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The thesis presents an investigation of the lateral stability of beams and arches using the finite element theory of analysis. By means of the force method various matrices which are required for the numerical evaluation of the stability problem, are established. Particular attention is given to the analysis of plywood box-beams. The displacement method is used to establish a finite element solution for the calculation of torsion constants of box-sections. The results of the finite element analysis of the lateral stability of beams are shown to agree with those derived by the classical theory of elastic stability. Using Southwell plots of experimental results from an investigation of the lateral stability of plywood box-beams, it is shown that plywood box beams indeed behave in the manner predicted by theory. Experimental evidence is also given to support the finite element analysis of torsion of box beams. In particular it is shown that the nonuniform shear stress distribution predicted by the finite element analysis for box-beams with deep flanges does indeed exist, contrary to an often made assumption of uniform distribution of shear stresses. Coefficients for the calculation of critical loads for lateral instability of parabolic arches loaded at the crown are given. Experimental corroboration of these coefficients has not yet been obtained and future research in this direction is suggested.

The purpose of this thesis was to identify using wood sustainably in buildings in Taiwan with low environmental impacts. First, attitudes of building design-related professionals were investigated towards the use of wood in building design in Taiwan. And then, since most of wood is imported to Taiwan from overseas, it is necessary to investigate the environmental impacts of wood and sustainability of wood resources. A simplified assessment of using wood in a sustainable manner was proposed, including five indicators, such as embodied energy consumption, embodied CO2 emissions, economic cost, forest resource and natural durability of wood species. In the third part of the thesis, environmental impacts of wood structure, reinforced concrete structure and steel structures were analysed in construction and material recovery phases. Both qualitative and quantitative research methodology was utilised in this thesis. Qualitative methodology in questionnaire survey was applied to the analysis of attitudes of building professionals towards the use of wood in Taiwan. Quantitative research based on life cycle assessment (LCA) was applied to the analysis of environmental impacts of imported wood and three different building structures in Taiwan. The results of questionnaire survey revealed positive attitudes towards the use of wood in building design. It has found that at present professionals preferred using wood in substructure than in main structure in building design. In addition, factors of economic value, beauty, sustainability of resources, availability of resources and the role of proprietor influenced their attitudes of wood utilisation. Besides, as for sustainability of using wood with five indicators, wood from Canada was the most sustainable resource, followed by Oceania, and Sweden. Concerning environmental impacts of three structures, no matter where wood was imported from, wood structure showed the least environmental impacts both from cradle to gate or from cradle to cradle perspectives

Le bois est l’une des matières premières les plus utilisées dans la construction romaine, ce qui en faitun élément clé de l’économie et de l’environnement. Mais contrairement à la pierre, ce matériau nelaisse que peu de traces sur le terrain, rendant ainsi son interprétation parfois complexe.Cette thèse tente d’aborder le bois de construction gallo-romain sous différents aspects (choix et transportdu bois, chaîne opératoire technique du travail et état sanitaire) à partir d’une approche interdisciplinairealliant Sciences de l’Homme et Sciences biologiques.Le point novateur de ce travail réside dans la réalisation d’une clé de détermination des traces (galerieset vermoulures) que les insectes xylophages laissent dans le bois archéologique. Savoir identifier ces traces conduit à de nouvelles pistes interprétatives : déterminer le moment où s’est produitl’infestation (bois sur pied, lors d’une phase de stockage, après sa mise en place dans l’architectureou après l’abandon du site et l’enfouissement des vestiges) ; estimer la durée et localiser la source del’infestation ; obtenir des indications sur les choix et les gestes des constructeurs et mieux appréhenderla conservation du patrimoine ligneux. / Wood is one of the most used raw materials in Roman construction. So timber is a key element of theeconomy and of the environment. If stone is easely discovered during excavations timber leaves a fewremains on archaeological excavations. So interpreting resultsis diffi cult.This PhD attempts to approach the Gallo-Roman timber in various aspects (choice and transport ofwood, technical chain of work and wood condition) from an interdisciplinary approach combininghuman and biological sciences.The innovative part of this work is the realization of an atlas to determine the xylophagous’s traces(galleries and frass) into the archaeological wood. Knowing how to identify these traces is importantto develop new archaeological interpretations: Is it an infestation of alive tree? Is it an infestation duringa storage phase, the use of the building or after the abandonment of the site and during the taphonomicalprocess ? To estimate the duration of the infestation and locate its origin; to document choicesand actions of the builders; and to have a better understanding of the conservation of wood heritage.

Le séchage du bois d’œuvre étant une opération très énergivore, l’utilisation des énergies intermittentes est l’une des solutions envisageables afin de réduire la consommation énergétique au cours de cette opération. Néanmoins, ne pouvant utiliser les conduites de séchage actuellement préconisées à cause de la fluctuation de l’apport énergétique, l’utilisation de ce type d’énergies soulève plusieurs questions notamment sur l’impact de la fluctuation de la température sur la qualité du séchage et les conduites de séchage à adopter afin de réaliser un compromis entre durée, qualité et coût. Ce travail de thèse vise à apporter des réponses à ces questions par une approche équilibrée entre expérimentation et modélisation. L’étude expérimentale a montré que l’intermittence des conditions de séchage ne ralentit pas la cinétique de séchage par rapport à un séchage où la teneur en eau d’équilibre et la température moyenne sont identiques et maintenues constantes. De plus, une meilleure qualité semble pouvoir être obtenue par l’intermittence des conditions de séchage. Ces résultats ont été confrontés aux simulations d’un modèle numérique double échelle utilisant le code TransPore à l’échelle de la planche. Son potentiel prédictif a été vérifié et il a ensuite été utilisé pour mieux comprendre l’effet des conditions intermittentes sur la qualité et la durée du séchage à l'échelle d'une planche seule et à l'échelle d'une pile de planches. Il a permis de montrer que l’oscillation des conditions de séchage active la mécanosorption et relaxe une partie des contraintes de séchage. Les gains apportés sont limités à l’échelle d’une planche seule, mais ils peuvent être plus importants à l’échelle d’une pile de planches. Le séchage intermittent s’avère plus intéressant pour un séchage lent tel qu’un séchage à basse température, des essences plus difficiles à sécher ou encore pour des planches de fortes épaisseurs. Le code a été ensuite utilisé pour comparer différentes stratégies de séchage à basse température. Un compromis a pu être obtenu entre durée et qualité en réalisant un pré-séchage avec une énergie intermittente à basse température suivi d’un séchage convectif à plus haute température cependant la durée reste longue pour les autres configurations imposant une étude de faisabilité économique. Un module économique a été développé en Fortran et greffé dans le code numérique multi-échelle Planche-Pile-Séchoir afin d’intégrer le critère coût dans l’étude des différentes stratégies / Timber drying is an energy intensive process, the use of intermittent energy sources is one of the possible solutions to reduce energy consumption during this operation. However, the use of the conventional drying schedules is not suitable because of the fluctuation of energy intake, the use of this type of energy raises several issues as the impact of the fluctuation of temperature on drying quality, or the drying strategies to use in order to achieve a compromise between time, quality and cost. This thesis aims to provide answers to these questions through a balanced approach between experimentation and modeling. The experimental study has shown that intermittent drying conditions do not slow the drying rate compared to drying wherein the equilibrium moisture content and the average dry bulb temperature are identical and maintained constant during drying. Moreover, better quality seems to be obtained by the intermittent drying conditions. These results were compared to simulations of a dual scale numerical model using the code TransPore at the board scale. Its predictive potential was checked and it was later used to better understand the effect of intermittent conditions on the drying quality and time at the board and stack scales. It showed that the oscillation of drying conditions activates the mechanosorption and relaxes some of drying stresses. The benefits on the drying quality are limited when a single board is dried, but benefits may be more important when a boards stack is dried. The intermittent drying seems to be more interesting in the case of slow drying such as drying at low temperature, more difficult species to dry or for thick timbers. The code was then used to compare different drying strategies at low temperature level with oscillate conditions. A compromise was reached between duration and quality by achieving a pre-drying using a low temperature intermittent drying followed by convective drying at higher temperatures, however, the drying time is still long for other configurations imposing an economic feasibility study. An economic module was developed in Fortran and grafted in the multiscale computational model Board-Stack-Kiln to integrate the cost criterion in the study of the different strategies

La conception et la vérification du dimensionnement des structures en bois, pour une utilisation en Génie Civil, est régie par la norme Européenne Eurocode 5. Elle permet de dimensionner tout élément de structure en fonction du chargement qui lui est appliqué et d’hypothèses relatives à son environnement. Coordonnée particulièrement par la filière bois des pays Nordiques, cette norme est basée sur l’emploi exclusif de résineux. Or, la France détient la plus grande forêt de feuillus d’Europe. Ces essences ont leur place dans les structures bois d’aujourd’hui en apportant, par exemple, des propriétés de durabilité naturelle. Malheureusement, ces essences ne sont pas aujourd’hui considérées dans les règles de dimensionnement.Le projet EFEUR5, financé par l’agence nationale de la recherche, a pour objectif de répondre à cette problématique en effectuant des travaux similaires à ceux déjà réalisés pour les résineux. Ainsi, les travaux présentés ont pour objectifs de comprendre et de modéliser le comportement mécanique différé des essences de feuillus français que sont le chêne, le hêtre et le peuplier. A ces trois essences, est rajouté le douglas comme essence de référence des résineux.Nous commençons l’étude par l’analyse microscopique de la structure anatomique des essences étudiées. Cette analyse a pour objectif de mettre en avant les différences entre ces quatre essences. Le comportement mécanique différé du bois étant sensible à l’humidité de celui-ci, nous devons dans un premier temps déterminer l’évolution de l’humidité dans la section d’un élément de structure. Pour cela, il est présenté dans le second chapitre un protocole expérimental innovant de détermination des propriétés de diffusion d’une éprouvette située en extérieur. L’identification des propriétés de diffusion effectuée, nous proposons une étude de sensibilité des écarts de comportement hydrique sur un élément de structure.Le comportement mécanique long terme est ensuite étudié par une approche couplée entre expérimentation et modélisation. Différents comportements mécaniques dépendant du temps et de l’humidité sont pris en compte et hiérarchisés. L’implémentation, dans un logiciel aux éléments finis, de l’évolution du champ hydrique 3D au sein d’un élément de structure, ainsi que des différents phénomènes physiques mis en jeu lors du fluage sont discutés. Par la suite, la conception de deux bancs de flexion quatre points à l’échelle métrique des poutres de feuillus et de douglas est détaillée. Les mesures réalisées sur plus d’une année permettent dans un premier temps d’identifier les principaux comportements. Dans un second temps, ces données permettent de déterminer les propriétés viscoélastiques hygro activées par analyse inverse. Ainsi une comparaison des propriétés viscoélastiques entre ces quatre essences est présentée.Enfin, dans la dernière partie, les modèles développés et validés sont mis en forme pour une approche technologique. De nouveaux abaques d’équilibre d’humidité interne sont proposés essence par essence. Une méthodologie de détermination du coefficient kdef est proposée, et permet, par une relation très simple, d’affiner sa détermination en fonction de l’environnement réel, de la section, et de l’humidité initiale. / The design and verification of timber structures, for use in Civil Engineering, is governed by the European standard Eurocode 5. It allows to size any structure element according to the load applied to it and assumptions about its environment. Essentially coordinated by the Nordic timber industry, this standard is based on the exclusive use of softwoods. However, French country has the largest hardwood forest in Europe. Today, these species have their place in timber structures by considering, for example, natural durability properties. Unfortunately, these species are not today considered in design rules. The EFEUR5 project, funded by the National Research Agency, aims to respond to this problem by doing work like those already carried out for softwoods. Thus, the work objectives are for understanding and modeling the long-term mechanical behavior of French hardwood species like oak, beech and poplar. In support of these species, Douglas fir is added as the conifer reference.The study starts with the anatomical structure analysis of the of the species studied. The objective of this analysis is to highlight the differences between these four species. Because the long-term mechanical behavior depends on moisture content, we must first determine the evolution of moisture in the section of a structural element. For this, it is presented in this chapter an innovative experimental protocol for determining the diffusion properties of a test tube located outdoors. The identification of the diffusion properties carried out we propose a study of the sensitivity of the water behavior differences on a structural element.The implementation of the evolution of moisture within a structure element, regardless of its geometry and environment, we present the different physical phenomena involved when creeping a structural element and their implementation in a code with finite elements. Next, we describe the completion of two four-point bending benches at the metric scale of hardwood and Douglas-fir beams. The instrumentation allows to analyze their deferred behavior according to their environment. In a second step, these numerical data are used to determine the hydro viscoelastic properties enabled, by inverse analysis. Thus, a comparison of the viscoelastic properties between these four species is presented.We conclude this study with a proposal for a new approach for considering the delayed mechanical behavior of structural elements. The approach consists in the determination of the long-term behavior through a reference behavior. The prediction of long-term deflection is then defined from the average humidity of the study element. This approach makes it possible to report both the geometry of the beam and its initial humidity.