Faculté du Génie de la Construction

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Comportement hydromécanique des sols argileux
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 219-10-31) Ouguemat, Ali
Du fait de la prise en compte croissante du risque de sécheresse dans le dimensionnement des fondations sur sol argileux et les problèmes de stabilité rencontrés dans les ouvrages en terres (notamment dans les remblais d’infrastructures de transports où l’utilisation de sols de site devient, aujourd’hui, une préoccupation majeure dans le cadre du développement durable), il existe un regain d'intérêt pour ces sujets. Dans ce contexte, nous présentons dans cette thèse une étude expérimentale de l’effet du comportement hydromécanique des sols argileux sur les ouvrages géotechniques. Cette étude expérimentale est composée de deux parties. La première partie concerne une application de la méthode de la teneur en eau (Briaud et al., 2003), pour étudier l’effet de variations de la teneur en eau sur le retrait/gonflement de quatre sols prélevés dans quatre sites différents de la région de Tizi-Ouzou (Algérie). La teneur en eau est utilisée comme paramètre principal du sol et l’essai de retrait est suggéré pour obtenir la relation entre la variation de la teneur en eau et les variations volumiques induites. Les résultats obtenus montrent que la forme de l’échantillon et la charge verticale n’affectent pas le retrait/gonflement des sols étudiés. En revanche, la teneur en eau initiale influence leur comportement. La deuxième partie porte sur le comportement d’une argile gonflante, provenant d’un site de la région de Tizi-Ouzou, en vue d’étudier la possibilité d’optimiser le réemploi de sols de site en remblais d’infrastructures de transports. Des éprouvettes de cette argile sont fabriquées à une teneur en eau w0 = 0,7 wOPN qui leur confère un état sec au sens GTR (1992). Ces éprouvettes sont compactées statiquement et, ensuite, soumises à une humidification sous contraintes œdométriques jusqu’à saturation. Deux comportements distincts sont observés : un gonflement sous contraintes faibles et un effondrement sous contraintes élevées. Il existe une transition continue entre le gonflement et l’effondrement. Cette transition est régie par une contrainte appelée contrainte de transition σvt qui est d’autant plus importante que la masse volumique sèche initiale est élevée. Les déformations induites par l’humidification montrent que le phénomène de gonflement/effondrement est déclenché avant saturation (Sr = 95%). Par contre, l’évolution effective de l’indice des vides se manifeste à saturation (Sr = 100%). La pertinence de ces résultats suggère que la structure soit un paramètre fondamental qui gouverne le comportement du sol lorsque son état hydrique change. En effet, l’analyse des déformations adaptées à un modèle de structure a montré que le comportement du sol étudié est régi par l’évolution de sa structure à double porosité, lors de l’humidification sous contraintes
Identification de structures mecaniques et methodes de calculs previsionnels en dynamique linéaire et faiblement non linéaire
(Université Mouloud Mammeri, 2007) Asma, Farid
Etude phénoménologique des surfaces antagonistes (palier lisse) dans le processus d’abrasion lubrifié
(Université Mouloud Mammeri, 2009) Arbaoui, Mohammed
Pour une meilleure gestion et diagnostic des équipements statiques et dynamiques, l’usage de la maintenance préventive et de la fiabilité est primordial. On doit contribuer à la résolution des problèmes de résistance mécanique, de rigidité et stabilité des pièces et structures pouvant provoquer la défaillance des équipements. Vu la diversité des équipements existants sur les installations de forage en Algérie, des études comparatives basées sur les données scientifiques s’avèrent nécessaires pour un choix adéquat qui tiendrait compte des conditions spécifiques de l’exploitation de ces installations. Et par la suite les comparer aux conditions optimales exigées par les constructeurs sans avaries de ces équipements dont l’exploitation étant un problème complexe exigeant des études théoriques adéquates pour une mise au point de modèles mathématiques qui décrivent bien l’interdépendance entre les formes tribologiques des surfaces et les matériaux utilisés pour ce type d’équipement pour une meilleure optimisation. Car une meilleure compréhension des formes tribologiques intervenants dans le contact de deux surfaces en mouvement relatif permettrait d’orienter convenablement le choix de ces formes assurant les progrès souhaités, d’une part. Et que d’autre part, le comportement tribologique d’un couple de matériaux est très influencé par les propriétés mécaniques, physico-chimiques des matériaux en contact et par l’existence d’un troisième corps abrasif (extérieur ou produit par l’usure lors du frottement). La défaillance des matériaux à usage industriel est presque toujours un événement indésirable, et ce, pour plusieurs raisons : elle peut mettre en danger des vies humaines, entraîner des pertes économiques et entraver la production de biens et service. Même lorsque les causes d’une défaillance et le comportement des matériaux sont connus, elle demeure difficile d’assurer la prévention des défaillances. Un choix ou un traitement erroné des matériaux de même qu’une conception, une utilisation inadéquate d’un composant favorisée par le phénomène d’usure, constitue les causes de défaillance les plus fréquentes. La tâche de l’ingénieur de conception consiste précisément à prévoir les défaillances possibles et, si une défaillance se manifeste, à en déterminer les causes et à prendre les mesures de prévention appropriées. La défaillance des matériaux à usage industriel est presque toujours un événement indésirable, et ce, pour plusieurs raisons : elle peut mettre en danger des vies humaines, entraîner des pertes économiques et entraver la production de biens et service. Même lorsque les causes d’une défaillance et le comportement des matériaux sont connus, elle demeure difficile d’assurer la prévention des défaillances. Un choix ou un traitement erroné des matériaux de même qu’une conception, une utilisation inadéquate d’un composant favorisée par le phénomène d’usure, constitue les causes de défaillance les plus fréquentes. La tâche de l’ingénieur de conception consiste précisément à prévoir les défaillances possibles et, si une défaillance se manifeste, à en déterminer les causes et à prendre les mesures de prévention appropriées. Une grande partie des défaillances techniques s’amorce à la surface de contact des pièces mécaniques en mouvement relatif, de ce fait, le comportement tribologique des matériaux et les performances des lubrifiants ou des revêtements dans un contact glissant déterminent à terme la qualité de la conception initiale ainsi que la fiabilité de fonctionnement de l’équipement. Malgré la technologie atteinte par la performance des moteurs, l’accroissement des contraintes d’exploitation, ainsi que celles économiques ; la longévité des moteurs croit constamment du fait des progrès réalisés dans leur technologie. La durée de vie (ou de fonctionnement) ainsi que la fiabilité des organes et équipements mécaniques sont limitées par des phénomènes d’usure ou de défaillance de graissage et dont les conséquences peuvent être : - une panne brutale entrainant un arrêt temporaire pouvant conduire à une mise hors service de l’équipement, - une perte de performances diminuant par conséquent le rendement de l’équipement, - une augmentation des couts d’exploitation par suite à la fréquence de remplacement des pièces usées. Pour une application industrielle, l’usure en premier lieu, et juste après, le frottement restent les deux grandeurs les plus déterminantes de par leurs implications économiques, et la connaissance de la nature exacte des différents mécanismes d’usure, de frottement contribuent à un meilleur choix du matériel mécanique. Les différentes surfaces des couples de matériaux constituants un équipement sont soumises à un frottement solide ou fluide en présence ou non de lubrifiant, peuvent être très affectées par les formes d’usure allant de l’usure douce, régulière et contrôlable (usure normale) à la détérioration brutale entrainant la mise hors service de l’équipement. Les détériorations obtenues sur ces surfaces fonctionnelles sont dues à des phénomènes isolés ou agissant simultanément et que l’on peut classer en quatre formes fondamentales : usure adhésive, abrasive, corrosive ou par fatigue. Compte tenu de la multiplicité et de l'interdépendance des divers points évoqués, il est indispensable de définir les conditions opératoires de façon à simuler des cinématiques de mouvement les plus proches de la réalité du phénomène étudié. La situation qui constitue le contexte de cette étude correspond à la présence de particules en suspension dans le lubrifiant. Dans le cas général, cette pollution en particules peut avoir des origines diverses : des contaminations par des suies (moteur à explosion par exemple) [1,2] ou par des débris d’usure du palier considéré voire d’autres contacts partageant le lubrifiant [3] ou provenant du milieu ambiant (environnement). Dans tous les cas, les dégradations peuvent être importantes pour les paliers en particulier lorsque la taille des particules est intermédiaire entre celles correspondant respectivement à l’entrée du convergent du palier et à sa sortie [4]. Le mécanisme principal de dégradation généralement évoqué dans ce cas est l’usure abrasive mais en fait, il est important de noter que peu d’études scientifiques proposent de réelle quantification de l’effet des pollutions (extérieures) dans les lubrifiants [5,6]. Le lubrifiant a pour rôle de chasser les débris d’usure et de ollutions de la zone de glissement (ou de ″contact″) et un filtrage efficace permettra de les éliminer du circuit de lubrification réduisant ainsi le phénomène d’usure. L'usure abrasive est un phénomène familier à tous, et comme la plupart qui a trait à la vie réelle, il est commandé par un jeu subtil de nombreux effets. La technologie du frottement et de l’usure reste encore très complexe, et l’ensemble des recommandations proposées ne constituent évidement que des tendances obtenues à partir d’expériences sur les bancs d’essais et observations effectuées sur des applications (machines et équipements mécaniques). Dans le cas d’un moteur à combustion interne, l’huile n’est présente dans le contact que par le pouvoir de capillarité de la chemise et elle est partiellement brulée lors de l’explosion du mélange. De plus, les fortes pressions de contact chassent l’huile, redonnant alors un contact sec ou mixte. La solution consiste à augmenter les surfaces portantes ou à augmenter l’apport d’huile. Cette dernière solution est utilisée dans les moteurs. Si cela n’est pas suffisant, un choix de matériaux comme des céramiques pour les jupes de pistons peut être fait pour atténuer l’impact du frottement sec. Mais toutes ces solutions qui font l’objet de recherches permanentes sont purement passives. La nature du contact est subie et les seuls degrés de liberté sont sur l’emploi de lubrifiant ou de matériaux. Il faudrait s’intéresser particulièrement aux cas de frottement sec en présence de particules abrasives car ce sont les plus pénalisants pour notre application qu’est le moteur fonctionnant dans des conditions sévères d’environnement. Lors des fortes pressions qui règnent dans la chambre de combustion, le film d’huile de quelques micromètres d’épaisseur se rompt, le piston et la chemise sont alors en contact direct et à cause du mouvement relatif, ils frottent l’un contre l’autre. Quelques études ont été menées sur le sujet et concernent les deux types de contact : secs et lubrifiés. Dans cette étude on se propose l’étude phénoménologique des surfaces antagonistes lors du frottement lubrifié en présence de particules abrasives dans les paliers lisses. Celles-ci sont des particules de sable dont la dimension est inférieure ou égale à 50 µm et qui arrivent à traverser les filtres dans le cas des moteurs installés sur les chantiers de forage Algériens en provoquant par conséquent des avaries importantes pouvant conduire à un arrêt de l’installation de forage avec toutes ses conséquences. Sur ces installations sahariennes, les particules en suspension arrivent à pénétrer dans les cylindres des moteurs et s’interposer par la suite entre le segment et la chemise des cylindres, où elles sont fortement écrasées, certaines incrustées, lors du cycle de fonctionnement des moteurs provoquant l’usure abrasive. De plus aux positions des cylindres ‘’Point Mort Haut’’, vue la température régnante, la lubrification n’est pratiquement pas assurée d’où l’amplification du phénomène de l’abrasion. C’est là sans aucun doute le maillon faible de la grande sensibilité des segments et des chemises à l’usure abrasive comparée à celle plus faible, par exemple des coussinets et lignes d’arbres. Les contacts lubrifiés jouent un rôle essentiel en construction mécanique, [7;8], car ils permettent d’obtenir des guidages à faible frottement et également une grande durée de vie en raison des faibles niveaux d’usure obtenus. Les applications sont donc très nombreuses et parmi celles-ci, nous pouvons citer les paliers hydrodynamiques dans lesquels, la formation du convergent peut permettre de générer un film continu assurant la séparation continue des deux éléments du contact [9]. Dans une telle situation, le rôle des matériaux solides (1er corps du contact) est généralement secondaire, et le comportement est correctement décrit en adoptant une analyse fine du film d’huile dans le contact, [10]. Pour cela, nous allons utiliser un tribomètre pion - disque pour les mesures du coefficient de frottement et de l’usure et qui nous permettrait de : Prendre en compte la contribution des matériaux solides dans le paramètre étude de la variation du coefficient de frottement en fonction de la vitesse : Courbes de Stribeck, Analyser l’évolution de la structure des surfaces des frotteurs sur l’influence de la lubrification en présence de particules abrasives.
Sols stabilisés; performances physiques, mécaniques; durabilité
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2011) Ben Azzoug, Mouloud
La terre possède un bon nombre de qualité pour être utilisée comme matériau de construction, mais elle a le redoutable inconvénient de présenter une faible durabilité sous l’action des intempéries et la fissuration cause des dommages et des nuisances à l’aspect et à l’esthétique du matériau. La stabilisation, par incorporation de stabilisants et ses différents procédés, peut apporter des solutions à ces problèmes pour faire de la construction en terre crue une excellente alternative aux autres matériaux tel que le béton. Ainsi donc la réhabilitation de la construction en terre passe nécessairement par l’élimination du retrait qui est la cause essentielle de la fissuration. Pour le réduire efficacement, à défaut de l’éliminer complètement, l’étude du retrait a montré que ceci est possible en stabilisant avec l’incorporation de stabilisant (ciment + sable), en conservant les blocs dans un milieu humide un peu plus de 4 jours et en augmentant la force de compression pour assurer un compactage énergique L’amélioration de la durabilité peut se faire par un traitement à base de ciment et de chaux qui permet d’obtenir des propriétés intéressantes sur les sables et les argiles. La durabilité est considérablement améliorée par le traitement mixte mais si les échantillons sont stabilisés au sable et traités à la chaleur les résultats sont excellents.
Influence des effets de vieillissement et du laminage à froid sur la microstructure, associés aux propriétés mécaniques et chimiques des alliages aluminium-magnesium.
(Université Mouloud Mammeri, 2011-01-12) Zazi, Nacer
Ce mémoire est consacré à l’étude par la caractérisation mécanique et chimique du comportement des alliages aluminium-magnésium, après traitements thermomécaniques subis dans l’industrie de provenance et après les traitements thermomécaniques subis au laboratoire. Donc, le plus adéquat c’est l’obtention d’un alliage avec de bonnes propriétés mécaniques, proche de l’état isotrope, et de bonne résistance à la corrosion. Pour approcher cet objectif, nous avons caractérisé un alliage d’aluminium-magnésium non saturé en magnésium (5083-H 321), les résultats de notre travail ont montré que : ● L’évolution des propriétés Mécaniques et les propriétés chimiques des alliages d’Al-Mg est liée à la microstructure. ● Le recuit de stabilisation suivi du recuit d’homogénéisation élimine toutes les propriétés mécaniques et microstructurales de l’alliage d’aluminium 5083-H 321, Par contre, les propriétés chimiques ne sont pas complètement éliminées. ● Le laminage à froid provoque, un vieillissement dynamique, et induit une anisotropie des propriétés mécaniques et chimiques, augmente l’amplitude de l’effet Portevin le Chatelier et la valeur des contraintes résiduelles. ● L’approche de l’isotropie structurale de l’alliage (5083-H321) de provenance industrielle ayant subi un recuit de stabilisation suivi d’un recuit d’homogénéisation, donne naissance à une corrosion généralisée. ● Un fort taux du laminage à froid (96%) provoque une restauration et amorce une recristallisation dynamique, le cisaillement et la fragmentation des particules intermétalliques. ● Un recuit intermédiaire au laminage à froid diminue la résistance mécanique et augmente la plasticité du matériau, diminue l’amplitude de l’effet Portevin le Chatelier, déplace la position du pic du frottement intérieur, diminue la valeur des contraintes résiduelles, et n’apporte pas de modification au niveau de la morphologie de la corrosion mais influe sur la cinétique de la corrosion du matériau.
Rheologie des pates cimentaires pour betons autoplaçants
(Université Mouloud Mammeri, 2011-01-17) Bouras, Rachid
Ce travail de thèse vise à comprendre et à contrôler les propriétés autoplaçantes des bétons à l’état frais. Il se situe à deux échelles : celle de la pâte et celle du mortier. La rhéologie de la pâte et du mortier est étudiée en fonction des dosages du superplastifiant et de l’agent de viscosité. L’ordre d’influence de chacun des constituants, ainsi que leurs interactivités sur le seuil de cisaillement, la viscosité, l'indice de fluidité et la consistance, sont mis en évidence. Dans l’étude de la stabilité de la pâte par rapport à la séparation liquide-granulats. Nous montrons qu’avec essai de compression simple nous pouvons déterminer les conditions dans lesquelles on peut avoir séparation de phases. La détermination des propriétés du matériau au repos suite à un cisaillement (reprise de thixotropie) est réalisée par un essai de reprise de thixotropie. Là aussi nous considérons l’influence des adjuvants organiques sur la thixotropie.
Influence du pourcentage d'acier sur le comportement post-fissuration du béton armé en traction
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2011-04-03) Saad, Mohammed
La contribution du béton tendu en phase fissurée est prise en compte dans les calculs de structures pour évaluer correctement les déformations et limiter aussi, pour des raisons de sécurité, les ouvertures de fissures. Cette étude a pour but d’établir les relations nécessaires pour mener ces calculs dont l’élément de base est le tirant. Des méthodes de calcul, basées sur la loi contrainte d’adhérence - glissement entre l’acier et le béton, sont présentées en fonction des caractéristiques des matériaux utilisés et surtout du pourcentage d’acier. La loi d’adhérence - glissement τ(g) adoptée par le comité européen de béton (CEB-FIP, 1988) est définie en estimant la valeur maximum d’adhérence τ1, mais en fixant une valeur très variable du glissement correspondant g1. Cette valeur (dont le cas où elle n’est pas connue a priori) qui influence l’allure de la courbe τ(g), et donc les ouvertures de fissures est déterminée ici en considérant l’espacement moyen des fissures, le pourcentage d’acier et les caractéristiques des matériaux utilisés (béton et acier).
Modélisation des structures élastoplastiques généralisées ( approches locales et non locale appliquées aux materiaux elastoplastiques endommagealles )
(Université Mouloud Mammeri, 2011-04-28) Almansba, Madjid
Le développement des méthodes de calcul des structures et la modélisation du comportement des structures déformables est un domaine des sciences de l'ingénieur qui connaît de nombreuses applications. La fiabilité et la précision de ces méthodes sont conditionnées par la validité des lois de comportement introduites pour décrire le matériau étudié. A cet effet, Jusqu’à présent, les modèles basés sur la mécanique locale fournissent des résultats qualitatifs intéressants sur la forme et la position des zones de localisation. Cependant, les réponses éléments finis des modèles à comportement adoucissant sont fortement dépendantes de la discrétisation spatio-temporelle. De nombreux travaux présentent des formulations à variables régularisées sous forme intégrale ou en gradient de variables internes. Ce travail, à travers une étude non locale, propose d’aider au choix de modèles aptes à assurer l’indépendance vis à vis de la discrétisation. Après une analyse des différentes formes de dépendance au maillage, quelques solutions usuelles existantes sont présentées. En se limitant volontairement aux cas des modèles élastoplastiques endommageables à écrouissage isotrope non linéaire, deux propositions sont spécifiquement étudiées. Les aspects numériques et l’implémentation dans un code de calcul sont particulièrement détaillés. Pour chaque formulation non locale étudiée, la capacité à contrôler la taille de la zone de localisation ainsi que la dépendance de la dissipation globale vis à vis du maillage sont étudiées. Les limites théoriques et pratiques de chacune des formulations sont mises en lumière. Cette étude apporte des éléments scientifiques et pratiques nécessaires au choix d’une formulation élastoplastique endommageable apte à assurer l’indépendance des réponses éléments finis à la discrétisation. Pour terminer, les principales conclusions et les perspectives les plus pertinentes de ce travail sont données.
Contribution à l’Etude des Contraintes Thermomécaniques dans les Piles à Combustible
(Université Mouloud Mammeri, 2012) Hamour, Mohammed
Les problématiques énergétiques actuelles nous mènent à considérer et à exploiter toutes les sources et tous les vecteurs d’énergie possibles. La confiance en une civilisation reposant uniquement sur le pétrole montre ses limites,tant du point de vue économique (prix et disponibilité de la matière première) qu’écologique (rejets de gaz à effet de serre) ou géopolitique (conflits pour la possession des réserves stratégiques). La pollution, le réchauffement de la planète et l’épuisement des ressources fossiles deviennent des préoccupations mondiales pour les années à venir. Les piles à combustibles apparaissent comme la technologie alternative de production d’énergie électrique non polluante et à haut rendements.Elles assurent la conversion de l’énergie chimique des gaz consommés en énergie électrique. Cependant, malgré l'attrait de cette technologie, plusieurs verrous technologiques subsistent et ralentissent la pénétration de la technologie de la pile à combustible en général et de la pile à combustible à membrane échangeuse de proton(PEMFC) en particulier sur le marché de l'énergie.Dans ce sens, notre contribution s’intéresse ici aux propriétés physico-chimiques, thermiques et électriques des constituants de ces piles notamment la couche de diffusion GDL, qui participent à la connaissance des contraintes thermomécaniques se développant dans la pile et qui sont très importantes pour l’optimisation dela gestion de la chaleur et de l’eau Ainsi, dans le cadre de cette étude, ces deux conductivités ont été étudiées de façon approfondies en nécessitant pour ce faire la conception et la mise en oeuvre d’un banc d’essai qui a permis de faire les différents essais et d’étudier le comportement de ces deux conductivités en relation avec le matériau considéré, leur épaisseur et les charges dynamiques.
Etude expérimentale et modélisation numérique du comportement du PEHD à l'état vierge et après vieillissement thermique
(Université Mouloud Mammeri, 2012) Ferhoum, Rabah
Dans l’étude que nous avons menée, nous caractérisons le comportement du PEHD à l’état vierge et à l’état vieilli thermiquement dans une étuve. Les essais de traction réalisés grâce à une technique expérimentale originale d’extensométrie qui est la vidéotraction qui consiste en le marquage de la partie utile de l’éprouvette a permis de déterminer avec précision l’évolution des déformations longitudinale et transversale de l’échantillon et de tracer des lois de comportement du matériau. Lors de ces essais de caractérisation, l'influence de certains paramètres importants tels l'influence de la vitesse est étudiées, particulièrement la sensibilité à la vitesse de déformation. Pour cela nous avons entrepris des essais de caractérisation sur une gamme de température variant entre 10-4 à 10-2 s-1. Cette étude a permis de noter l'effet important de la vitesse sur la loi de comportement contrainte vraie axiale - déformation vraie axiale. Cette influence confirme les informations contenues dans la bibliographie elle est typique d’un comportement viscoélastoplastique. L’effet de mémoire consécutif à des variations de vitesses de déformations imposées a été aussi exploré dans cette thèse. Différentes séquences de sauts de vitesses de déformation croissantes et décroissantes sont appliquées au cours de l’essai de traction. Les lois de comportement tracées ont montré qu’après un retour à la vitesse de déformation initiale, le PEHD finit toujours par reprendre son régime d’écoulement initial. Il rejoint la courbe de contrainte initialement amorcée. Ce phénomène montre que le matériau fait comme s’il avait été toujours sollicité à la même vitesse (initiale) mettant en évidence une sorte d’amnésie vis-àvis a cette variation.
Etude de la nocivite des defauts dans les canalisations sous environnement hydrogene
(Université Mouloud Mammeri, 2012) Bellahcene, Tassadit
Le but de notre recherche est l’étude de l’effet l’hydrogène sur les propriétés mécaniques de l’acier pour pipes API 5L X70. Cette-ci est effectuée en réalisant l’électrolyse de l’eau. Les essais sous hydrogène électrolytique ont été réalisés à un potentiel constant de - 1Vsce, et dans une solution électrolytique standard : NS4 (Natural Soil 4) à Ph 6.7. Les propriétés statiques telles que la limite élastique, la résistance ultime et l’allongement à la rupture diminuent sous l’effet de l’hydrogène. Les essais de fatigue sont réalisés sur des éprouvettes tuiles romaines entaillées. L’initiation de la fissure est détectée en utilisant des capteurs acoustiques. La comparaison des résultats à l’air et sous hydrogène montre L’hydrogène est néfaste pour la tenue en fatigue, il provoque une diminution de la durée de vie. L’étude de la nocivité d’entaille sous hydrogène par le Diagramme Intégrité Rupture Modifié (D.I.R.M) montre que les points de fonctionnement dans les deux configurations (air, hydrogène), restent dans la zone de sûreté. L’entaille reste donc sans dangerosité.
Diagnostic et analyse de risques liés au vieillissement des reservoirs en beton armé : Developpement de methodes d'aide à l'expertise
(Université Mouloud Mammeri, 2012-04-16) Hammoum, Hocine
La SONADE (SOciété NAtionale de Distribution d’Eau potable), appelée actuellement Algérienne Des Eaux (A.D.E.), a hérité d’un important patrimoine de réservoirs d’eau potable de l’administration coloniale. Par la suite, l’administration centrale par le biais des Directions de l’Hydraulique de Wilaya (DHW) a exécuté un ambitieux programme de réalisation d’ouvrages de stockage dans le cadre du développement local et sectoriel qui se poursuit jusqu’à aujourd’hui. Actuellement, ce patrimoine n’est plus jeune et l’âge moyen des réservoirs du parc Algérien est d’environ quarante ans. Par ailleurs, une phase de diagnostic et d’expertise s’est ouverte vers la fin des années 1990, visant à entreprendre des réparations et réhabilitations de ces ouvrages. Cette opération est en cours sur la majeure partie du territoire. Mon passage de près d’une décennie (1990 à 1999) dans le secteur de l’hydraulique a fait de moi un témoin privilégié de cette phase charnière de diagnostic où il a été beaucoup question de faire le point sur l’état du vieillissement des réservoirs du parc national. Ma qualité d’ingénieur civil dans le domaine de l’hydraulique, durant cette période, m’a permis d’être confronté très tôt aux lacunes du RPA qui n’aborde pas les ouvrages hydrauliques en général et les réservoirs en particulier. Ces lacunes se traduisent plus tard, en phase d’exploitation, par des pathologies très répandues sur le parc Algérien et ce en l’absence de toute méthodologie et/ou démarche fiable de diagnostic et d‘expertise de ces ouvrages. Cette thèse s’inscrit clairement dans un environnement pratique de la profession puisqu’elle vient combler les lacunes et insuffisances citées plus haut. Elle a un caractère applicatif de par les propositions très pratiques qu’elle suggère. Elle s’inscrit aussi, dans une démarche de développement durable par le fait qu’elle essaie d’apporter des solutions et méthodes pour identifier les réservoirs vulnérables en vue de rallonger leur vie. La première méthode proposée est le modèle physique inspiré du modèle hydrodynamique de Housner auquel nous avons adapté le spectre de réponse du RPA. Nous proposons dans la foulée une relation pour le calcul de la période fondamentale d’un réservoir tenant compte de sa rigidité flexionnelle. La seconde méthode développée est une méthode par expertise qui vise à faire un pré-diagnostic d’un réservoir par une analyse multicritères, inspirée des travaux du Cemagref. La dernière méthode proposée dite de sureté de fonctionnement appelée AMDEC est empruntée au domaine de l’industrie (nucléaire, aéronautique …) que nous adaptons au génie civil. Enfin une application informatique basée sur la méthode de l’indice de vulnérabilité est développée. Couplée à un SIG, cette application est un puissant outil d’aide à la décision entre les mains de gestionnaires. Deux parcs de réservoirs ont été expertisés afin de tester cette application informatique.
Comportement des Ailes Delta à Apex privilégiés avec et sans Fuselage-Etude Expérimentale et Simulation Numérique
(Université Mouloud Mammeri, 2012-09-13) Boumrar, Iddir
A ce jour, l’aérodynamique constitue un des pôles privilégiés de la recherche, intéressant notamment et en particulier le segment de la recherche industrielle. Elle revêt un caractère important tant du point de vue civil que militaire. En effet, les études menées cherchent chaque fois à contribuer à la réduction de la consommation de combustible, un moyen aussi de contribuer à atténuer le réchauffement climatique, et s’agissant de l’aviation, à assurer une meilleure maniabilité et manoeuvrabilité des aéronefs. Plusieurs types de recherche sont engagées pour améliorer les performances aérodynamiques tant pour les aéronefs que pour les véhicules terrestres par l’optimisation des formes et par l’approfondissement des études sur les profils NASA. Notre souci se situe dans ce contexte. Ainsi, il est apparu à travers les études et surtout les visualisations effectuées par le chercheur français M. Leray [1972] que la forme et surtout les valeurs des angles dit privilégiés peuvent contribuer à expliquer des phénomènes physiques, à améliorer les qualités esthétiques et autres performances aérodynamiques. Justement, cette contribution s’inscrit dans la recherche sur l’amélioration des performances aérodynamiques des ailes delta en investiguant l’influence des angles dits privilégiés sur les caractéristiques aérodynamiques de celles ci, lorsqu’elles sont considérées seules, puis en interaction fluide-structure quand on considère la combinaison aile delta- fuselage. Le travail expérimental effectué est complété par une simulation numérique.
Modélisation du comportement à la fatique d'élément de construction en béton de fibres
(Universite Mouloud Mammeri, 2012-12-24) Kheloui, Fatma
De nouvelles approches de renforcement des bétons par des matériaux nouveaux tels que les matériaux composites, en utilisant de nouvelles techniques de réalisation sont actuellement proposées par les concepteurs, dans le souci primordial est d‟améliorer les performances des bétons et de prolonger la durée de vie des structures. Un panel d‟investigation expérimental a été mené à ce jour par différents chercheurs pour caractériser et identifier l‟apport de ces matériaux et de ces nouvelles techniques de conceptions dans l‟amélioration des performances du béton. Selon l‟application visée, on leurs fait appel pour remédier à quelques faiblesses du béton telle que : la faible résistance à la traction ; la résistance aux chocs ; la résistance à la fissuration et au cisaillement, etc…. Dans le cas d‟un état de cisaillement, le problème est très complexe. Les états limites de déformation, de fissuration et de rupture dépendent de nombreux facteurs dépendant les uns des autres, notamment le type et la quantité d‟armatures (longitudinales et transversales), la forme de la section transversale de l‟élément, l‟adhérence entre le béton et l‟acier, la résistance du béton et celle de l‟acier. Il faut néanmoins souligner que le problème de la détermination de l‟armature optimale demeure toujours non résolu. Les propositions et suggestions à ce sujet sont diversifiées, surtout relativement au type d‟armature transversale la plus efficace, et la disposition de celle-ci dans la poutre. L'étude de l'effort tranchant permet de vérifier l'épaisseur de l'âme, de déterminer les armatures transversales et l'épure d'arrêt des armatures longitudinales. Sous chargement, le comportement d‟un élément en béton armé évolue à travers deux phases différentes : une première phase sans fissuration, puis une seconde phase avec fissuration. L‟objectif principal de cette recherche est de présenter les résultats d‟un programme de recherche expérimental, dont le but est la proposition d‟une nouvelle technique qui s‟inscrit dans le cadre de la reprise de l‟effort tranchant dans les poutres en béton armé et de proposer un modèle de comportement propre , qui permet de transcrire et d‟appréhender le comportement réel de l‟élément soumis à des sollicitations de flexion. Des essais de flexion quatre points ont été réalisés, sur des poutres prismatiques de dimensions 10*20*120 cm, renforcés de bielles de béton inclinées à 450, confinées par des grilles métalliques, disposées dans la zone d‟influence de l‟effort tranchant. Ces spécimens ont étés soumis à un chargement imposé évoluant progressivement jusqu‟à la rupture. En résumé, l‟influence du cisaillement sur le comportement mécanique des poutres en béton armé est quantifiée, d‟une part par une investigation expérimentale, et d‟autre part par une étude théorique et numérique. La confrontation des résultats expérimentaux et théoriques montre une concordance satisfaisante.
Evaluation du facteur de comportement globale : relation entre ce facteur et la ductilité locale requise cas des structures en acier en contreventements centre et excentre
(Université Mouloud Mammeri, 2013)
Lors de cycles de chargement alternés, comme c’est le cas durant les tremblements de terre, les structures entrent dans un état de comportement non élastique. Ce qui est le cas notamment des structures métalliques. De ce fait, elles offrent une meilleure résistance, car absorbant plus d’énergie communiquée par le séisme. Cette faculté peut être décrite, à l’aide du facteur de comportement q (R pour le règlement Algérien). Dans cette recherche est présentée une méthode de détermination de ce facteur de comportement global q de structures en acier contreventées par des tronçons d’excentrements sismiques et des barres symétriques en croix (x).
Analyse des mécanismes de déformation et de la rupture progressive du verssant instable d'Ain El Hammam
(Université Mouloud Mammeri, 2013) Djerbal, Lynda
Ce travail porte sur l’étude du glissement de terrain spectaculaire qui affecte la ville d’Ain El Hammam (Algérie). L’instabilité du versant a vu la réactivation d’anciens glissements et l’apparition de nouveaux glissements, aidé par un climat fort variable. La difficulté de l’estimation de sa stabilité dépend de plusieurs facteurs qui interagissent simultanément. Ces facteurs ont été groupés en deux grandes catégories : facteurs actifs et facteurs passifs. Ce glissement est caractérisé par un mouvement très actif s’étendant sur une surface d’environ 23 ha. Il affecte une formation schisteuse souvent altérée et fissurée. Il s’agit d’une multitude de ruptures superposées qui forment une surface de glissement plane. Cette structure se traduit en surface par l’observation de trois mécanismes de déformation. En outre, les recherches effectuées ont permis de proposer un modèle pour la cartographie du risque et de l’aléa induits par le mouvement de terrain à Ain El Hammam ainsi que la proposition d’un plan pour la gestion de la sécurité. Une modélisation numérique par éléments finis a été réalisée pour ce versant en considérant un processus de rupture progressive. Cette modélisation prend en compte l’effet des fluctuations de la nappe d’eau et de la déformation progressive du versant. Les résultats de la simulation ont permis d’évaluer l’influence des paramètres hydriques sur l’évolution et la propagation de la rupture du versant d’Ain El Hammam.
Caractérisation des elements de structures en beton de fibres metalliques
(Universite Mouloud Mammeri, 2013-06-22) Djebali, Said
Ce travail, portant sur la caractérisation des éléments de structures en béton de fibres métalliques, vise surtout l’étude de la possibilité du recyclage des copeaux résultant de l’usinage de pièces en acier comme renfort pour le béton. Nous nous sommes donc intéressés, dans cette étude, au comportement rhéologique du béton armé de copeaux à l’état frais et à son comportement mécanique à l’état durci à 28 jours. L’évaluation de l’ouvrabilité à l’aide du maniabilimètre LCL a montré que les rapports sable sur gravier (S/G) optimums sont S/G=0.8 et S/G =1. Pour ces rapports, les temps d’écoulement minimums sont très proches pour les quatre compositions de béton considérées (W=0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%, avec W% : teneur en copeaux). L’étude de l’influence de W% sur l’ouvrabilité du béton a révélé que le temps d’écoulement et le rapport S/G optimums croissent avec l’augmentation de W%. Pour S/G=1.4, le temps d’écoulement est pratiquement insensible à la variation de W%, le comportement du béton est proche de celui du béton auto-plaçant. Les essais de caractérisation mécanique (traction directe, compression simple, flexion et fendage) ont montré que les caractéristiques mécaniques du béton armé de copeaux sont comparables à celles des deux bétons de référence choisis (bétons renforcés par des fibres classiques : fibres ondulées EUROSTEEL et fibres DRAMIX). Les copeaux apportent au béton une augmentation significative de la résistance et une certaine ductilité dans son comportement post-rupture. Le recyclage des copeaux comme renfort pour le béton peut donc être favorablement envisagé.
Etude expérimentale du comportement mécanique des fines dans la stabilité des talus et des fondations
(Université Mouloud Mammeri, 2013-11-28) Boudlal, Omar
Les sols en général et les sols fins en particulier composent notre environnement immédiat. Les argiles, les marnes et les sables fins sont universellement répandus dans la nature et rentrent dans de nombreux domaines de l'activité humaine, particulièrement en géotechnique. C'est donc tout naturellement, qu'un effort de recherche important et continu a été déployé dans le monde pour résoudre les problèmes d’instabilité posés par ces sols, avant ou après la construction d'ouvrages. Cependant, les sols homogènes et plus ou moins les sols hétérogènes en mélanges (sableargile) ont déjà fait l’objet de différentes recherches en géotechnique. Des travaux de recherche ont permis de mieux appréhender leur comportement dans les ouvrages de génie civil. Tandis que, peu d’auteurs se sont intéressés au comportement des sols anisotropes, (sols stratifiés en couches de différentes natures). Ce domaine, où les études sont très limitées, correspond pourtant à de très nombreux cas pratiques (talus naturel, remblais, barrages en terre, centres de stockage de déchets, travaux routiers...). Le travail réalisé, comporte une recherche expérimentale ayant pour objectif, l’étude du comportement mécanique des sols fins (argile, marne et sable fin) en mélanges et en multicouches (couches stratifiées). Les essais réalisés au laboratoire (essais oedométriques, essais de cisaillement directe à la boite et essais triaxiaux), ont permis de montrer sous différents types de sollicitations, l’influence de la nature et de la teneur en fines sur le comportement des mélanges. Ils ont permis également, d’étudier l’influence de la nature, de la proportion, de l’ordre de stratification et de l’inclinaison des couches sur le comportement des multicouches (argile, marne et sable). Les essais triaxiaux, ont permis de mettre en valeur d’autres détails, tels que, la chronologie de rupture des différentes couches, ainsi que les modes de déformation et la position des plans de rupture par rapport aux plans d’interfaces des couches.
CONTRIBUTION A L'ELABORATION D'UN CRITERE DE PLASTICITE POUR LE PEHD
(Université Mouloud Mammeri, 2014) Hachour, Kamel
Cette étude s’inscrit dans le contexte de la compréhension du comportement au seuil de plasticité des polymères semi-cristallins et l’intérêt est porté essentiellement sur la détermination de l’enveloppe de plasticité du PEHD. Reconnaissant l’effet de la pression hydrostatique sur le comportement au seuil des polymères et la différence de la valeur de la contrainte au seuil en traction par rapport à la compression, des critères de plasticité adaptés à notre matériau sont présentés. Pour répondre à cet objectif, des essais uniaxiaux : des essais de vidéo traction sur des éprouvettes axisymétriques entaillés, compression sur des éprouvettes cylindriques et cisaillement sur des éprouvettes parallélépipédiques ont été effectués et le comportement macroscopique global du PEHD est déterminé. Le comportement au seuil du PEHD en chargement biaxial est étudié par une série d’essais de traction–cisaillement combinés et compression–cisaillement combinés, sur des éprouvettes de forme particulières appelées « éprouvettes papillons » par le moyen d’un appareil Arcan équipé d’un système de corrélation d’images numériques (DIC) permettant la mesure locale des déformations. L’état de contraintes planes développé au centre de ces éprouvettes a conduis au calcul des valeurs de la contrainte au seuil pour tous les types de chargement. L’enveloppe de plasticité est ainsi déterminée et les critères de plasticité adaptés à notre matériau sont étudiés. Une modélisation micromécanique du comportement au seuil est aussi effectuée, et le critère correspondant est présenté. Pour compléter l’étude, une simulation numérique est effectuée et les résultats sont confrontés à ceux obtenus par la méthode de corrélation d’image.
Régularisation du problème à la localisation en mécanique de l'endommagement, aspect théoriques et implantation numérique
(Universite Mouloud Mammeri, 2014) CHABANE CHAOUCHE, Ourdia
L'adoucissement dû à l'endommagement est à l'origine de la localisation de la déformation dans les matériaux quasi-fragiles tels que les bétons. Il est bien établi que les résultats d’analyse éléments finis de structures impliquant des comportements mécaniques adoucissants souffrent d’une dépendance à la discrétisation spatio-temporelle. Ce travail, à travers une étude non locale, propose d’aider au choix de modèles aptes à assurer l’indépendance vis à vis de la discrétisation. Après une analyse des différentes formes de dépendance au maillage, quelques solutions usuelles existantes sont présentées. De nombreux travaux présentent des formulations non locales à variables régularisées sous forme intégrale ou en gradient de variables internes. Une régularisation d'un modèle élastique isotrope couplée à un endommagement non local est présentée. Cette formulation qui consiste à délocalisée la variable d'endommagement "D" sous forme d'une intégrale de Gauss “ D”. Dans une autre partie de ce travail, un comportement élastique anisotrope différent en traction et en compression est modélisé dans un cadre thermodynamique. La modélisation de l’endommagement anisotrope est plus complexe. Dans le modèle proposé, on fait intervenir deux variables décrivant l’endommagement, une variable d’endommagement volumique (le scalaire δ), et une variable d’endommagement surfacique (le tenseur D). La formulation proposée assure naturellement la continuité du tenseur contraintes et du taux de restitution d’énergie. L’anisotropie est induite par fissuration, le modèle relativement complet peut également rendre compte des déformations permanentes et de l'effet unilatéral observés lors de décharges, et nécessite l’identification de plusieurs paramètres au moyen d’essais complexes. On peut apprécier les performances du modèle en compression axisymétrique, et également l’évolution anisotrope de l’endommagement. Les aspects numériques et l’implémentation dans un code de calcul sont particulièrement détaillés. Pour terminer, les principales conclusions et les perspectives les plus pertinentes de ce travail sont données

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