Présentation des projets financés au titre de l’édition ... · PDF filesur des projets réels permettra l’ajustement heuristique permanent ... une amélioration de la formulation

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Présentation des projets financés au titre de l’édition 2006 du programme

« Recherche Génie Civil et Urbain »

ACRONYME et titre du projet

Page

APPLET Durée de vie des ouvrages : approche prédictive performantielle et probabiliste

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COMMUNIC Collaboration par la maquette multi-usages numérique et l’ingénierie concourante

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INDIGAU Indicateurs de performance pour la gestion patrimoniale des réseaux d’assainissement urbains

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JETPHI Contrôle temps réel des inclusions de Jet Grouting

6

ORTHOPLUS Ingénierie avancée des dalles orthotropes et de leur revêtement pour une optimisation globale de leur cycle de vie

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ECOBETON Béton à faible impact environnemental

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ARVISE Analyse et réduction de la vulnérabilité sismique du bâti existant

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MIRADOR Modélisation interactive des risques associés au développement d’ouvrages robustes

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REMPARE Re-ingénierie des merlons de protection par composants anthropiques recyclés

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SEDIBET Utilisation de sédiments inertés et de fines dans la conception de nouveaux bétons

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Programme « Recherche Génie Civil et Urbain »

Edition 2006

Titre du projet APPLET – Durée de vie des ouvrages : Approche prédictive performantielle et

probabiliste

Résumé

La détérioration du béton se traduit par des étendues de dommages différents, allant de la fissuration à l'éclatement du béton, de la perte de section d'armatures à la perte d'adhérence. Une prédiction pertinente de cette performance est la base du succès de la gestion des ouvrages en béton. Le projet APPLET traduit ces exigences de recherche et de développement au travers des points suivants: - assurer un transfert des modèles physico-chimiques à l’échelle du matériau vers des modèles de comportement d’éléments de structure; - mieux comprendre et appréhender les processus de corrosion (impact sur le comportement des aciers); - intégrer les acquis de connaissance sur l’évolution des bétons et des aciers afin de traiter le problème d’interface entre les deux matériaux en cours d’évolution, et proposer des modèles numériques pertinents; - disposer de modèles prédictifs robustes pour modéliser et prédire le comportement d'éléments de structure dégradés sur le long terme, en prenant en compte des effets de comportement différés; - quantifier les différentes sources de variabilité (matériau et structure) et les prendre en compte dans des approches probabilistes; - intégrer le retour d'expérience provenant du suivi des ouvrages par des instrumentations adaptées; - intégrer les actions préventives de contrôle et de maintenance.

Partenaires LCPC (partenaire coordinateur)

GTM Construction CERIB OXAND CEA LEPTAB Laboratoire de mécanique de Lille CDGA-Université de Bordeaux Laboratoire d’Etudes et de Recherches sur les Matériaux Laboratoire de recherche des Monuments Historiques Université Paul Sabatier –LMDC Laboratoire de Mécanique et Technologie – ENS Cachan

Coordinateur M. Christian CREMONA [email protected]

Aide de l’ANR 666 967 euros

Début et durée Mai 2006 - 36 mois

Référence ANR-06-RGCU-001

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Edition 2006

Titre du projet COMMUNIC – Collaboration par la maquette multi-usages numérique et l’ingénierie

concourante

Résumé

Une étude fine des processus et des pratiques de travail collaboratif autour de la maquette numérique permettra de dégager les modèles théoriques et pratiques de travail, adaptés tant aux contraintes réglementaires actuelles qu’en cours de mise en place. Ils permettront de réaliser les gains de productivité par une meilleure interopérabilité des usages et logiciels, et d’obtenir des réalisations d’infrastructures plus rapidement et de façon optimisée face aux nouvelles exigences sociétales, environnementales, de performances et de services. Cette analyse, appuyée sur une étude détaillée de la valeur créée ou potentielle permettra de dégager les priorités et voies de progrès organisationnelles et technologiques. La mise en œuvre de cette réflexion théorique a priori au sein d’expériences-action sur des projets réels permettra l’ajustement heuristique permanent entre théorie et pratique pour aboutir à un corpus robuste de connaissances applicables à l’ensemble de la profession. Dès le début de la recherche, l’association de clubs professionnels au lancement, aux interrogations, aux solutions apportées tout au long du projet, aux résultats finaux constitue un dispositif original de dissémination des résultats – tous publics - d’une façon totalement ouverte de nature à déclencher la rupture dont le secteur a besoin. Les livrables seront : Le cahier des charges du modèle global pour la maquette numérique partagée et ses usages Les guides pratiques issus du retour d’expérience sur le modèle, les pratiques et usages Les cahiers des charges fonctionnels des passerelles informatiques pour partage et interopérabilité.

Partenaires EGIS (partenaire coordinateur)

SETEC BOUYGUES EIFFAGE TP GTM Construction Université de Marne la Vallée OEP ARMINES CRG CSTB LCPC

Coordinateur M. Françis MALAVERGNE [email protected]


Début et durée Avril 2006 - 36 mois


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Edition 2006

Titre du projet INDIGAU – Indicateurs de performance pour la gestion patrimoniale des réseaux

d’assainissement urbains

Résumé

Le projet INDIGAU vise à mettre au point des modèles d’évaluation et des méthodes pour l’aide à la décision en matière de réhabilitation des conduites d’assainissement. Le projet intègre également la réalisation et l’évaluation de prototypes d’outils informatiques destinés à transférer les résultats de la recherche. Le projet porte sur 6 objectifs complémentaires : 1) des modèles et outils pour l’évaluation d’indicateurs de dysfonctionnement à partir des résultats des investigations, 2) des modèles et outils multicritères pour la définition et la hiérarchisation des besoins en réhabilitations, 3) une méthodologie d’étude des dysfonctionnements hydrauliques, par spatialisation des données de l’autosurveillance des réseaux, 4) une amélioration de la formulation des indicateurs de performance hydraulique par analyse de l'influence du contexte météorologique, 5) une approche pour l’évaluation économique des impacts des dysfonctionnements sur les milieux urbains et aquatiques, 6) une approche méthodologique pour l’exploitation d’indicateurs incomplets / imprécis / incertains

Partenaires INSAVALOR (partenaire coordinateur) G2C ENVIRONNEMENT LCPC CEMAGREF UMR GSP Université de Marne la Vallée LGUEH

Coordinateur M. Pascal Le Gauffre [email protected]




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Edition 2006

Titre du projet JETPHI – Contrôle temps réel des inclusions de Jet Grouting

Résumé

Le jet-grouting est un procédé indispensable pour la construction de projets en environnement urbain, particulièrement contraint. La géométrie et la résistance des colonnes de jet-grouting dépendent fortement de la nature du terrain et de son interaction avec les caractéristiques du jet. Les méthodes de contrôle actuelles ne permettent pas de vérifier ces caractéristiques pendant la construction, ce qui pénalise fortement le procédé. L’objectif principal de JETPHI est de maîtriser et garantir les performances du procédé de jet-grouting en temps réel, dans des sols hétérogènes. Il inclut : La mise au point de règles de dimensionnement spécifiques pour le jet-grouting ; Une recherche théorique et expérimentale sur le creusement des sols par le jet ; Le développement de méthodes de contrôle en temps réel des caractéristiques des colonnes : dimension, matériau constitutif. Le développement de logiciels adaptés pour la supervision temps réel des chantiers de jet, et pour la constitution de base de données organisant le retour d’expérience des chantiers.

Partenaires SOLETANCHE BACHY (partenaire coordinateur)

Centre commun de Géosciences ARMINES/ENSMP CNRS-LGIT Université Joseph Fourier ENPC

Coordinateur M. Jean-Pierre HAMELIN [email protected]




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Edition 2006

Titre du projet ORTHOPLUS – Ingénierie avancée des dalles orthotropes et de leur revêtement pour une

optimisation globale de leur cycle de vie

Résumé

Le rôle mécanique déterminant du revêtement dans la résistance à la fatigue d'une dalle orthotrope est connu depuis de nombreuses années. A défaut de pouvoir le quantifier précisément (du fait de la complexité du comportement de ces structures), des dispositions constructives assez restrictives ont été adoptées. Toutefois, les récents progrès des moyens de calcul, ainsi que les exigences en termes de poids souvent imposées à ce type de structure rendent possible et souhaitable une analyse précise de l'effet bénéfique du revêtement sur une dalle orthotrope. L'objet de notre projet est en premier lieu de développer les outils théoriques et méthodologiques permettant un calcul réaliste de la durée de vie d'une dalle orthotrope, prenant en compte son revêtement. Une fois ces outils mis au point, nous les utiliserons en vue d'optimiser les revêtements classiques à base de béton bitumineux (nature, épaisseur). Nous développerons ensuite une solution innovante constituée d'un revêtement en béton fibré ultra-performant (BFUP). Ce travail donnera lieu au dépôt d'au moins un brevet, et à la publication de recommandations générales concernant la prise en compte du revêtement dans le calcul de la durée de vie d'une dalle orthotrope, que ce soit en phase de conception, ou en phase de maintenance/réparation.

Partenaires SETRA (partenaire coordinateur)

ARCADIS ESG CTICM EIFFAGE TP EIFFEL CONSTRUCTION METALLIQUE CNRS ENTPE LCPC

Coordinateur MLLE. Claude LE-QUERE [email protected]




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Edition 2006

Titre du projet ECOBETON – Béton à faible impact environnemental

Résumé

La fabrication du ciment s’accompagne d’un dégagement important de CO2. L’industrie cimentière française a déjà réduit ces émissions en améliorant le rendement énergétique de ses fours, en revanche la part « chimique » due à la décarbonatation du calcaire est pratiquement incontournable. La solution des ciments dits composés, dans lesquels une partie du clinker est remplacée par une addition minérale est restée trop peu efficace car sur les 21 millions de tonnes de ciments commercialisés en France, on compte 17 millions de clinker, soit près de 80%. Le remplacement d’une partie significative du ciment par une addition minérale lors de la fabrication du béton constitue une solution complémentaire et efficace pour diminuer de manière importante les émissions de CO2. Cette alternative ne suscite encore qu’un intérêt limité de la part des professionnels du béton prêt à l’emploi et de la préfabrication, confrontés aux limites de la réglementation et à l’absence d’une étude nationale approfondie sur le sujet. Le projet proposé ici vise à étudier l’impact de l’ajout important en masse, de poly-additions minérales sur les propriétés rhéologiques, microstructurales et mécaniques des bétons en incluant une étude relativement complète de leurs durabilités.

Partenaires GeM Centrale Nantes (partenaire coordinateur)

LEPTAB Université Libre de Bruxelles ECOCEM SURSCHISTE VM Matériaux

Coordinateur M. Ahmed LOUKILI [email protected]




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Edition 2006

Titre du projet ARVISE – Analyse et réduction de la vulnérabilité sismique du bâti existant

Résumé

L’analyse de la vulnérabilité des constructions sous séismes comporte plusieurs niveaux d’investigation : L’analyse de niveau 1 est globale : les bâtiments ne sont pas analysés individuellement mais de façon statistique. Le traitement des données recueillies sur le parc immobilier vise généralement à classer les bâtiments dans des typologies prédéfinies dont on a une estimation de la vulnérabilité sismique ; L’analyse de niveau 2 relève des résultats d’une expertise guidée par des fiches pré-établies permettant de déduire du type de structure, de la qualité des matériaux et des particularités de la construction, un indice de vulnérabilité. Des calculs simplifiés sont utilisés pour conclure. L’analyse de niveau 3 consiste à recréer numériquement la structure et son environnement et de simuler son comportement sous l’effet d’un chargement réputé représentatif, afin de détecter les carences d’où pourront être déduites les actions de renforcement. Dans un premier volet – Analyse de la Vulnérabilité - le travail a pour objectif la mise au point d’outils à la fois performants et simples d’utilisation à l’interface des niveaux 2 et 3 de l’analyse présentée ci-dessus. Pour ce faire il apparaît nécessaire que le travail de base soit conduit au niveau 3 sur des structures représentatives choisies au sein des 2 terrains d’investigation. La combinaison de mesures in situ (mesure de la signature sismique d’ouvrages réels), d’expériences en laboratoire et à la centrifugeuse (travail en similitude pour les analyses de l’interaction sol-structure) et de modélisation à hautes performances (éléments finis 3D et éléments poutres multifibres en dynamique non linéaire) doivent permettre corrélations et validations des résultats d’analyse. Un deuxième volet concerne la Réduction de la vulnérabilité des structures considérées. Des outils raffinés on extrait à la fois la localisation et l’étendue des zones qui s ‘endommagent. Diverses technologies de renfort de nature classique (renfort de structure de type béton armé ou béton précontraint) ou de nature locale (TFC collé par exemple) seront modélisées. De véritables réparations virtuelles peuvent être traitées ce qui permet de converger vers la solution la plus optimale en terme de sûreté et de coût.

Partenaires INPG-3S (partenaire coordinateur)

Université Joseph Fourier LGIT Université Joseph Fourier LIRIGM URGC INSA Lyon LCPC Nantes LDGCB-ENTPE Bureau Véritas GEOTER SECHAUD ET METZ

Coordinateur M. Jacky MAZARS [email protected]


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Edition 2006

Titre du projet MIRADOR – Modélisation interactive des risques associés au développement d’ouvrages

robustes

Résumé

Les ouvrages de génie civil (ponts, ouvrages souterrains, grands bâtiments, barrages, centrales nucléaires, etc.) représentent une valeur patrimoniale importante, et nombre d’entre eux intéressent la sécurité publique. Ce sont deux bonnes raisons pour maîtriser leur évolution, de façon à pouvoir réagir à temps lorsqu’il devient nécessaire de les entretenir ou de maintenir des conditions de sécurité appropriées. Dans ce contexte, le projet MIRADOR consiste à élaborer la méthodologie et les outils nécessaires pour être en mesure d'évaluer la sécurité d'un ouvrage de génie civil non seulement lors de sa conception, mais aussi en permanence pendant toute sa vie. L’objectif est double :

a) diffuser dans la profession de l’ingénierie la connaissance des méthodes scientifiques de base concernées et des procédures d’application ;

b) améliorer la fiabilité et l’économie des structures. La démarche proposée s’appuie sur l’approche fiabiliste, la méthode des éléments finis stochastiques et l’interprétation des résultats de plans d’instrumentation.

L'originalité de la démarche réside dans le caractère évolutif du modèle numérique d’ouvrage et dans l’application des éléments finis stochastiques au génie civil. La méthodologie ainsi développée en phases de conception, de construction et d’exploitation d’ouvrages sera validée dans le cas de plusieurs ouvrages complexes : barrage, pont sur le Tage, paroi moulée du Havre, tunnel, enceinte de confinement. L’approche pourra également s’appliquer à l’étude de la sécurité des ouvrages anciens, dont l’aspect conception est mal connu ou totalement inconnu (cas des ouvrages du patrimoine). Ce projet met en œuvre trois méthodes scientifiques innovantes pour le génie civil :

- la méthode de calcul aux éléments finis stochastiques - la méthode de réseaux neuronaux - les méthodes inverses probabilistes d’identification, en liaison entre les

deux premières méthodes Le projet a l’ambition d’organiser une interactivité complète entre un ouvrage instrumenté et son modèle numérique probabiliste associé. Les retombées scientifiques et techniques se situent donc aussi au niveau d’une meilleure « conception des ouvrages » et d’une amélioration de l’estimation des risques au cours de la vie d’un ouvrage instrumenté.

Partenaires SECHAUD ET METZ (partenaire coordinateur)

LCPC PHIMECA ENGINEERING SA COYNE ET BELLIER LAMSID UMR 2832 EDF CNRS EDF R&D ARMINES ENPC-LAMI SCETAUROUTE

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Coordinateur M. David AUCLAIR [email protected]


Début et durée Juillet 2006 - 36 mois


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Edition 2006

Titre du projet REMPARE – Re-ingénierie des merlons de protection par composants anthropiques

recyclés

Résumé

Le projet REMPARE a pour objectif d’apporter des réponses opérationnelles pour la conception de merlons de protection contre les impacts localisés. Il vise tout particulièrement l’amélioration des méthodes de conception des ouvrages de défense passive vis-à-vis des chutes de blocs, d’énergie faible à moyenne, en intégrant la valorisation de résidus anthropiques recyclés de type pneumatiques usagés dans un concept innovant dissipatif d’énergie. Les approches traditionnelles de dimensionnement sont fondées sur des méthodes pseudo-statiques conservatrices. Elles ne permettent pas de répondre aux développements technologiques intégrant un noyau dissipateur qui minimise l’emprise des ouvrages par leur Re-ingénierie. En cas d’événement avéré, le comportement de l’ouvrage peut être réévalué, et la modularité de sa conception intègre la réparabilité facilitée des tronçons endommagés de manière irréversible. La stratégie du projet repose sur une approche scientifique et pragmatique à trois niveaux basée sur la conception et la réalisation de modélisations pointues, la validation/calage par l’approche expérimentale et le transfert technologique vers l’Ingénierie opérationnelle Une approche multi-échelle du matériau dans l’ouvrage est retenue : pour les modélisations et les expérimentations réalisées en laboratoire et sur un site réel instrumenté. Les objectifs visés permettront :

(1) de développer des modèles numériques évolués de merlons cellulaires sous impacts

(2) d’optimiser la conception, le dimensionnement, l’emprise au sol et la réparabilité des merlons

(3) de démontrer l’intérêt technique et économique de la valorisation de matériau recyclé

(4) d’améliorer les méthodes d’ingénierie de dimensionnement des merlons de valider l’impact environnemental en scénario

Partenaires RAZEL (partenaire coordinateur)

SNCF INGENIERIE LIRIGM 3SR UJF CEMAGREF 3S-INPG CER-CETE NORMANDIE CENTRE INERIS LCPC SCETAUROUTE EGIS GEOLITHE SAGE FRANCE MACCAFERRI

Coordinateur M. Maurice DOUAILLAT [email protected]


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Edition 2006

Titre du projet SEDIBET – Utilisation de sédiments inertés et de fines dans la conception de nouveaux

bétons

Résumé

Chaque année, le secteur BTP consomme en France 400 millions de

tonnes de granulats dont 40% environ sont réservées au secteur « ouvrages en béton ». D’un point de vue global, notre pays doit faire face à une raréfaction à terme de ressources non renouvelables, telles les granulats, liée en partie à la difficulté (réglementaire, environnementale) d’ouvrir de nouveaux sites de production. Les solutions à envisager résident en premier lieu dans l’économie de granulats « haut de gamme » que l’on réserverait aux bétons à hautes performances et en deuxième lieu à l’emploi de granulats plus ordinaires pour des bétons standards. Des ressources minérales existent cependant, parmi celles-ci, les fines et fillers sous employés, dont les apports sont limités par les normes, et les sédiments. Ces derniers sont un problème environnemental très sérieux dans tous les pays. Les canaux et zones portuaires s’envasent naturellement et il faut constamment draguer pour maintenir les tirants d’eau nécessaires à la circulation maritime et fluviale et pour lutter contre les risques de crues. Rien qu’en France, ces opérations produisent 50 millions de tonnes de sédiments qui acquièrent le statut de déchet quand ils sont pollués. Les activités industrielles et agricoles engendrent de fait une importante pollution retenue par les éléments fins des sédiments : métaux lourds (Pb, Cd, As, Cr, Zn, Cu,…), hydrocarbures, dioxines, pesticides. Cette pollution se retrouve plus volontiers dans les canaux ou les eaux stagnantes des zones portuaires (bassins d’entretien par exemple). La gestion des ces déchets a un coût : écologique, social, énergétique, foncier car la démarche actuelle se limite à un stockage en décharge contrôlée, voire en centre d’enfouissement technique parfois après traitement au liant hydraulique dont la pérennité n’est pas assurée. La pollution organique est incompatible avec la prise du ciment. Des recherches menées depuis 5 ans (3 thèses CIFRE) par le Laboratoire de Mécanique de Lille ont permis d’isoler un procédé efficace d’inertage des sédiments et de montrer que les produits ainsi traités trouvent leur place dans certains matériaux de construction (briques terre cuite, route). Le procédé de traitement a été mis au point par la société Solvay, son principe sera exposé plus loin dans la présentation de ce projet. A l’issue de celui-ci, le sédiment traité est une fine minérale (80% siliceuse et 20% calcaire en moyenne-sans phase argileuse) dans laquelle les métaux lourds sont immobilisés et totalement débarrassée de la pollution organique ce qui la rend apte à être employée dans un béton. Les enjeux environnementaux du projet sont donc extrêmement clairs et ciblés : préservation de ressources naturelles, utilisation et valorisation d’un matériau produit en grande quantité plutôt que le stocker et le léguer aux générations futures. Atteindre ces deux cibles principales aura, par effet d’entrainement, d’autres répercussions favorables à l’environnement et socioéconomiques que des écobilans démontreront.

Partenaires LML Centrale Lille (partenaire coordinateur)

GeM Centrale Nantes CERIB ARMINES-Centre de Douai BRGM TVES Université de Lille SOLVAY

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LAMTI Université d’Artois

Coordinateur M. Frédéric SKOCZYLAS [email protected]




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