Proposition de thèse sur les structures bois : Approche Multi-Physique pour le Diagnostic et le Monitoring Hydrique et Mécanique des Structures Bois

Contexte :

La composition biologique des cellules de bois en fait un matériau sensible à l’humidité car les molécules d’eau sont liées à sa structure polymérique. Par conséquent, la totalité de ses propriétés physiques et mécaniques évoluent avec la teneur en eau. D’autre part, le bois est en constant équilibre avec les conditions hygro-thermiques de l’air ambiant. A cette difficulté s’ajoutent les phénomènes de diffusion d’eau liée dans la structure cellulaire qui peuvent énormément varier selon les essences d’arbre. Il est donc extrêmement difficile de connaître le profil d’humidité 3D dans un élément massif de type poutre. Les teneurs en eau en surface et à cœur peuvent être très variables. A des fins d’identification de phénomènes et de calibration de modèles, la connaissance du profil 3D d’humidité devrait permettre de faire une nette avancée dans la connaissance du comportement à long terme et de la durabilité des structures bois.

Cette problématique est un point majeur qui gêne aujourd’hui le développement de structures exceptionnelles en bois, tels que les ouvrages d’art et les bâtiments de grande hauteur, dans lesquelles la question de la durabilité est intimement liée aux variations d’humidité interne. Les gestionnaires d’ouvrages ne proposeront des solutions bois qu’à condition que la surveillance de l’humidité puisse être mise en place.

Dans ce contexte, l’équipe Bois du GEMH GC&D développe un dispositif expérimental s’appuyant sur des mesures multiples pour déterminer la répartition spatiale du taux d’humidité et de l’état mécanique à l’échelle structurale, intermédiaire entre le laboratoire et l’in situ. Ce dispositif couple ainsi la gamme d’outils de contrôle non destructif (CND) utilisés actuellement au laboratoire (méthodes résistives, optiques et de propagation d’ondes mécaniques et électromagnétiques). Les expérimentations menées participeront aussi au développement des outils de modélisation sur le matériau bois.

Objectifs :

L’objectif de cette thèse consiste d’abord à calibrer les outils de mesure sur le matériau bois. Par la suite, il faudra mettre en place des protocoles expérimentaux et mener des campagnes expérimentales pour une application sur structure sous charge en extérieur. En parallèle, il s’agira de modéliser les mesures dans le matériau bois en utilisant un code à éléments finis. Des méthodes d’analyse inverse seront à développer afin de passer des résultats de mesures dans différentes configurations à une cartographie 3D des champs d’humidité et mécanique

Type de Master requis : Physique ou mécanique ou génie civil

Financement : bourse de région

Laboratoire d’accueil : Groupe d’Etude des Matériaux Hétérogènes – Equipe Génie Civil et Durabilité. 19300-Egletons.

Encadrement : Direction : Ion Octavian POP (MCF HDR), Encadrement : Nicolas ANGELLIER (MCF), Mokhfi TAKARLI (MCF)

Contact :
/ 05 55 93 45 20