Thèses - 3 ans
Thèse Cifre Vinci-ISC/Ecole des Ponts ParisTech
La construction en béton armé est parfois comparée à de l’artisanat au sens où de nombreuses tâches restent essentiellement manuelles. Les activités de chantier, lourdes et chronophages ont un impact direct sur la conception des éléments, le surdimensionnement et le risque d’erreur de fabrication. Il est clair que le béton armé restera cependant d’usage dans les années à venir. Minimiser l’impact environnemental des structures construites avec ce matériau, revient à minimiser les quantités, à optimiser son usage mais certainement aussi à avoir une vision plus ambitieuse, prendre en compte la réversibilité de nos actions, par exemple la démontabilité et la réutilisation possible.
Plusieurs travaux vont dans ce sens dans le laboratoire Navier et en relation avec la plateforme de construction digitale Build’In de l’Ecole des Ponts cofinancée par la région Ile de France. Car de tels enjeux sont liés au développement du numérique dans la construction.
Le travail de thèse consiste à :
-Continuer à réfléchir avec cette vision digitale à ce que pourrait être la préfabrication paramétrique dans la construction en béton armé. De nouvelles techniques, la robotique et des développement logiciels doivent être en mesure de proposer de vrais progrès, pour le renforcement et les ferraillages, assemblages, manipulation, mass-customisation, traçage et contrôle qualité, ayant un impact fort sur la performance, le bilan environnemental et même sur l’organisation du travail. Ce premier brainstorming (6mois) dégagera les priorités qui seront développées durant la thèse. On pourrait s’intéresser par exemple en particulier au développement d’un ferraillage repensé et assisté robotiquement pour sa mise en forme et son positionnement. Un brevet ENPC/VINCI a été déposé dans ce sens cette année. Ou encore d’un concept d’assemblage poteau-poutre simple technologiquement mais lié aux développements théoriques de Navier, efficace mécaniquement et avec une mise en œuvre compatible avec le chantier. De nouveaux matériaux tels que les géopolymères pourraient également être testés s’ils s’imposent pour cette digitalisation massive. Un équipement spécifique est en cours d’acquisition par l’Ecole.
- En parallèle il s’agit également de poursuivre les développements concernant les méthodes d’optimisation mécanique originales (thèse de Leila Rostom) car basées sur le comportement à l’état ultime et pas à l’état de service. La plupart des optimisations dite topologiques optimisent la raideur qui n’est pas le paramètre le plus important pour le GC. Ici, grâce à des approches utilisant Analyse limite et Calcul à la rupture, c’est bien via la modélisation des mécanismes de ruine et la capacité portante, que l’on souhaite optimiser. La prise en compte de deux matériaux, acier/béton, et du comportement différent en traction et compression du béton, rend de plus les problèmes non-linéaires.
La construction en béton armé est parfois comparée à de l’artisanat au sens où de nombreuses tâches restent essentiellement manuelles. Les activités de chantier, lourdes et chronophages ont un impact direct sur la conception des éléments, le surdimensionnement et le risque d’erreur de fabrication. Il est clair que le béton armé restera cependant d’usage dans les années à venir. Minimiser l’impact environnemental des structures construites avec ce matériau, revient à minimiser les quantités, à optimiser son usage mais certainement aussi à avoir une vision plus ambitieuse, prendre en compte la réversibilité de nos actions, par exemple la démontabilité et la réutilisation possible.
Plusieurs travaux vont dans ce sens dans le laboratoire Navier et en relation avec la plateforme de construction digitale Build’In de l’Ecole des Ponts cofinancée par la région Ile de France. Car de tels enjeux sont liés au développement du numérique dans la construction.
Le travail de thèse consiste à :
-Continuer à réfléchir avec cette vision digitale à ce que pourrait être la préfabrication paramétrique dans la construction en béton armé. De nouvelles techniques, la robotique et des développement logiciels doivent être en mesure de proposer de vrais progrès, pour le renforcement et les ferraillages, assemblages, manipulation, mass-customisation, traçage et contrôle qualité, ayant un impact fort sur la performance, le bilan environnemental et même sur l’organisation du travail. Ce premier brainstorming (6mois) dégagera les priorités qui seront développées durant la thèse. On pourrait s’intéresser par exemple en particulier au développement d’un ferraillage repensé et assisté robotiquement pour sa mise en forme et son positionnement. Un brevet ENPC/VINCI a été déposé dans ce sens cette année. Ou encore d’un concept d’assemblage poteau-poutre simple technologiquement mais lié aux développements théoriques de Navier, efficace mécaniquement et avec une mise en œuvre compatible avec le chantier. De nouveaux matériaux tels que les géopolymères pourraient également être testés s’ils s’imposent pour cette digitalisation massive. Un équipement spécifique est en cours d’acquisition par l’Ecole.
- En parallèle il s’agit également de poursuivre les développements concernant les méthodes d’optimisation mécanique originales (thèse de Leila Rostom) car basées sur le comportement à l’état ultime et pas à l’état de service. La plupart des optimisations dite topologiques optimisent la raideur qui n’est pas le paramètre le plus important pour le GC. Ici, grâce à des approches utilisant Analyse limite et Calcul à la rupture, c’est bien via la modélisation des mécanismes de ruine et la capacité portante, que l’on souhaite optimiser. La prise en compte de deux matériaux, acier/béton, et du comportement différent en traction et compression du béton, rend de plus les problèmes non-linéaires.