Faculté du Génie de la Construction

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Analyse de la durée de vie d'un réservoir sureleve a l'aide des approches parametrique et fiabiliste
(UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI , TIZI OUZOU, 2024-01-24) Miloudi, Nassima
Les réservoirs de stockage d'eau en béton armé sont des structures de génie civil soumises à des conditions atmosphériques très agressives, qui les exposent à un risque de corrosion nuisible. Ce phénomène dangereux, provoqué par la pénétration des ions chlorures, entraîne la réduction de la section d'armatures et par conséquent la perte de la résistance. De plus l'interaction de la corrosion avec la charge de service induit la réduction de la durée de vie de ces structures. Des travaux ont montré que la pénétration des chlorures est fortement influencée par les conditions du milieu environnant, et par le changement climatique. Cette étude s'intéresse à l'analyse de la durabilité d'un réservoir de stockage surélevé, en considérant la corrosion par piqures des armatures dans des environnements de différents taux d'agressivité. Une méthode déterministe basée sur le modèle de Housner est utilisée pour évaluer les contraintes de traction dans le support du réservoir, soumis à des sollicitations sismiques. Un modèle de corrosion par piqures est adopté afin de déterminer l'évolution, dans le temps, de la section d'armatures dans différents environnements. Plusieurs paramètres influents sur la corrosion sont pris en compte, tels que l'enrobage du béton et la concentration en ions chlorures. Afin de tenir compte de l'incertitude liée aux approximations des modèles utilisés, aux aléas, aux propriétés du matériau et du changement climatique, une étude fiabiliste est menée. Celle-ci est basée sur le développement d'un modèle mécano-fiabiliste, afin d'estimer le risque de défaillance du réservoir placé dans des environnements de différents taux d'agressivité (ions chlorures), en tenant compte du processus stochastique de la température. Aussi, pour étudier l'effet de l'accélération sismique, plusieurs zones sont considérées conformément au règlement parasismique Algérien. Enfin, la variabilité aléatoire des paramètres de calcul considérés sera mise en évidence par le calcul de la probabilité de défaillance dépendant du temps, avec la méthode de Monté Carlo classique. Les résultats trouvés soulignent l'importance d'inclure l'effet combiné de la corrosion, du chargement sismique et du réchauffement climatique pour une évaluation complète de la durée de vie du réservoir surélevé.
Analyse des composites sandwichset qualification de leur intégrité vis-à-vis de la ruine
(Université Mouloud Mammeri, 2014-06-08) Saidani, Kamal
Ce travail présente une analyse des composites sandwichs et la qualification de leur Intégrité vis-à-vis de la ruine. Le travail comporte deux parties complémentaires : une partie expérimentale et une partie théorique. Ces deux parties qui demeurent les parties essentielles de cette étude corroborent de manière très satisfaisante les approches développées pour mettre en évidence l’originalité de cette recherche et la pertinence des résultats. Une compagne d’essais statique pour caractériser le comportement mécanique (traction et flexion trois points) et physico-chimique (Analyse par les électrons secondaires, EDS-X, vieillissement,…) est menée sur des sandwichs constitués de deux semelles (peaux) en fibres métalliques imprégnées de résine époxyde et d’une âme respectivement en polystyrène, en polyuréthane et combinée (plaque cellulosique renforcée de tissu). Pour cette dernière, plusieurs séquences d’empilement ont été considérées, à savoir M-1C-2T, M-1C-4T et M-2C-3T les différents résultats obtenus montrent que les forces d’initiation du premier dommage ainsi que la rupture sont influencées par le type de la structure de l’âme. Les valeurs des résistances obtenues sont injectés, par la suite dans le calcul probabiliste –fiabiliste et dans le modèle de simulation à base d’éléments finis en utilisant le code de calcul CASTEM. La confrontation des résultats expérimentaux et théoriques mettent en évidence l’intérêt de l’utilisation des matériaux issus de la récupération dans la réalisation des sandwichs présentant des propriétés, en termes de résistances vis-à-vis des sollicitations mécaniques et physico-chimiques intéressantes, en concordance avec les applications projetées et surtout vis-à-vis de l’impact sur l’environnement, eu égard à la nature biodégradable de ces matériaux.
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.
Analyse du comportement d'une centrale solaire thermique à concentration à base des nanofluides
(Université Mouloud Mammeri , Tizi Ouzou, 2023-12-04) Boufoudi, Fatah
L’objectif de ce travail est d’examiner la performance d’une centrale solaire à concentration à bases de nanofluides d’une puissance de 50 MWe, sur différentes régions Algérienne (Bechar, Tamanrasset, In-Salah et Hassi-Rmel). Pour répondre à cette problématique, nous avons divisé le travail en deux parties . Dans la première partie, nous avons étudié l'effet de la température et de la concentration des nanoparticules et le fluide de base sur les propriétés thermophysiques de différents nanofluides (Mono et hybrides). Dans la seconde partie, nous avons intégré les propriétés des nanofluides dans le logiciel SAM (System Advisor Model) pour réaliser une simulation d’une centrale solaire cylindro-parabolique. Les résultats montrent une amélioration de propriétés thermophysiques des nanofluides par rapport à leurs fluides purs. Enfin, le nanofluide à base de Dowtherm A/CuO est considéré comme un fluide le plus compétitif à utiliser dans les applications CSP. Nous avons constaté également que les deux sites In-Salah et Tamanrasset sont les plus favorables avec une efficacité de la centrale solaire à bases des nanofluides équivalente à 51% et le rendement optique est de 68,8% et 68,85% à In-Salah et Tamanrasset, respectivement.
Analyse du comportement des poutres non-homogènes renforcées par des plaques composites
(Université Mouloud Mammeri, 2016-04-07) Ait Taleb, Souad
En partant d’une approche d’actualité, basée sur une logique de mise en valeur des ressources naturelles et de diminuer le rejet du CO2 lors de la fabrication du ciment, une nouvelle conception de poutres non homogènes renforcées par collage externe d’enveloppe composite, est proposée. Elle consiste à remplacer le béton ordinaire à base de ciment portland par un béton modifié. La formulation de ce dernier, est obtenue en substituant une fraction de ciment portland par une fraction équivalente d’argile corrigée par des ajouts de chaux à pourcentages contrôlés et variés, selon la masse de la fraction substituée. L’objectif principal de cette conception est de réduire l’usage du ciment portland et de maintenir des seuils de résistance et de ductilité acceptables, sans augmenter le poids propre de l’élément de structure et son coût de main d’oeuvre. Un protocole expérimental a été mis au point afin de mettre en évidence les performances mécaniques de telles poutres, notamment: la capacité portante et la ductilité, comparativement aux poutres de référence à base de béton ordinaire, ainsi que l’identification des paramètres mécaniques influençant le comportement global et les mécanismes de rupture. Une analyse numérique non linéaire à base des éléments finis, du comportement des poutres sous un chargement de flexion est réalisée. La modélisation des spécimens est réalisée dans un espace tridimensionnel. L’objectif consiste à déterminer le mode de ruine et le niveau de charge correspondant Une modélisation analytique du comportement mécanique des poutres non homogènes renforcées par collage d’enveloppe composite, chargées en flexion est également réalisée. En se basant sur la notion d’équilibre des sections, un modèle de confinement de la poutre développée est proposé. Ce modèle est fonction du paramètre non linéaire et de son évolution en fonction des différentes fractions de substitution. Une bonne concordance, entre les résultats prédits par le modèle analytique et ceux donnés par les essais, est obtenue. Enfin, un ajustement statistique est effectué dans le but de calibrer les résultats obtenus par le modèle de confinement.
Analyse du comportement mécanique des structures sandwiches poreuses en matériaux composites type FGM
(UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU, 2023) Chami Guermit, Mohamed Bilal
La présente thèse traite essentiellement l’analyse et la modélisation du comportement mécanique des plaques sandwiches poreuses multidirectionnelles en matériau FGM. Deux types de plaque sandwiches ont été considérés dans cette étude : Sandwich avec peaux en FGM et cœur homogène et sandwich avec cœur en FGM et peaux homogènes.Dans ce contexte, on a utilisé un nouveau champ de déplacement incluant à la fois le gauchissement de la section transversale et les déformations de cisaillement transverse, les propriétés matérielles de la plaque sandwich sont supposées variées dans les deux directions longitudinale et transversale.Les équations de mouvement seront déterminées en utilisant le principe d’Hamilton. L’objectif de cette thèse consiste en premier lieu en proposition d’une nouvelle théorie de déformation de cisaillement. Ensuite, la recherche est focalisée sur la détermination des solutions exactes de la réponse mécanique (vibration) des plaques sandwiches poreuses multidirectionnelles en matériaux FGM.En conséquence, l’analyse de l’effet de la porosité sur la réponse de ces structures et l’effet de l’indice matériel sera mise en évidence. Enfin, la validation numérique de la théorie de déformation de cisaillement d’ordre élevé proposée sera présentée en confrontant les résultats obtenus avec ceux d'autres modèles connus dans la littérature
Analyse experimentale de la degradation des elements en beton et beton armé en service
(Université Mouloud Mammeri De Tizi Ouzou, 2024-02-25) Hassani, Nacera
Le béton est toujours considéré comme un matériau très durable. Cependant, de nombreuses constructions ont montré des dégradations au cours de leur durée de vie. Pour assurer la sécurité, la stabilité et l'aptitude au service des structures de génie civil, il est nécessaire de comprendre les processus de dégradations et leurs effets sur la capacité portante résiduelle. Tout d'abord, ce travail est basé sur l'étude expérimentale de courtes colonnes prismatiques en béton soumises à un processus de vieillissement hygrothermo-mécanique. Pour étudier les effets des conditions d'exposition sur la résistance des spécimens, des essais combinés de vitesse d'impulsion ultrasonique et de chargement en compression ont été utilisés. Les résultats indiquent que dans un premier temps, la dégradation des échantillons est légère. Ensuite, la dégradation devient notable. Deuxièmement, nous étudions le comportement des éléments en béton armé dans le cadre d'un processus de vieillissement hygrothermo-mécanique et aux chlorures. Pour évaluer le risque de corrosion, différentes méthodes d'essai sont utilisées. La dégradation des éléments en béton armé est confirmée par une réduction du potentiel de corrosion des éprouvettes.
Analyse experimentale de la degradation des elements en beton et beton armé en service
(Université Mouloud Mammeri De Tizi Ouzou, 2024-02-25) Hassani, Nacera
Le béton est toujours considéré comme un matériau très durable. Cependant, de nombreuses constructions ont montré des dégradations au cours de leur durée de vie. Pour assurer la sécurité, la stabilité et l'aptitude au service des structures de génie civil, il est nécessaire de comprendre les processus de dégradations et leurs effets sur la capacité portante résiduelle. Tout d'abord, ce travail est basé sur l'étude expérimentale de courtes colonnes prismatiques en béton soumises à un processus de vieillissement hygrothermo-mécanique. Pour étudier les effets des conditions d'exposition sur la résistance des spécimens, des essais combinés de vitesse d'impulsion ultrasonique et de chargement en compression ont été utilisés. Les résultats indiquent que dans un premier temps, la dégradation des échantillons est légère. Ensuite, la dégradation devient notable. Deuxièmement, nous étudions le comportement des éléments en béton armé dans le cadre d'un processus de vieillissement hygrothermo-mécanique et aux chlorures. Pour évaluer le risque de corrosion, différentes méthodes d'essai sont utilisées. La dégradation des éléments en béton armé est confirmée par une réduction du potentiel de corrosion des éprouvettes.
Analyse numérique du comportement des sols soumis aux séismes : Application au barrage de Keddara.
(UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU, 2023) Chebout, Samya
L'analyse du comportement statique et dynamique des barrages en remblai est un processus complexe, dans lequel le comportement des matériaux, l'interaction sol-fondation du barrage, les conditions hydrauliques et les effets de saturation doivent être pris en compte. Dans cette étude, l'analyse statique et dynamique du barrage en enrochement de Keddara, situé dans la région de Boumerdes (Algérie), est menée par une analyse numérique utilisant la méthode des différences finies (FLAC 3D), avec l'objectif de définir son comportement en termes de tassement, déformation et variation de la pression interstitielle, lors de sa construction et de son exploitation. Deux étapes sont envisagées ; la phase de construction du barrage et la phase de mise en eau. Deux modèles mathématiques sont considérés pour l'analyse statique ; le modèle élastique et le modèle de Mohr-Coulomb. Pour effectuer une analyse dynamique couplée, l'enregistrement du séisme de Boumerdes 2003 est utilisé et l'interaction entre les phases fluide et solide est prise en compte. Dans l'analyse dynamique, le signal sismique est appliqué dans la direction (longitudinale), puis dans les trois autres directions. Deux niveaux de remplissage en eau ont été considérés ; 50 et 100 %. Cette procédure nous a permis d'étudier ; (i) l'effet de la direction du signal, et (ii) l'effet du niveau de remplissage d'eau dans le barrage, sur la réponse sismique en termes de déplacements, déformations, contraintes et pressions. Le modèle numérique reproduit bien le comportement global du barrage sous l'action du séisme. De plus, le déplacement maximal, l'accélération et la pression interstitielle restent non significatifs pour produire une instabilité du barrage.
Analyse numérique et expérimentale du comportement des colonnes ballastées: Application à la prévision des tassements
(Universite Mouloud Mammeri, 2018-04-11) Sadaoui, Omar
Résumé La prévision d'un tassement demeure un épineux problème auquel est confronté le géotechnicien. L'expérience a montré que les pathologies structurales surviennent souvent sous l'effet des tassements différentiels excessifs avant d'atteindre la portance du sol. Pour pallier ce problème dans le cas des sols mous et compressibles, on préconise des pieux ou un renforcement de sols par colonnes ballastées comme solution alternative. Ce procédé de renforcement, introduit en Algérie en 1999, est économique, toutefois, il n'anéantit pas totalement les tassements mais il en accélère le facteur temps. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de la réduction des tassements dans le cas des colonnes flottantes. Des modélisations numériques par EF ont été menées en s'intéressant à tous les aspects mécaniques et géométriques inhérents au maillage des colonnes ballastées flottantes. Une formulation analytique d'un coefficient correcteur et un abaque du facteur de réduction des tassements ont été proposés. Par ailleurs, l'instrumentation de deux (02) sites expérimentaux depuis 2005 à 2017 au niveau de la plaine portuaire de Bejaia a été effectuée. Il s'agit d'ouvrages de stockage importants fondés sur des sols très compressibles renforcés par des colonnes ballastées flottantes. Les relevés des tassements à l'échelle des ouvrages en fonction des charges variables enregistrées à temps réel ont révélé des tassements excessifs sous l'effet des contraintes variables de 1 à 3 bars. Additivement à une analyse géologique, géotechnique et géomécanique exhaustive en vue de la caractérisation des sols, des modélisations numériques par EF sous l'environnement du code CESAR ont été effectuées. L'investigation expérimentale et numérique des ouvrages en question nous a permis de confronter les résultats en matière de prédiction de tassements d'un milieu renforcé par colonnes flottantes. Il en résulte une parfaite concordance par rapport à la formule proposée. Par ailleurs, l'analyse du comportement des ouvrages nous a permis de tracer une échelle d'évolution des pathologies en fonction de l'amplitude des tassements différentiels. Des recommandations techniques sont consignées à l'effet d'améliorer les Documents Techniques Réglementaires (DTR) Algériens en matière de d'amélioration et de renforcement des sols.
Analyse par elements finis des effets de couplage de chaleur et de transferts de masse dans le beton a des temperatures elevees
(Université Mouloud Mammeri, 2015-09-16) Illouli, Said
L’objectif de cette recherche consiste de développer une méthode de calcul numérique par éléments finis capable de modéliser sous différents aspects le mécanisme de transfert hygrothermique qui se produit dans la masse du béton sous des sollicitations thermo-mécaniques à températures élevées. La gamme des températures concernées est de 20-1200°C, couvrant les situations d’incendie et d’accidents nucléaires. Dans cette gamme de températures, la microstructure du béton est soumise à des réactions intenses et à des modifications physicochimiques qui influencent fortement le comportement hygrothermique et mécanique du matériau. Ce travail est divisé, dans sa présentation, en deux parties distinctes. La première partie est consacrée à la simulation du comportement au feu naturel des structures en béton en adoptant l’hypothèse de découplage des effets thermo-hydro-mécaniques. Ce qui permet de décomposer le problème en une suite séquentielle d’analyse thermo-hydrique et thermomécanique. Le couplage de la température et de l’humidité présente initialement dans la masse du béton est pris en compte en utilisant la notion de l’enthalpie du matériau qui, en négligeant les effets de changement de phase (liquide ↔ vapeur + air), devient une fonction directement dépendante de la chaleur latente due à l’évaporation de l’eau libre. Le palier d’ébullition ou de vaporisation de l’eau est estimé se produire en moyenne entre les températures 100 et 140°C. Quelques exemples concrets sont illustrés pour montrer la manière dont l’application de la méthode de calcul permet de retirer des enseignements précieux sur le comportement des éléments de structure en béton dans un environnement d’incendie naturel. Les résultats mettent en évidence les effets non négligeables des scénarios de feu et des forces de restreinte thermique sur le comportement global d’un élément structural. La deuxième partie se rapporte à la simulation des effets hygrothermiques dans le béton en considérant le couplage entre la température et l’humidité contenue dans le matériau. Sont examinés d’une façon succincte les développements mathématique et numérique décrivant un milieu poreux, multiphasique et partiellement saturé en tenant compte des principaux phénomènes qui se produisent dans le matériau lorsque celui-ci est sujet à températures élevées. Il s’agit essentiellement des phénomènes tels que les flux de matière dus aux effets capillaires et des gradients de pression/concentration de masse, le flux de chaleur ainsi que les effets dus aux changements de phase. Les équations différentielles d’équilibre incrémentales du modèle mathématique ainsi obtenu sont discrétisées à travers la méthode classique des résidus pondérés en moyennant un élément fini quadrilatéral à quatre noeuds. Les variables nodales choisis sont la pression des gaz (Pg), la pression capillaire (Pc) et la température (T). Un code de calcul de base encore au stade de développement et de recherche est mise au point où l’algorithme de résolution utilise un procédé incrémental basé sur la méthode de Newton Raphson et emploie comme méthode de résolution la technique frontale en raison de la taille importante du nombre d’équations algébriques à résoudre.
ANALYSE STATIQUE ET DYNAMIQUE D’UN OUVRAGE SUSPENDU LEGER ET SANS POUTRE DE RIGIDITE: APPLICATION A UNE PASSERELLE PIETONNIERE RIGIDIFIEE PAR CABLES PRECONTRAINTS
(Universite Mouloud Mammeri, 2019-09-19) Lattari, Kamel
L’objectif de cette recherche consiste, en premier lieu, de développer une méthode de calcul analytique, simple mais suffisamment précise et fiable, permettant d’aborder le calcul statique et dynamique d’un ouvrage suspendu léger et sans poutre de rigidité qui se compose principalement d’une nappe de suspentes verticales réunissant un câble porteur et un câble de rigidité fixés en leurs extrémités à des massifs d’ancrage. Un tel système peut supporter éventuellement un tablier léger supposé dépourvu de rigidité propre appréciable pouvant dans le cas pratique être l’exemple d’une passerelle piétonnière très flexible dont l’implantation est très intéressante dans des sites d’attraction. En deuxième lieu, il s’agit de mettre en évidence, au moyen d’une analyse paramétrique appropriée, l’effet des paramètres principaux sur le comportement de la structure, et établir leurs valeurs critiques à partir desquelles la non-linéarité se révèle significative. Les développements mathématiques sont présentés d’une manière succincte et exploitent fondamentalement l’approche qui assimile le comportement de la nappe des suspentes à celui d’un voile continu et inextensible. Sous l’action des charges statiques et thermiques, les fondements théoriques de la méthode, essentiellement non linéaire, sont basés sur l’équation des déplacements orthogonaux et la condition d’immobilité des extrémités des câbles solidaires des massifs d’ancrage. Les équations à caractère non linéaire décrivant les tractées ou les poussées dans les câbles, sont établies de façon à être résolues par la méthode de Newton-Raphson à double itération. Les sollicitations d’origine mécanique ainsi que les effets de changements de température liés aux agressions environnementales sont supposés appliquées dans le plan propre de la structure. Par analogie avec la théorie des ponts suspendus à poutre de rigidité, les câbles sont supposés prendre appuis sur les pylônes par l’intermédiaire de chariots de dilatation, afin qu’aucune réaction horizontale ne puisse s’exercer sur les pylônes. Sous l’effet dynamique, la théorie linéaire en régime vibratoire libre a été adoptée. L’équation d’équilibre de mouvement vertical d’un élément différentiel dans la direction longitudinale de la structure et les équations des poussées engendrées dans les câbles sont linéarisées en négligeant les effets de second ordre liés aux grands déplacements. Cependant, seul le mouvement transversal vertical est considéré vu que la célérité des ondes de vibration longitudinales est généralement beaucoup moins importante que les ondes de vibration transversales. L’équation de mouvement ainsi obtenue a été résolue en considérant deux modes distincts ; un mode propre antisymétrique dans lequel les variations des poussées dans les câbles sont négligeables et un mode propre symétrique caractérisé par une équation transcendantale dont découlent les fréquences propres de vibration symétriques. La méthode de calcul est ensuite appliquée principalement à différents aspects de l’analyse d’une passerelle piétonnière rigidifiée par câbles précontraints en considérant différents types de charges et plusieurs niveaux distincts de variations de température susceptibles de se produire lors de la vie de l’ouvrage. Les résultats sont confrontés avec succès à ceux issus du logiciel ANSYS qui est un code essentiellement numérique basé sur la méthode des éléments finis dont le principe consiste de traiter la structure comme telle soit par modèle discret. L’analyse paramétrique démontre le rôle stabilisateur du câble de rigidité où sans affecter significativement la hausse du poids propre de la travée, un choix adéquat de la cambrure et de la précontrainte initiale de réglage permet de réduire sensiblement la déformabilité à laquelle sont sujettes en majorité ce type de structures suspendues. Avec des valeurs relativement élevées de la cambrure, on pourrait réduire de façon appréciable (jusqu’à environ 60%) les déplacements et les variations des poussées par rapport à une cambrure quasi-rectiligne qui est la configuration généralement utilisée jusqu’ici en pratique. On met également en évidence que la non-linéarité observée est du type positif ou favorable et contribue à la rigidification du système.
Analyse, caractérisation, prévision et modélisation du comportement des argiles gonflantes.
(Université Mouloud Mammeri, 2014-06-24) Medjnoun, Amal
Dans ce travail de thèse, de nouveaux sites algériens ont fait l’objet d’étude et d’analyse. Cette étude comporte essentiellement : d’abord, une caractérisation géologique, climatologique, minéralogique de plusieurs sites suspectés gonflants dans le nord-centre algérien, puis, une étude estimative du potentiel de gonflement des différents sites, suivie par une analyse de la cinétique de gonflement, l’effet de trois procédures d’essais sur le potentiel de gonflement ainsi que l’influence des paramètres d’états. Enfin, l’étude du comportement des argiles gonflantes intactes sous l’effet des sollicitations cycliques mécaniques et saisonnières, en adaptant deux modes de saturation ; par capillarité et par infiltration. Des observations au MEB sont aussi effectuées sur des échantillons ayant subi un cycle de retraitgonflement. L’étude se base sur une banque de données géotechnique importantes comportant des essais d’identification et des essais de gonflement réalisés à l’oedomètre. Les résultats de la caractérisation géologique, climatologique, minéralogique annoncent la présence du risque de gonflement des argiles étudiées, ce dernier est confirmé par la suite par l’étude estimative et géotechnique de potentiel de gonflement dans les différents sites. L’analyse du comportement à mis en évidence la présence de la succion au moment de la mise en contacte du sol avec l’eau, d’une part, et la dépendance du potentiel de gonflement des contraintes intérieures et extérieures, d’autre part. Une écriture simplifiée des modèles empirique estimative du potentiel de gonflement est résulté de cette analyse. Le sol se comporte différemment selon le mode de saturation et il subit des modifications importantes sous l’effet des différentes sollicitations dans le but d’atteindre une nouvelle stabilité.
Apport de l'essai spt au dimensionnement des pieux isolés sous charge latérale monotone - analyse expérimentale et numérique des courbes de réaction P-Y
(Universite Mouloud Mammeri, 2018) Laouedj, Abdesselem
Le calcul aux états limites des fondations sur pieux nécessite une analyse fine du comportement du système pieu/sol vis à vis d'un chargement latéral, en utilisant couramment le concept des courbes de transfert de charges P-Y. Ces dernières sont définies empiriquement à partir de l'interprétation des essais géotechniques in-situ, tels que l'essai pressiométrique. La littérature ne présente par contre aucune méthode pratique de construction de ces courbes à partir de l'essai de pénétration standard (SPT), pourtant largement utilisé dans les reconnaissances des sols pulvérulents. La thèse présente une méthode pratique de définition des courbes P-Y à partir de l'essai SPT dans les sables, à la base d'une base de données mondiale d'essais de chargement latéral des pieux en vraie grandeur dans des sols sableux. On aboutit à la construction des courbes de réaction latérale P-Y, à la base d’un ajustement de la courbe des moments de flexion et double intégration et double dérivation de cette courbe pour les pieux instrumentés. Pour les pieux non instrumentés, on mènera un calcul inverse ayant pour objectif de définir la courbe P-Y à une profondeur à la base d’une calibration de la courbe de chargement expérimentale en tête du pieu. La capacité prédictive de la méthode proposée a été démontrée en comparant les déplacements calculés en tête du pieu à ceux mesurés au cours d'essais de chargement de pieux
Approche numérique et expérimentale d'aide au diagnostic vibratoire des systèmes mécaniques par la transformée en ondelettes
(UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI OUZOU, 2023-01-26) Belaid, Kamel
La détection des composantes non-stationnaires cachées dans un signal est un problème très répandu dans de nombreux domaines. Dans la surveillance des machines tournantes, la plupart des défauts génèrent des signaux transitoires ; ces défauts affectent de nombreux composants de la machine tels que les roulements et les engrenages. L’analyse basée sur le signal vibratoire s’est imposée comme la principale signature qui permet de détecter les défauts des machines. Les vibrations transitoires générées par ces défauts représentent la convolution des forces d’excitation (impulsions périodiques) par la fonction de réponse impulsionnelle (résonances) de la structure de la machine. Les résonances peuvent être considérées comme un amplificateur des impacts de faible énergie. Le diagnostic est basé sur l’identification de ces forces d’excitation par l’analyse des réponses des résonances excitées. L’identification des peignes de raies espacées par les fréquences du défaut autour des résonances est souvent difficile ou impossible avec l’analyse spectrale classique. En pratique, les fréquences de résonance, qui dépendent de la vitesse de fonctionnement et de la nature de l’impulsion, s’étendent de quelques dizaines de hertz à plusieurs kilohertz, et chaque résonance peut contenir des informations complémentaires sur les défauts ; il est donc nécessaire d’analyser plusieurs résonances pour prendre des décisions correctes dans le diagnostic des défauts. L’objectif de la thèse est la détection, l’analyse et la caractérisation des résonances excitées par les défauts des roulements et des engrenages en utilisant la redondance de la transformée continue en (TCO) et la mesure d’éparsité (SM-sparsity measurement) comme critère de sélection des paramètres optimaux. La méthode proposée se déroule en deux étapes. Tout d’abord, la TCO est calculée avec un vecteur d’échelle qui couvre la gamme des moyennes et hautes fréquences du signal analysé, avec des incréments de 0,1. Les coefficients d’ondelettes à l’échelle de résonance ont la forme d’un train d’impulsions avec les mêmes caractéristiques de la résonance et une grande amplitude. En s’éloignant de la valeur de l’échelle de la résonance, la ressemblance avec les impulsions du défaut diminue continuellement jusqu’à devenir du bruit. Ainsi, les échelles des résonances excitées avec un rapport signal-bruit plus élevé sont révélées clairement par la maximisation de l’indicateur d’éparsité (SMM). Cette méthode de sélection des échelles basée sur la SMM permet de sélectionner plus d’une ou deux fréquences de résonance. En deuxième partie, le signal est soumis à un filtrage passe-bande autour de chaque résonance localisée afin de détecter la bande de fréquences contenant le défaut. Les bandes passantes sont obtenues en ajustant les valeurs du facteur de forme de l’ondelette de Morlet complexe. La bande optimale où le SNR est le plus élevé peut être déduite à l’aide du SMM. Cette technique permet de localiser avec précision toutes les échelles de résonances présentes dans un signal, y compris celles de faible énergie, et la bande de filtrage optimale de chaque résonance. L’efficacité de la méthode proposée a été vérifiée par des simulations numériques et par des signaux de vibrations de défauts provenant de bancs d’essai. Les résultats montrent que la méthode proposée permet une identification et une localisation précises d’un seul ou même de plusieurs défauts.
Calcul prévisionnel du comportement dynamique des structures mécaniques = Predictive calculation of the dynamical behavior of mechanical structures
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2018-12-02) Belgaid, Hocine
Si les gens ne croient pas que les mathématiques sont simples, c'est seulement parce qu'ils ne réalisent pas à quel point la vie est compliquée." John Von Neumann. En mécanique, et plus précisément dans le domaine de la modélisation des structures mécaniques, la nature des problèmes abordés pose d'abord les défis suivants: reproduire mathématiquement un aspect particulier du comportement d'un élément (relations entre contraintes et déformations, comportement des zones endommagées, déformation thermique ...), assembler tous les aspects de son comportement dans un même système mathématique, modéliser l'influence des éléments externes sur l'élément considéré (condition aux limites, conditions initiales, contactes, frottements ...) Enfin, assembler cet élément avec d'autres pour modéliser une structure entière. Les défis précédemment mentionnés nous placent devant deux types de difficultés: la complication des phénomènes physiques élémentaires à modéliser et la complexité des systèmes obtenus. Les modèles analytiques de structures mécaniques se présentent concrètement comme des systèmes d'équations aux dérivées partielles (EDP). La nature et la complexité de celles-ci dépendent bien entendu de la nature des problèmes traités. Dans un deuxième temps, le système d'équations étant construit, le défi qui se présente est la résolution de celui-ci. Depuis l'avènement de l'air des ordinateurs et le développement exponentiel de la puissance des calculateurs, les méthodes numériques ont occupé la première place dans le domaine du calcul scientifique. Différentes méthodes de résolution numérique d’EDPs ont été successivement proposées, chacun essayant de remédier aux manquements des précédentes. Dans le but de remédier aux difficultés d’interaction entre les codes éléments finis et les logiciels de DAO, T.J.R Hughs et al Introduisent En 2005 le concept d'analyse isogéométrique. Suite à leurs travaux, d'autres auteurs ont publié de nombreux articles dont la principale préoccupation était de valider et d'améliorer la dite méthode. Les limites des méthodes de collocation sont celles des fonctions de forme utilisées pour l'approximation des solutions. En 2010, des progrès ont été réalisés dans ce domaine, donnant lieu à la méthode de collocationisogéométrique ; cette dernière est présentée comme une méthode de collocation utilisant les B-Splines non uniformes rationnelles (NURBS) comme fonctions de forme. L'article de Hugh a été suivi et complété par d'autres travaux. Dans ce projet de thèse, quatre objectifs principaux sont visés: a. Fournir une méthode automatique pour imposer des conditions aux limites communes et non idéales (endommagées). La méthode proposée est simple à utiliser sans trop recourir à l'intuition, résout beaucoup de problèmes posés, et est très intéressante pour l’implémentation de la méthode de collocation isogéométrique dans les logiciels de CAO. b. Étudier l'applicabilité de l'IGA-C, déterminer les paramètres optimaux pour son utilisation, construire des modèles isogéométriques pour les structures mécaniques et évaluer la méthode par rapport aux méthodes existantes. c. Développement d'algorithmes complets et détaillés pour la mise en œuvre pratique de l'IGA-C. En effet, jusqu'à aujourd'hui, cette méthode n'a été présentée que dans un formalisme mathématique abstrait. C'est dans cet objectif que nous avons détaillé chacune des applications développées dans ce travail. Nous espérons que cela aidera certainement sa mise en œuvre dans les logiciels de CAO. d. Construction de nouveaux modèles de structures et enrichissement de la base de données scientifiques. e. Développement de méthodes de modélisation des endommagements dans les structures.
Calcul prévisionnel du comportement dynamique des structures mécaniques = Predictive calculation of the dynamical behavior of mechanical structures
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2018-12-02) Belgaid, Hocine
Si les gens ne croient pas que les mathématiques sont simples, c'est seulement parce qu'ils ne réalisent pas à quel point la vie est compliquée." John Von Neumann. En mécanique, et plus précisément dans le domaine de la modélisation des structures mécaniques, la nature des problèmes abordés pose d'abord les défis suivants: reproduire mathématiquement un aspect particulier du comportement d'un élément (relations entre contraintes et déformations, comportement des zones endommagées, déformation thermique ...), assembler tous les aspects de son comportement dans un même système mathématique, modéliser l'influence des éléments externes sur l'élément considéré (condition aux limites, conditions initiales, contactes, frottements ...) Enfin, assembler cet élément avec d'autres pour modéliser une structure entière. Les défis précédemment mentionnés nous placent devant deux types de difficultés: la complication des phénomènes physiques élémentaires à modéliser et la complexité des systèmes obtenus. Les modèles analytiques de structures mécaniques se présentent concrètement comme des systèmes d'équations aux dérivées partielles (EDP). La nature et la complexité de celles-ci dépendent bien entendu de la nature des problèmes traités. Dans un deuxième temps, le système d'équations étant construit, le défi qui se présente est la résolution de celui-ci. Depuis l'avènement de l'air des ordinateurs et le développement exponentiel de la puissance des calculateurs, les méthodes numériques ont occupé la première place dans le domaine du calcul scientifique. Différentes méthodes de résolution numérique d’EDPs ont été successivement proposées, chacun essayant de remédier aux manquements des précédentes. Dans le but de remédier aux difficultés d’interaction entre les codes éléments finis et les logiciels de DAO, T.J.R Hughs et al Introduisent En 2005 le concept d'analyse isogéométrique. Suite à leurs travaux, d'autres auteurs ont publié de nombreux articles dont la principale préoccupation était de valider et d'améliorer la dite méthode. Les limites des méthodes de collocation sont celles des fonctions de forme utilisées pour l'approximation des solutions. En 2010, des progrès ont été réalisés dans ce domaine, donnant lieu à la méthode de collocationisogéométrique ; cette dernière est présentée comme une méthode de collocation utilisant les B-Splines non uniformes rationnelles (NURBS) comme fonctions de forme. L'article de Hugh a été suivi et complété par d'autres travaux. Dans ce projet de thèse, quatre objectifs principaux sont visés: a. Fournir une méthode automatique pour imposer des conditions aux limites communes et non idéales (endommagées). La méthode proposée est simple à utiliser sans trop recourir à l'intuition, résout beaucoup de problèmes posés, et est très intéressante pour l’implémentation de la méthode de collocation isogéométrique dans les logiciels de CAO. b. Étudier l'applicabilité de l'IGA-C, déterminer les paramètres optimaux pour son utilisation, construire des modèles isogéométriques pour les structures mécaniques et évaluer la méthode par rapport aux méthodes existantes. c. Développement d'algorithmes complets et détaillés pour la mise en œuvre pratique de l'IGA-C. En effet, jusqu'à aujourd'hui, cette méthode n'a été présentée que dans un formalisme mathématique abstrait. C'est dans cet objectif que nous avons détaillé chacune des applications développées dans ce travail. Nous espérons que cela aidera certainement sa mise en œuvre dans les logiciels de CAO. d. Construction de nouveaux modèles de structures et enrichissement de la base de données scientifiques. e. Développement de méthodes de modélisation des endommagements dans les structures.
Caractérisation à la rupture de matériaux ductiles par approche locale
(Universite Mouloud MAMMERI, 2019-02-24) BENSAADA, Rachid
L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement mécanique des matériaux ductiles poreux et leur processus de ruine. Dans un premier temps, une revue bibliographique sur le phénomène de rupture ductile est dressée en deux partie. La première partie concerne la mécanique élastoplastique de la rupture qui est essentiellement représentée par l'intégrale-J de Rice. La deuxième partie est consacrée à l'approche micromécanique de la rupture ductile. Les différents modèles développés sont cités. Une importance particulière est accordée au modèle GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman). Une étude expérimentale et numérique est proposée dans le deuxième chapitre, elle consiste a établir une large investigation sur le phénomène de rupture. Plusieurs approches sont utilisées : L'approche micromécanique est représentée par les modèles GTN et Rousselier. Une investigation sur l'effet de géométrie sur la rupture ductile est menée afin de déterminer l'effet de contrainte sur le comportement à la rupture des tôles en acier inoxydable AISI 304L. Une approche hybride est proposée en combinant les essais expérimentaux sur des éprouvettes CT et en effectuant des simulations numériques en utilisant le modèle GTN pour l'évaluation de la courbe J-R. Le travail essentiel de rupture est également évalué en effectuant des essais sur des éprouvettes DENT. Une validation numérique est proposée en utilisant une modélisation par zone cohésive. Une stratégie d'identification des paramètres du modèle GTN est proposée dans le 3éme chapitre. Nous avons jugé nécessaire d'établir une approche phénoménologique de détermination des paramètres au vu du choix arbitraire qui s'est fait dans des études antérieures ainsi que l'utilisation de méthodes numériques ignorant l'aspect physique du phénomène de rupture ductile. La réponse mécanique des matériaux poreux est ensuite étudiée. Une large gamme de taux de porosité est prise en compte. Le modèle GTN est réputé efficace pour simuler la rupture ductile pour de faibles taux de porosité mais il ne peut être appliqué aux matériaux hautement poreux. A l'issue de cette étude, une extension du modèle est proposée, ce modèle se base sur les résultats obtenus par homogénéisation numérique. Une validation expérimentale du modèle obtenu est finalement proposée
Caractérisation à la rupture de matériaux ductiles par approche locale
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2019-02-24) BENSAADA Rachid, Rachid
L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement mécanique des matériaux ductiles poreux et leur processus de ruine. Dans un premier temps, une revue bibliographique sur le phénomène de rupture ductile est dressée en deux partie. La première partie concerne la mécanique élastoplastique de la rupture qui est essentiellement représentée par l'intégrale-J de Rice. La deuxième partie est consacrée à l'approche micromécanique de la rupture ductile. Les différents modèles développés sont cités. Une importance particulière est accordée au modèle GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman). Une étude expérimentale et numérique est proposée dans le deuxième chapitre, elle consiste a établir une large investigation sur le phénomène de rupture. Plusieurs approches sont utilisées : L'approche micromécanique est représentée par les modèles GTN et Rousselier. Une investigation sur l'effet de géométrie sur la rupture ductile est menée afin de déterminer l'effet de contrainte sur le comportement à la rupture des tôles en acier inoxydable AISI 304L. Une approche hybride est proposée en combinant les essais expérimentaux sur des éprouvettes CT et en effectuant des simulations numériques en utilisant le modèle GTN pour l'évaluation de la courbe J-R. Le travail essentiel de rupture est également évalué en effectuant des essais sur des éprouvettes DENT. Une validation numérique est proposée en utilisant une modélisation par zone cohésive. Une stratégie d'identification des paramètres du modèle GTN est proposée dans le 3éme chapitre. Nous avons jugé nécessaire d'établir une approche phénoménologique de détermination des paramètres au vu du choix arbitraire qui s'est fait dans des études antérieures ainsi que l'utilisation de méthodes numériques ignorant l'aspect physique du phénomène de rupture ductile. La réponse mécanique des matériaux poreux est ensuite étudiée. Une large gamme de taux de porosité est prise en compte. Le modèle GTN est réputé efficace pour simuler la rupture ductile pour de faibles taux de porosité mais il ne peut être appliqué aux matériaux hautement poreux. A l'issue de cette étude, une extension du modèle est proposée, ce modèle se base sur les résultats obtenus par homogénéisation numérique. Une validation expérimentale du modèle obtenu est finalement proposée.
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.

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