Actuellement, le principe de dimensionnement à la capacité est fortement utilisé dans le domaine du génie parasismique. De manière simplifiée, cette méthode de dimensionnement consiste à dissiper l'énergie injectée à une structure lors d'une secousse sismique par la déformation inélastique d'un élément structural sacrificiel. Cette méthode de dimensionnement permet d'obtenir des structures économiques, car cette dissipation d'énergie permet de réduire substantiellement les efforts qui se retrouvent à l'intérieur de la structure. Or, la conséquence de ce dimensionnement est la présence de dégâts importants à la structure qui suivent à la secousse sismique. Ces dégâts peuvent engendrer des coûts supérieurs aux coûts d'érection de la structure. Bien entendu, sachant que les secousses sismiques d'importance sont des phénomènes rares, l'ingénieur est prêt à accepter ce risque afin de diminuer les coûts initiaux de construction. Malgré que cette méthode ait permis d'obtenir des constructions économiques et sécuritaires, il serait intéressant de développer un système qui permettrait d'obtenir des performances de contrôle des efforts sismiques comparables à un système dimensionné selon un principe de dimensionnement à la capacité sans les conséquences négatives de ces systèmes. En utilisant les principes d'isolation à la base, il a été possible de développer un système de reprise des forces sismiques (SRFS) qui permet d'obtenir un contrôle des efforts sismiques concurrentiels tout en gardant une structure complètement élastique. Ce système consiste à insérer un matériel élastomère entre l'assemblage de la poutre et des contreventements à l'intérieur d'un cadre contreventé conventionnel. Cette insertion permet de diminuer substantiellement la rigidité latérale du bâtiment, ce qui a pour conséquence d'augmenter la valeur de la période fondamentale du bâtiment dans lequel ces cadres sont insérés. Ce phénomène est appelé le saut de période. Ce saut de période permet de réduire grandement l'amplification dynamique essuyée lors d'un séisme dû au contenu fréquentiel particulier des secousses sismiques. Toutefois, la réduction de la rigidité globale a pour conséquence d'augmenter grandement les déplacements de fonctionnement de la structure, ce phénomène étant mitigé par les propriétés amortissantes de l'élastomère utilisé. Le SRFS proposé a été étudié dans le cadre de la présente maîtrise. Les objectifs de l'étude consistent à démontrer l'efficacité et la faisabilité du système proposé ainsi que de développer une méthode de dimensionnement efficace et sécuritaire pour ce genre de système. Afin de faciliter l'obtention des objectifs, l'approche qui a été utilisée est l'étude comparative d'un même bâtiment dimensionné selon deux principes. Le premier est le dimensionnement à la capacité. Le second est un dimensionnement employant le système proposé. La présente étude a été scindée en quatre parties distinctes. La première est l'étude du matériel élastomère afin de déterminer les propriétés utiles lors d'un dimensionnement. La seconde est le dimensionnement et l'étude en laboratoire du comportement d'un cadre contreventé selon un principe de dimensionnement à la capacité. La troisième partie est le dimensionnement et l'étude en laboratoire du comportement d'un cadre contreventé intégrant des amortisseurs élastomères. La quatrième et dernière partie est l'étude comparative des performances sismiques d'un bâtiment qui emploie des cadres amortis avec des amortisseurs élastomères avec les performances d'un bâtiment qui emploie un SRFS par contreventements classiques. À la suite des différentes analyses, il a été possible de conclure sur les performances du système proposé employant des amortisseurs élastomères. Le système possède un excellent comportement quant aux sollicitations sismiques. Le contrôle des efforts sismiques est du même ordre qu'un SRFS par contreventements de ductilité modérée (réduction des efforts élastiques par un facteur de 3). Bien que la demande en déplacement soit plus grande pour le système proposé que pour un système contreventé traditionnel, la demande en déplacement est adéquatement contrôlée. Finalement, il a été possible de confirmer que le système proposé répond élastiquement aux sollicitations sismiques et son comportement après une sollicitation violente est adéquat. Toutefois, les connaissances limitées du matériel élastomère employé causent l'obtention de dimensionnement moins performant qu'attendu. L'ensemble de l'étude a permis de mettre en relief les caractéristiques et les avantages indéniables du SRFS proposé. Toutefois, certains points nécessitant davantage d'études ont également été soulevés lors de cette recherche : le comportement de l'élastomère utilisé pour un plus vaste domaine de situations que celle considérée dans cette étude (par exemple, l'impact de la température sur le caoutchouc et le comportement en fatigue de ce dernier) ainsi que le comportement du système étudié pour un domaine plus vaste d'applicabilité (par exemple, l'applicabilité du système à des bâtiments multiétagés).

Il ne subsiste aucun vestige direct des charpentes grecques et, bien souvent, l’état de conservation des blocs constitutifs des parties hautes des édifices est lacunaire. Ce constat conduit souvent à la reproduction du cadre interprétatif des charpentes antiques établi à la fin du XIXe siècle, opposant charpente grecque à empilement d’une part, et charpente romaine à ferme d’autre part. L’enjeu de cette thèse consiste à reconsidérer cette opposition binaire entre deux types de charpente. Afin de pallier le manque de vestiges archéologiques, d’autres pistes sont explorées. Les techniques utilisées dans la réalisation des charpentes ne sont pas toutes spécifiques à cet artisanat. Aussi, élargir le champ d’investigation à des activités connexes relevant de l’artisanat du bois comme, par exemple, la construction navale, permet de définir les contours d’un environnement technique dans lequel s’inscrit la charpente. Plusieurs traits caractéristiques de cet environnement technique ont été dégagés, parmi lesquels la maîtrise d’assemblages permettant la reprise d’efforts de traction, le recours à la triangulation des structures et un grand savoir-faire dans la taille des pièces de bois. À la suite de ce réexamen des connaissances pratiques et techniques des charpentiers grecs, une série d’études de cas est proposée, incluant l’arsenal du Pirée, les temples doriques de Sicile, le Parthénon, ainsi que le temple en calcaire et le temple d’Apollon du IVe siècle à Delphes. Les comptes de construction de ce dernier édifice, très riche concernant le matériau bois, font par ailleurs l’objet d’une analyse systématique. Enfin, sur le plan méthodologique, cette thèse aborde la question de la restitution des parties hautes. Le recours à la modélisation 3d et au calcul de structure permet de formuler des hypothèses neuves et d’en évaluer la pertinence dans un mouvement de va-et-vient entre les vestiges, les techniques et le comportement mécanique des charpentes. Les principaux résultats de cette thèse concernent la caractérisation de l’environnement technique dans lequel évoluent les charpentiers grecs des VIe et Ve siècle et conduisent à considérer comme pertinente l’hypothèse de l’existence de charpentes triangulées. / There are no direct remains of Greek roof structures and, in many cases, the state of conservation of the constituent blocks of the upper parts is incomplete. This observation often leads to the reproduction of the interpretative framework of antique roof frameworks established at the end of the 19th century, opposing Greek prop-and-lintel on the one hand, and Roman truss on the other. The challenge of this thesis is to reconsider this binary opposition between two types of framework. In order to compensate for the lack of archaeological remains, other avenues are being explored. The techniques used in the construction of the roof structures are not all specific to this craft. Also, extending the scope of investigation to related activities in the field of woodworking such as, for example, shipbuilding, makes it possible to define the contours of a technical environment in which the framework is embedded. Several characteristics of this technical environment were identified, including the use of assemblages that allow the recovery of tensile forces, the use of triangulation of structures and a great deal of know-how in the preparation of wooden beams. Following this review of the practical and technical knowledge of Greek carpenters, a series of case studies are proposed, including the Piraeus Arsenal, the Doric temples of Sicily, the Parthenon, as well as the so-called “limestone temple” and the fourth century BC Apollo templein Delphi. The construction accounts of this last building, which is very rich in wood materials, are also systematically analysed. Finally, from a methodological point of view, this thesis addresses the question of the restitution of the upper parts. The use of 3d modelling and structural calculation makes it possible to formulate new hypotheses and evaluate their relevance in a back and forth movement between the remains, techniques and the mechanical behaviour of the structures. The main results of this PhD dissertation concern the characterization of the technical environment in which Greek carpenters of the sixth and fifth centuries BC evolve and lead to consider as relevant the hypothesis of the existence of triangulated roof structures.

Les premières charpentes à chevrons formant fermes dont on a gardé en France des traces datent du XIème siècle. Ce principe va se maintenir jusqu'au XVIIème siècle, pour disparaître ensuite totalement. Leur dispositif morphologique change progressivement avec le temps. L'objectif de ce travail est de contribuer à comprendre les déterminants de cette évolution. Nous proposons deux explications à ces transformations : l'une repose sur l'évolution des connaissances en mécanique des structures. En sélectionnant des spécimens représentatifs des jalons identifiés par nos prédécesseurs, nous utilisons une modélisation numérique de ces structures hyperstatiques pour mieux comprendre le rôle précis jouée par les différentes pièces de la charpente. Les études comparées mettent ainsi en évidence un lent processus d'innovation où alternent des phases d'adaptation morphologiques conjoncturelles et la prise en compte d'une nouvelle connaissance mécanique induite par ces évolutions. L'autre prend en compte la problématique du levage de ces charpentes. En reconstituant certains spécimens remarquables et en étudiant leur mise en place, à l'aide de dispositifs de levage représentatifs de ceux utilisés à cette époque, nous cherchons à préciser la plausibilité de certains scénarios et les séquences opérationnelles associées. Les résultats invalident certaines hypothèses et en particulier, celle d'un assemblage des fermes au niveau du sol avant de les hisser sur les murs. Les premiers dispositifs longitudinaux reliant deux fermes principales apparaissent aussi comme une aide au levage : ils facilitent le travail en hauteur et permettent une mise en place simplifiée des chevrons / The earliest wooden rafter trusses in France can be traced back from the 11th century. Their morphology progressively changes in time until the 17th century, after which it disappears completely. This research is meant to be a contribution towards the understanding of the possible origins of such an evolution. Two explanations are proposed :the first one is based on the accumulation of knowledge in structural mechanics of the carpenters. Considering a selection of specimens that are representative of major milestones identified by previous authors, a numerical modelling of these hyperstatic structures is implemented so as to understand better the precise role played by the different elements of the framework. Comparative studies highlight a slow evolutionary process in which phases of situational shape adaptation alternate with periods of implementation of new knowledge extracted from these experimentations. The second explanation takes into account the problems related to the erection of the frames. Through reconstructions of remarkable specimens and the simulation of the assembly process using representative lifting devices, the credibility of a number of scenarios and operational sequences are evaluated. The results invalidate several assumptions and in particular, that of an assembly at ground level preceding the lifting into place. Furthermore, the first longitudinal systems connecting two principal trusses appear as an aid to the construction process: these facilitate safer in-situ operations and allow an easier assembly of the rafters

Les aluminosilicates poreux cristallins tels que les zéolithes cationiques de type faujasite sont largement étudiés en raison de leurs propriétés d’adsorption, d’échange ionique et de catalyse, ce qui leurs valent d’être engagées dans de nombreuses applications industrielles, qui font intervenir de plus en plus de cations multivalents (détergents/ adoucissants, craquage catalytique, décontamination,...). Ces différentes applications industrielles ont en commun les propriétés d’adsorption, résultant d’une part de la taille de leurs pores du même ordre de grandeur que les espèces introduites, et d’autre part de leur composition chimique qui conduit à des charges de charpente, à l’origine de sites de forte interaction ou de répulsion localisés. Dans ces applications, les zéolithes sont hydratées. L’eau est associée aux processus mis en jeu et influence ainsi les autres propriétés du matériau. La modélisation moléculaire est un outil de choix pour prédire et comprendre les propriétés microscopiques du matériau hydraté, qui sont difficilement accessibles expérimentalement. Ce travail de modélisation porte plus précisément sur le comportement des cations multivalents dans les matériaux zéolithiques hydratés, en collaboration avec des expérimentateurs. Notre étude sur une zéolithe faujasite Y a permis tout d’abord de clarifier la migration des cations sodium au cours de la déshydratation, et de prédire la localisation cationique dans le matériau hydraté en présence d’ions bivalents. De plus, nous avons montré qu’il était possible de rationaliser conjointement la migration des cations et les déformations structurales dans la faujasite au cours de l’adsorption d’eau. À cet effet, nous avons développé une méthode d’analyse pour la localisation cationique. La bonne performance d’un champ de force polarisable démontrée au cours de ce travail ouvre la voie à l’étude de la dynamique globale du système, en permettant le suivi de la migration cationique simultanément à la déformation de la charpente. A plus long terme, cette approche pourra être étendue à d’autres ions multivalents d’intérêt (terres rares, éléments f, ...). / Porous crystalline aluminosilicates such as cationic zeolites, are widely studied because of their adsorption, ion exchange and catalytic properties, which explain their use in many industrial applications. Examples of the latter, which involve in particular multivalent cations, include detergents/softeners, catalytic cracking, or decontamination. Such industrial applications of zeolites all exploit their adsorption properties, which vary as a function of the pore size, comparable to the adsorbing molecules, or chemical composition, which results in charges within the framework, and in turn strong binding or repulsive sites. Importantly, in such applications zeolites are hydrated. Water is involved in the microscopic processes and thus influences all properties of the material. Molecular modeling is a weapon of choice to predict and understand the microscopic properties of the hydrated material, which are difficult to access experimentally. More precisely, the present modeling work deals with the behavior of multivalent cations in hydrated zeolites, in collaboration with experimentalists. Our study on zeolite Y faujasite first allowed us to clarify the migration of sodium cations upon dehydration and to predict the cation localisation in the hydrated material in the presence of divalent cations. Furthermore, we rationalized the coupled migration of cations and deformation of the framework upon water adsorption. To this end, we have developed a new method for the analysis of cation localization. The good performance of a polarizable force field demonstrated here paves the way for the study of the dynamics of the whole system, following in particular the simultaneous migration of cations and deformation of the framework. Such an approach could be later extended to other multivalent ions of industrial interest (rare Earths, f-block elements, ...).

Les édifices médiévaux du Midi rhodanien apparaissent souvent comme dépourvus de charpente ou simplement couverts de structures en bois sans grand intérêt technique. Cette idée s’appuie sur un constat indubitable : le paysage architectural de la région est essentiellement minéral. Très tôt, l’art du maçon a été favorisé par un sous-sol inépuisable en pierre à bâtir et des forêts relativement limitées dans la production de bois d’œuvre de qualité. Longtemps passés sous silence, les ouvrages charpentés existent et dénotent une singularité méconnue. L’objectif de ce travail est donc de mettre en lumière les charpentes de toit et de plancher réalisées dans ce territoire peu propice à leur réalisation. Il vise à apporter des éléments nouveaux permettant de nuancer l’idée d’une architecture sans bois. Il cherche à mettre en évidence une autre manière de concevoir les charpentes, sans doute moins monumentales que celles des régions riches en forêts mais tout aussi innovantes. La démonstration s’appuie sur des vestiges appartenant principalement aux XIVe et XVe siècles, dont la réalisation indique l’existence d’un secteur du bâtiment particulièrement actif et révélant des savoir-faire particuliers. Les charpentiers ont ainsi su pallier certaines difficultés d’approvisionnement en mettant en œuvre des formes et des techniques originales. / Most of the medievial buildings on the south side of the Rhone Valley turn out to be without roof frameworks or simply covered by wooden structures showing little technical interest. This idea is supported by an unmistakable observation: the architectural landscape of the region is mostly mineral. From early times, masonry work developed thanks to an unlimited building-stone reserve in the subsoil, and furthermore forests produced little high-quality lumber. Even though they have long been ignored, timber roof structures exist and (they) bring out remarkable singularities. The purpose of this study is to bring to light roof frameworks and floor frameworks which were built in an area little suited to their construction. It aims to bring new evidence that allows to moderate the notion of a wooden- free architecture. The study seeks to point out another way of designing of roof frames, undoubtedly less monumental than the ones built in areas with extensive forests, and yet equally innovative. The theory is based on remains dating back from the 14th to 15th centuries, the study of which proves the existence of a particularly active building sector, and reveals specific skills. Carpenters thus managed to overcome wood supply difficulties by implementing original shapes and techniques.