travail de thèse on propose plusieurs simulations numériques en se basant sur des modèles en éléments finis avec le code de calcul CESAR LCPC V5. Comme pour tout projet de construction de tunnel, il est essentiel de surveiller les déformations générées dans le sol pendant et après les travaux. Ainsi, les principaux résultats visés dans cette recherche sont les tassements de surface et l'étendue de la zone plastique. Les résultats expérimentaux concernant l’étude géotechnique et le monitoring obtenus sur le site de l'extension du métro d'Alger El-Harrach centre-aéroport d’Alger sont présentés et analysés. Sur la base de ces données, on a pu réaliser des modèles numériques qui simulent la réalisation du creusement du rameau de raccordement. En effet, plusieurs paramètres ont été utilisé afin d’étudier leurs influences sur le tassement de surface de l’intersection de tunnels, de plus d’autres aspects ont été étudié tels que l’effet de la présence d’une nappe phréatique et l’influence d’un pré-soutènement par voûte parapluie modélisé comme une zone homogénéisé. Les résultats de toutes les simulations numériques confirment que le creusement du rameau de raccordement amplifie effectivement les tassements de surface et l'étendue de la zone plastique, et que le renforcement dans la zone d'intersection semble mieux contrôler les déformations générées.Item Contribution à l'étude du comportement rhéologique des bétons autoplaçants(2023-12-21) Adjou, NaimaLes bétons autoplaçants (BAP) sont des bétons très fluides qui se mettent en place sous l’effet de leurs poids propre. Ces bétons se consolident rapidement sans aucune vibration à l’opposé des bétons ordinaires. Ils ont été développés initialement pour maintenir une bonne consolidation, pour un remplissage adéquat des zones restreintes et une qualité de surface élevée. Ils sont utilisés dans des applications de réparation, de préfabrication et du coulage sur place. Cependant, le maintien de la fluidité de ces bétons sans ségrégation nécessite un contrôle adéquat de leur rhéologie. Les performances de ces bétons fluides reposent sur la compréhension fondamentale de leur comportement d'écoulement. Le béton fluide à rhéologie adaptée peut répondre aux exigences des constructions modernes, notamment le coulage des éléments de formes complexes, les armatures denses, temps de construction court, qualité du produit fini, etc. Les paramètres rhéologiques et la thixotropie de ces bétons régissent leurs performances d'écoulement, leur degré de consolidation et leur stabilité après la mise en place. Ces performances ont à leur tour un impact direct sur les propriétés mécaniques, les propriétés de transport et la durabilité. Différentes approches scientifiques tentent de prédire et de concevoir des bétons ayant les propriétés à l'état frais requises. La rhéologie du béton est influencée par l'effet synergique de plusieurs paramètres, notamment la rhéologie de sa pâte, i.e. la phase suspendante. Les propriétés rhéologiques des suspensions cimentaires affectent la fluidité, la maniabilité et la facilité de pompage des bétons autoplaçants. De plus, l'action des superplastifiants est considérée au niveau de la pâte cimentaire mais son effet se répercute au niveau du béton. Par conséquent, dans la première partie de cette étude nous avons étudié l'effet de de différents types de superplastifiants hauts réducteurs d'eau sur la rhéologie et le développement de la résistance d'une pâte de ciment à haute performance. Ces types de superplastifiant se caractérisent par leurs poids moléculaires et leurs polydispersité. Des superplastifiants de type polynaphtalène sulfonates (PNS) et polycarboxylates (PCE) ayant différents poids moléculaires allant de 11 857 à 31 232 Da ont été utilisés. Les interactions entre les superplastifiants et les particules de ciment ont été évaluées en termes de cinétique d'hydratation, de courbes d'écoulement, de propriétés viscoélastiques et de développement de la résistance à la compression. Les formulations de pâte de ciment étudiées ont été gâchées avec des rapports eau/ciment (E/C) de 0,35 et 0,42. Les résultats obtenus ont montré que les formulations proportionnées avec un rapport E/C de 0,35 et des superplastifiants ayant un haut poids moléculaire et à faible indice de polydispersité présentent une plus grande capacité de dispersion et de développement de la résistance à la compression, mais une cinétique de structuration plus faible. Pour un type de superplastifiants donné, le poids moléculaire idéal pour assurer la meilleure performance rhéologique et le meilleur développement de la résistance a été identifié. Dans la deuxième partie de cette étude, nous avons proposé une nouvelle approche d’optimisation des bétons autoplaçants à rhéologie adaptée en se basant sur les propriétés rhéologiques et mécaniques de la suspension cimentaire.