Mémoire FPL Master d’ingénierie Génie Civil. Etude de la connexion de cisaillement dans les poutres mixtes bois-béton / Yaovi Edem BAITE

Public ISBD Titre de série : Mémoire FPL Master d’ingénierie Génie Civil Titre : Etude de la connexion de cisaillement dans les poutres mixtes bois-béton Type de document : texte imprimé Auteurs : Yaovi Edem BAITE Année de publication : 2013 Importance : 68p. Langues : Français (fre) Résumé : Les structures mixtes associant des matériaux de qualités différentes mais complémentaires représentent une alternative intéressante en comparaison avec les techniques traditionnelles mono-matériaux. Dans la construction les associations les plus courantes des matériaux concernent les structures bois-béton ou acier-béton. Dans ces structures, le béton est mobilisé dans son domaine de prédilection associé à sa bonne résistance en compression. Le bois et l’acier remplissent la fonction de résistance en traction. Ainsi, une section mixte a des caractéristiques de résistance et de rigidité plus élevées que celles des matériaux pris séparément pour le même poids et quantité de matériaux. Cependant, pour atteindre les performances mécaniques souhaitées il est nécessaire d’assurer la connexion de cisaillement qui s’appose au glissement entre les deux matériaux. L’idée principale de l’utilisation d’une structure mixte, c’est de profiter des meilleurs caractéristiques de chaque matériau afin d’obtenir un élément structural efficace en ce qui concerne la résistance, la rigidité et la qualité. En plus des fonctions mécaniques optimales, les structures mixtes présentent des qualités de résistance au feu. C’est pour ces raisons, que les structures mixtes constituent des solutions intéressantes aussi bien en construction neuve qu’en réhabilitation. Cependant, les méthodes de calcul et de dimensionnement des structures mixtes bois-béton sont peu développées. L’objectif de la présente étude est de développer un outil de calcul de la résistance et de la rigidité d’une section mixte constituée de deux matériaux différents avec prise en compte de la connexion. Le modèle s’appuie sur la décomposition de la section mixte en plusieurs couches et la décomposition de la poutre en tronçons. L’application concerne les sections mixtes bois-béton (section rectangulaire en bois et dalle en béton). Les résultats expérimentaux issus de la bibliographie ou de travaux réalisés à Clermont-Ferrand sont confrontés à ceux donnés par les méthodes analytiques existantes ainsi qu’aux résultats du modèle développé. Ces comparaisons permettent de bien comprendre le comportement des poutres mixtes et les contributions des différentes composantes y compris la connexion. Elles permettent aussi de valider l’outil de calcul développé qui s’appuie sur des hypothèses de comportement linéaire mais qui est construit pour être généralisé aux comportements non linéaires des matériaux et de la connexion. Abstract : Mixed structures involving materials of different but complementary qualities represent to a valuable alternative comparison with traditional single-technical materials. In construction, the most common materials associations relate wood-concrete or steel-concrete structures. In these structures, the concrete is mobilized in his chosen field associated with its good compressive strength. The wood and steel fulfill the function of tensile strength. Thus, a composite section has higher than those of the materials separately for the same amount of weight and material characteristics of strength and stiffness. However, to achieve the desired mechanical performance it is necessary to ensure the shear connection that signs the slip between the two materials. The main idea of the use of a composite structure is to take advantage of the best characteristics of each material in order to obtain an effective structural element regarding the strength, stiffness and quality. In addition optimal mechanical, composite structures have qualities of resistance to fire. It is for these reasons that composite structures are interesting solutions as well as in new construction and in renovation. However, the methods of calculation and sizing of wood and concrete structures are poorly developed. The purpose of this study is to develop a tool for calculating the resistance and rigidity of a composite section consisting of two different materials with consideration of the connection. The model is based on the decomposition of the composite section in several layers and decomposition of the girder sections. The application relates to mixed wood-concrete sections (rectangular wood and concrete slab). The experimental results from the bibliography or works made in Clermont-Ferrand are compared with those given by the analytical methods as well as the results of the model developed. These comparisons allow to understand the behavior of composite beams and the contributions of the various components including the connection. They also validate the tool developed calculation is based on assumptions of linear behavior but is built to be generalized to non-linear behavior of materials and connection. Mémoire FPL Master d’ingénierie Génie Civil. Etude de la connexion de cisaillement dans les poutres mixtes bois-béton [texte imprimé] / Yaovi Edem BAITE . - 2013 . - 68p. Langues : Français (fre) Résumé : Les structures mixtes associant des matériaux de qualités différentes mais complémentaires représentent une alternative intéressante en comparaison avec les techniques traditionnelles mono-matériaux. Dans la construction les associations les plus courantes des matériaux concernent les structures bois-béton ou acier-béton. Dans ces structures, le béton est mobilisé dans son domaine de prédilection associé à sa bonne résistance en compression. Le bois et l’acier remplissent la fonction de résistance en traction. Ainsi, une section mixte a des caractéristiques de résistance et de rigidité plus élevées que celles des matériaux pris séparément pour le même poids et quantité de matériaux. Cependant, pour atteindre les performances mécaniques souhaitées il est nécessaire d’assurer la connexion de cisaillement qui s’appose au glissement entre les deux matériaux. L’idée principale de l’utilisation d’une structure mixte, c’est de profiter des meilleurs caractéristiques de chaque matériau afin d’obtenir un élément structural efficace en ce qui concerne la résistance, la rigidité et la qualité. En plus des fonctions mécaniques optimales, les structures mixtes présentent des qualités de résistance au feu. C’est pour ces raisons, que les structures mixtes constituent des solutions intéressantes aussi bien en construction neuve qu’en réhabilitation. Cependant, les méthodes de calcul et de dimensionnement des structures mixtes bois-béton sont peu développées. L’objectif de la présente étude est de développer un outil de calcul de la résistance et de la rigidité d’une section mixte constituée de deux matériaux différents avec prise en compte de la connexion. Le modèle s’appuie sur la décomposition de la section mixte en plusieurs couches et la décomposition de la poutre en tronçons. L’application concerne les sections mixtes bois-béton (section rectangulaire en bois et dalle en béton). Les résultats expérimentaux issus de la bibliographie ou de travaux réalisés à Clermont-Ferrand sont confrontés à ceux donnés par les méthodes analytiques existantes ainsi qu’aux résultats du modèle développé. Ces comparaisons permettent de bien comprendre le comportement des poutres mixtes et les contributions des différentes composantes y compris la connexion. Elles permettent aussi de valider l’outil de calcul développé qui s’appuie sur des hypothèses de comportement linéaire mais qui est construit pour être généralisé aux comportements non linéaires des matériaux et de la connexion. Abstract : Mixed structures involving materials of different but complementary qualities represent to a valuable alternative comparison with traditional single-technical materials. In construction, the most common materials associations relate wood-concrete or steel-concrete structures. In these structures, the concrete is mobilized in his chosen field associated with its good compressive strength. The wood and steel fulfill the function of tensile strength. Thus, a composite section has higher than those of the materials separately for the same amount of weight and material characteristics of strength and stiffness. However, to achieve the desired mechanical performance it is necessary to ensure the shear connection that signs the slip between the two materials. The main idea of the use of a composite structure is to take advantage of the best characteristics of each material in order to obtain an effective structural element regarding the strength, stiffness and quality. In addition optimal mechanical, composite structures have qualities of resistance to fire. It is for these reasons that composite structures are interesting solutions as well as in new construction and in renovation. However, the methods of calculation and sizing of wood and concrete structures are poorly developed. The purpose of this study is to develop a tool for calculating the resistance and rigidity of a composite section consisting of two different materials with consideration of the connection. The model is based on the decomposition of the composite section in several layers and decomposition of the girder sections. The application relates to mixed wood-concrete sections (rectangular wood and concrete slab). The experimental results from the bibliography or works made in Clermont-Ferrand are compared with those given by the analytical methods as well as the results of the model developed. These comparisons allow to understand the behavior of composite beams and the contributions of the various components including the connection. They also validate the tool developed calculation is based on assumptions of linear behavior but is built to be generalized to non-linear behavior of materials and connection.

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Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer / Yaovi Edem BAITE 

Public ISBD Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer Type de document : texte imprimé Auteurs : Yaovi Edem BAITE Année de publication : 2017 Importance : 186 p. Langues : Français (fre) Résumé : L’exploitation croissante des ressources minérales, naturelles ou élaborées pour les activités humaines et la production industrielle qui l’accompagne, génèrent de réelles nuisances environnementales en termes d’émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre. Pour rationaliser l’utilisation de ces ressources et réduire les impacts environnementaux qui en résultent, des efforts constants sont réalisés depuis plusieurs années pour recycler et valoriser les résidus et sous-produits industriels dans les matériaux de construction. Notre travail est une contribution à cette démarche ; il vise à étudier les potentialités de valorisation du mâchefer résiduel issu de la combustion du charbon dans les centrales thermiques au Niger (150000 t/an). Il cherche à développer une voie d’utilisation de ce mâchefer comme constituant de matériau de construction et plus précisément comme granulats incorporés dans les matériaux cimentaires. Dans une première étape, nous avons procédé à une caractérisation physico-chimique du mâchefer à l’aide de diverses techniques (DRX, MEB, Distribution granulaire…), et nous avons élaboré des mortiers cimentaires normaux dans lesquels des proportions définies de sable sont remplacées par des quantités identiques de mâchefer. Ces mortiers ont été ensuite caractérisés par leurs propriétés physiques, mécaniques et microstructurales. Il ressort que l’incorporation des granulats de mâchefer dans les mortiers cimentaires entraîne une modification de la microstructure du mortier, une augmentation de sa porosité connectée et de sa perméabilité, et une diminution de la résistance en compression et en traction. L’évolution de ces propriétés et notamment les valeurs de porosité et de masse volumique suggère l’utilisation de ces mortiers comme matériaux légers, à faible conductivité thermique et à propriétés isolantes. Ces mortiers présentent également un réel intérêt du point de vue de leur résistance à la fissuration et au retrait libre. Dans une deuxième étape nous avons étudié la durabilité de ces mortiers lorsqu’ils sont soumis à l’effet du dioxyde de carbone et à la lixiviation par le nitrate d’ammonium. Les résultats ont montré que la porosité élevée des mortiers contenant le mâchefer les rendait plus sensibles à l’action de ces agents agressifs. Nous avons noté cependant que les cristaux de calcite produits par la carbonatation, contribuaient à réduire la taille et le volume des pores et à améliorer la résistance en compression et en traction des mortiers carbonatés. Abstract : The growing exploitation of mineral resources, whether natural or developed for human activities and the industrial production which comes with it, creates real environmental damage in terms of direct and indirect greenhouse gas emissions. To rationalize the use of these resources and reduce the resulting environmental impacts, constant efforts have been made for several years to recycle and develop industrial residues and by-products in building materials. Our work is a contribution to this process; it aims to study the potentialities for the valorization of residual bottom ash from coal combustion in thermal power plants in Niger (150000 t/year). It seeks to develop a way of using this coal bottom ash as a constituent of building material and more specifically as aggregates incorporated in cementitious materials. In a first step, we performed a physical and chemical characterization of the coal bottom ash using various techniques (XRD, SEM, Granular Distribution…), and we developed normal cement mortars in which defined proportions of sand are replaced by identical quantities of coal bottom ash aggregates. These mortars were then characterized by their physical, mechanical and microstructural properties. The incorporation of the coal bottom ash aggregates into the cement mortars results in a modification of the mortar microstructure, an increase in its connected porosity and its permeability, and a decrease in compressive and tensile strength. The evolution of these properties, particularly the porosity and density values, suggests the use of these mortars as light materials, with low thermal conductivity and with insulating properties. These mortars also present a real interest from the point of view of their resistance to cracking and free shrinkage. In a second step, we studied the durability of these mortars when subjected to the effect of carbon dioxide and to leaching by ammonium nitrate. The results showed that the high porosity of mortars containing the coal bottom ash made them more sensitive to the action of these aggressive agents. However, we noticed that the calcite crystals produced by carbonation helped to reduce the size and volume of pores and improve the compressive and tensile strength of carbonate mortars. Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer [texte imprimé] / Yaovi Edem BAITE . - 2017 . - 186 p. Langues : Français (fre) Résumé : L’exploitation croissante des ressources minérales, naturelles ou élaborées pour les activités humaines et la production industrielle qui l’accompagne, génèrent de réelles nuisances environnementales en termes d’émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre. Pour rationaliser l’utilisation de ces ressources et réduire les impacts environnementaux qui en résultent, des efforts constants sont réalisés depuis plusieurs années pour recycler et valoriser les résidus et sous-produits industriels dans les matériaux de construction. Notre travail est une contribution à cette démarche ; il vise à étudier les potentialités de valorisation du mâchefer résiduel issu de la combustion du charbon dans les centrales thermiques au Niger (150000 t/an). Il cherche à développer une voie d’utilisation de ce mâchefer comme constituant de matériau de construction et plus précisément comme granulats incorporés dans les matériaux cimentaires. Dans une première étape, nous avons procédé à une caractérisation physico-chimique du mâchefer à l’aide de diverses techniques (DRX, MEB, Distribution granulaire…), et nous avons élaboré des mortiers cimentaires normaux dans lesquels des proportions définies de sable sont remplacées par des quantités identiques de mâchefer. Ces mortiers ont été ensuite caractérisés par leurs propriétés physiques, mécaniques et microstructurales. Il ressort que l’incorporation des granulats de mâchefer dans les mortiers cimentaires entraîne une modification de la microstructure du mortier, une augmentation de sa porosité connectée et de sa perméabilité, et une diminution de la résistance en compression et en traction. L’évolution de ces propriétés et notamment les valeurs de porosité et de masse volumique suggère l’utilisation de ces mortiers comme matériaux légers, à faible conductivité thermique et à propriétés isolantes. Ces mortiers présentent également un réel intérêt du point de vue de leur résistance à la fissuration et au retrait libre. Dans une deuxième étape nous avons étudié la durabilité de ces mortiers lorsqu’ils sont soumis à l’effet du dioxyde de carbone et à la lixiviation par le nitrate d’ammonium. Les résultats ont montré que la porosité élevée des mortiers contenant le mâchefer les rendait plus sensibles à l’action de ces agents agressifs. Nous avons noté cependant que les cristaux de calcite produits par la carbonatation, contribuaient à réduire la taille et le volume des pores et à améliorer la résistance en compression et en traction des mortiers carbonatés. Abstract : The growing exploitation of mineral resources, whether natural or developed for human activities and the industrial production which comes with it, creates real environmental damage in terms of direct and indirect greenhouse gas emissions. To rationalize the use of these resources and reduce the resulting environmental impacts, constant efforts have been made for several years to recycle and develop industrial residues and by-products in building materials. Our work is a contribution to this process; it aims to study the potentialities for the valorization of residual bottom ash from coal combustion in thermal power plants in Niger (150000 t/year). It seeks to develop a way of using this coal bottom ash as a constituent of building material and more specifically as aggregates incorporated in cementitious materials. In a first step, we performed a physical and chemical characterization of the coal bottom ash using various techniques (XRD, SEM, Granular Distribution…), and we developed normal cement mortars in which defined proportions of sand are replaced by identical quantities of coal bottom ash aggregates. These mortars were then characterized by their physical, mechanical and microstructural properties. The incorporation of the coal bottom ash aggregates into the cement mortars results in a modification of the mortar microstructure, an increase in its connected porosity and its permeability, and a decrease in compressive and tensile strength. The evolution of these properties, particularly the porosity and density values, suggests the use of these mortars as light materials, with low thermal conductivity and with insulating properties. These mortars also present a real interest from the point of view of their resistance to cracking and free shrinkage. In a second step, we studied the durability of these mortars when subjected to the effect of carbon dioxide and to leaching by ammonium nitrate. The results showed that the high porosity of mortars containing the coal bottom ash made them more sensitive to the action of these aggressive agents. However, we noticed that the calcite crystals produced by carbonation helped to reduce the size and volume of pores and improve the compressive and tensile strength of carbonate mortars.

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