The present thesis is dedicated to the study of the behaviour of steel and composite steel-concrete building frames with a particular attention paid to the beam-to-column joint behaviour. Two main topics are investigated herein: the behaviour of sway building frames subjected to conventional loadings and the development of the membrane forces in structural beams further to the loss of a column. Regarding the first topic, the main objective is to propose a simplified analytical method to predict the ultimate load factor of composite sway building frames, a case not yet covered by the actual codes and standards. To achieve this goal, the behaviour of composite joints subjected to bending moments is first studied through experimental and analytical investigations; indeed, the joints are key elements influencing the response of sway frames. Through these investigations, a new collapse mode is identified for single-sided composite joints subjected to hogging moments and an analytical method is proposed and validated to introduce this new collapse mode in the joint design. In addition, an analytical method is also proposed and validated to predict the response of composite joints subjected to sagging moment, a situation which can occur in composite sway frames subjected to horizontal loads but not yet covered by the actual codes. Afterwards, the numerical tool used to predict the response of composite sway frames is validated through a benchmark study and through comparisons with experimental test results coming from two tests performed in European laboratories. With the so-validated software, the behaviour of actual sway building frames (i.e. frames extracted from existing buildings) is investigated, highlighting their particularities. The applicability to composite sway frames of two simplified analytical method initially developed for steel sway frames (an elastic one called the amplified sway moment method and a plastic one called the Merchant-Rankine approach) is then studied. From these investigations, it is demonstrated that the elastic method can be applied with good confidence to composite sway frames while the plastic one illustrates the same problems of accuracy already observed in previous studies on steel sway frames; in particular, the plastic method may prove to be very unsafe if the collapse mode associated to the ultimate limit state is a panel plastic mechanism. Finally, according to these results, a simplified analytical method is developed for the prediction of the ultimate load factor of steel and composite sway frames. The proposed method is founded on the Ayrton-Perry formulation and is validated through comparison to results obtained with full non-linear numerical analyses performed on more than 300 steel and composite frames. The so-validated method is easy to apply and permits to predict with a very good accuracy the ultimate load factor of a sway frame and the collapse mode appearing at the ultimate limit state. Founded on the knowledge gained from the previous topic on the structural behaviour of steel and composite structures, the behaviour of such structures subjected to an exceptional event is investigated within the second topic. The main objective is to propose a simplified analytical procedure to predict the development of the membrane forces within a structure further to the loss of a column and their effects on the structural response. In a first step, a general procedure allowing the prediction of the response of a structure further to the loss of a column is first defined, with a particular attention paid to the influence of the development of the catenary action on this response. Then, an experimental test performed at Liège University and simulating the loss of a column in a composite frame is described. The objective of this test is to observe the development of the catenary action within the tested structure and its effect on the joint behaviour. The described test constitutes a European first in this domain. Also, as for the previous topic, the behaviour of joints is investigated in details. Here, the particularity is the fact that the joints are subjected to combined bending moments and axial loads when the membrane effects developed in the structure. In a previous PhD thesis presented at Liège University, an analytical procedure founded on the component method was developed to predict the response of steel joints subjected to such loading. Within the present thesis, this method is extended to composite joints and validated through comparisons to experimental tests. Afterwards, the numerical tool used for the numerical investigations is validated through a benchmark study and through comparisons with the results of the experimental test performed at Liège University. In particular, the difficulty of simulating the actual behaviour of beam-to-column joints subjected to combined bending moments and axial loads is illustrated. With the so-validated software, a simplified substructure modelling, on which the developed analytical method is founded, is then validated. In addition, parametric numerical studies are performed on the substructure modelling in order to identify the parameters to be considered within the developed method. Finally, the developed simplified analytical method is described and validated through comparisons between the experimental results and the analytical prediction. With this easy-to-apply method, a very good accuracy is achieved; in particular, it is possible to predict the requested deformation capacity in the structural elements where plastic hinges are developed and the membrane forces which have to be supported by the structure./ La présente thèse est dédiée à létude du comportement des portiques de bâtiments en acier et mixte acier-béton avec une attention particulière portée sur le comportement des assemblages poutre-colonne. Deux sujets principaux sont abordés : létude du comportement des portiques à nuds transversalement déplaçables soumis à un chargement classique et létude du développement des efforts membranaires dans les poutres dun portique suite à la perte dune colonne. Concernant le premier sujet, lobjectif principal est de proposer une méthode analytique simplifiée permettant de prédire le multiplicateur de charge ultime de portiques mixtes à nuds transversalement déplaçables, cas non encore couvert par les codes actuels. Pour atteindre cet objectif, le comportement des assemblages mixtes soumis à des moments de flexion est étudié dans un premier temps aux travers détudes expérimentales et analytiques, les assemblages étant des éléments clés dans létude du comportement des portiques à nuds transversalement déplaçables. Via ces études, un nouveau mode de ruine est mis en évidence pour les assemblages mixtes externes et une méthode analytique est proposée et validée pour la prise en compte de ce nouveau mode de ruine dans le dimensionnement de ces assemblages. De plus, une méthode analytique est également proposée et validée pour prédire la réponse des assemblages mixtes soumis à moment positif, situation pouvant apparaître dans les portiques mixtes à nuds transversalement déplaçables soumis à un chargement horizontal mais non encore couverte par les codes actuels. Ensuite, loutil numérique utilisé pour prédire la réponse des portiques est validé par une étude comparative réalisée avec différents logiciels et par une comparaison à des résultats expérimentaux provenant de deux essais réalisés dans des laboratoires européens. Avec cet outil ainsi validé, le comportement de portiques mixtes réels (cest-à-dire extraits de bâtiments existants) est étudié en mettant en évidence leurs particularités. Lapplicabilité à des structures mixtes de deux méthodes simplifiées initialement développées pour des portiques en acier à nuds transversalement déplaçables (une élastique intitulée amplified sway moment method et une plastique intitulée approche de Merchant-Rankine) est alors étudiée. Suite à cette étude, il est démontré que la méthode élastique peut être assurément appliquée aux portiques mixtes tandis que la méthode plastique démontre les mêmes problèmes de précision que ceux déjà observés dans des études précédentes réalisées sur des portiques en acier ; en particulier, la méthode peut se révéler être très insécuritaire si le mécanisme de ruine associé à létat limite ultime est un mécanisme plastique de panneau. Finalement, suite à cette dernière observation, une méthode analytique simplifiée est développée pour la prédiction du multiplicateur de charge ultime de portiques mixtes et en acier à nuds transversalement déplaçables. La méthode proposée est fondée sur la formulation dAyrton-Perry et est validée par des comparaisons à des résultats obtenus via des analyses non-linéaires réalisées sur plus de 300 portiques en acier et mixtes. La méthode ainsi validée est facile à utiliser et permet dobtenir le multiplicateur de ruine dun portique avec une très bonne précision ainsi que le mode de ruine apparaissant à létat limite ultime. Suite à lexpérience acquise sur le comportement des structures en acier et mixtes soumises à un chargement « classique », le comportement de celles-ci soumises à une action exceptionnelle a alors été étudié. Lobjectif principal est la proposition dune méthode analytique simplifiée permettant de prédire le développement des forces membranaires dans une structure suite à la perte dune colonne et leurs effets sur la réponse structurale. Dans un premier temps, une procédure générale permettant de prédire la réponse dune structure lors de la perte dune colonne est définie, mettant en évidence linfluence du développement des efforts membranaire sur cette réponse. Un essai expérimental réalisé à lUniversité de Liège et simulant la perte dune colonne dans un portique mixte est ensuite présenté. Lobjectif de cet essai est dobserver le développement des efforts membranaires dans la structure testée et leurs effets sur le comportement des assemblages. Lessai présenté constitue une première européenne dans ce domaine. Comme pour le sujet précédent, le comportement des assemblages est aussi étudié en détail. Ici, la particularité est le fait que les assemblages sont soumis à la fois à des moments de flexion et à des efforts axiaux lorsque les effets membranaires se développent dans la structure. Dans une thèse de doctorat précédente présentée à lUniversité de Liège, une procédure analytique fondée sur la méthode des composantes a été développée pour prédire la réponse dassemblages en acier soumis à un tel chargement. Dans la présente thèse, cette méthode est étendue au cas des assemblages mixtes et validées via des comparaisons à des résultats expérimentaux. Ensuite, loutil numérique utilisé est validé par une étude comparative réalisée avec différents logiciels et par des comparaisons aux résultats de lessai réalisé à lUniversité de Liège. En particulier, la difficulté de simuler le comportement réel dassemblages soumis à une action combinée defforts de flexion et defforts axiaux est illustrée. Avec le logiciel ainsi validé, un modèle simplifié de sous-structure permettant de développer la méthode analytique simplifiée est défini et validé via des études numériques. De plus, des études paramétriques sont réalisées sur ce modèle afin didentifier les paramètres à prendre en compte dans la méthode développée. Finalement, la méthode simplifiée développée est décrite et validée via des comparaisons entre les résultats expérimentaux et les prédictions analytiques. Avec cette méthode facile à utiliser, une très bonne précision est obtenue ; en particulier, il est possible de prédire la demande en terme de capacité de déformation au niveau des éléments structuraux où se forment des rotules plastiques et de déterminer les efforts membranaires devant être supportés par la structure.

La corrosion de l'acier dans le béton a été identifiée comme la principale cause des détériorations et déficiences structurelles. Les coûts de réparations et réhabilitations aux Etats-Unis, au Canada et dans la majorité des pays européens représentent un pourcentage important des dépenses liées aux infrastructures. En raison de leur résistance à la corrosion, de leur légèreté et d'une grande résistance à la traction, les armatures alternatives en PRF de verre, carbone ou basalte sont étudiées depuis une vingtaine d’années. Les propriétés mécaniques des armatures en polymères renforcés de fibres au comportement élastique diffèrent de celle de l'acier au comportement élasto-plastique. La substitution des armatures métalliques par des PRF va modifier les comportements structuraux généralement observés dans des structures béton armé traditionnelles. Cela va également induire un changement au niveau des calculs de dimensionnement de la structure. En particulier, dans le cas d'une poutre en béton armé standard, la rupture en flexion de la poutre sera habituellement par rupture des armatures en traction dans le cas de l'acier, alors que la rupture par compression du béton sera préférable pour les poutres renforcées par des PRF. L'objectif de cette thèse est une meilleure compréhension du système {béton + armatures en polymères renforcés de fibres} en vue de dimensionner des structures de bâtiment avec ces armatures alternatives. Ces armatures PRF ont déjà été utilisées pour des tabliers de ponts ou des voies de train à sustentation magnétique, mais aucune application pour des bâtiments à part quelques rares cas de construction d'hôpitaux où les pièces attenantes aux salles contenant des appareils magnétiques, tels que l'IRM afin d’éviter les phénomènes de résonance. Même si les renforcements PRF semblent une solution prometteuse vis-à-vis des problèmes de corrosion, les designers et ingénieurs sont confrontés à de nombreuses questions quant à l'utilisation de ces matériaux pour une application bâtiment, que ce soit pour la mécanique des structures ou des aspects économico-environnemental. Cette thèse s'inscrit donc dans la problématique de conception de structures en béton armé innovantes et plus durables / The corrosion of steel elements embedded in concrete was identified as the main cause of structural deteriorations and deficiencies in buildings. Repair and rehabilitation costs in the USA, Canada and most European countries represent a substantial percentage of expenses related to infrastructures. Alternative FRP reinforcements in glass, carbon or basalt have been studied for the past twenty years owing to their resistance to corrosion, their light weight and their considerable tensile strength. The mechanical properties of fiber-reinforced polymers with an elastic behavior differ to the mechanical properties of steel, with an elastic-plastic behavior. This induces a change of the dimension calculations of the structure. In particular, in the case of a standard reinforced concrete beam, the flexural ultimate strength would usually be located in the reinforcements in traction for steel reinforcements, while a crushing failure of the concrete would be preferable in FRP beams. The objective of this thesis is to better understand the system {concrete + fiber-reinforced polymer reinforcements} in view of dimensioning building structures with these alternative reinforcements. These FRP reinforcements have already been used for bridge decks and magnetic suspension train tracks but no applications have been found for buildings except a few rare cases of hospital buildings or rooms adjoined to others containing magnetic apparatus, for example Magnetic Resonance Imagery (MRI), which are reinforced with FRP reinforcements to avoid resonance problems. Even if FRP reinforcements would appear to be a promising solution in terms of corrosion problems, designers and engineers have been confronted with many questions relative to the use of these materials in a building application, both in terms of the mechanics involved for the structures and economic and environmental issues. This thesis is therefore focused on the design aspect of concrete structures comprising innovating and more durable reinforced concrete

Ce travail de recherche constitue une étude globale du portique occidental de Philae, prenant en compte l’ensemble architectural, théologique et cultuel qu’il forme. Une première partie pose le cadre dans lequel se situe le portique, en le replaçant dans son contexte topographique, architectural et historique, et présente les fonctions du monument. La deuxième partie aborde plus en détail le monument en présentant ses particularités architecturales, les malfaçons de sa conception, la singularité de ses fenêtres et la diversité de ses chapiteaux. Ensuite, la chronologie de la décoration est établie, depuis le règne d’Auguste jusqu’à celui de Néron et peut-être au-delà. La troisième partie est consacrée à la translittération, la traduction et le commentaire des textes. Les erreurs de signes et les incompréhensions diverses sont exposées. Puis, vient la synthèse, formée par l’étude de la « grammaire » du temple et le commentaire théologique des textes. Enfin une dernière partie présente les différents témoignages de l’homme sous le portique: inscriptions démotiques, grecques, graffites figuratifs et cupules. Cette documentation apporte des informations sur les travaux du portique, le culte officiel et les pratiques en marge du culte officiel qui se déroulaient dans l’espace du parvis du temple d’Isis. Un volume de 158 planches accompagne le volume de texte. Il comprend la copie de tous les textes du portique, pour la plupart inédits. / This work is a comprehensive study of the western portico of Philae temple, taking into account its architectural features, its theology and its function as a place of worship. The first part gives an overview of the topographical, architectural and historical contexts and presents the function of the monument. The second part details its architectural peculiarities, the misconceptions, the singularity of its windows and the diversity of its capitals. Chronology of the decoration is then established, extending from the reign of Augustus till the reign of Nero or maybe after. The third part is devoted to the transliteration, translation and commentary of the texts. Various miswritings and uncomprehensions of the texts are exposed. The synthesis takes into account the « grammaire du temple » and theological commentary of the texts. The last part is devoted to the portico considered as a place of worship and the marks left by the men who worked and passed by there : demotic and greek inscriptions, carved images, gold covering and small cavities. This documentation gives informative insights on the works of the portico, the official cult and the more « popular » practices which occured in the forecourt of the temple of Isis. A volume of 158 plates is added, containing the copy of all the texts of the portico, which are mainly unpublished.

Cette thèse porte sur l'étude théorique et expérimentale des structures en béton armé sous sollicitations statique puis dynamique de type séismique. Une importante recherche bibliographique a été effectuée en vue d'analyser au mieux le comportement dynamique des matériaux ainsi que celui des éléments structuraux. Cette recherche est complétée par l'étude des structures essayées sur table séismique. Les enseignements qui ont été tirés de cette étude préalable, notamment ceux concernant la modification de la rigidité des structures Béton Armé sous chargement alterné et séismique, ont permis d'établir une méthode de calcul (dite ''statique équivalente") pour l'analyse de la tenue aux séismes des structures en Béton Armé. Cette méthode tient compte, en particulier de la non-linéarité du comportement des matériaux. Les réponses au séisme qui ont été obtenues par cette méthode sur des portiques essayés sur table vibrante, concordent de façon très satisfaisante avec les valeurs d'essais.

Basée sur l’étude et la présentation précise de quatre sites cultuels situés dans le Massif Central que sont Corent, Gergovie, Montluçon et Tintignac, cette étude tente d’expliciter le développement architectural et fonctionnel des sanctuaires en Gaule du IIIe s. av. au IIIe s. apr. J.-C. Concentrée à la fois sur la forme, la fonction et l’organisation dans l’espace de l’ensemble des structures constitutives des lieux de culte, l’analyse s’appuie également sur les types de mobiliers et leur gestion. Afin de comprendre les phénomènes de romanisation des pratiques religieuses en Gaule et plus spécifiquement chez les Arvernes, les sanctuaires du Massif Central sont confrontés à plus d’une trentaine de sites cultuels répartis sur l’ensemble de la zone celte romanisée. / Based on the study of four sacred places (Corent, Gergovie, Montluçon and Tintignac) located in the French region of Massif Central, the purpose of this research is to analyse the architectural and functional development of the sacred areas in Gaul dating from the IIIrd century B.C to the IIIrd c. A.D. Focusing on shape, function and organization of the features, the analysis relies also on the different kind of artefacts and their management in the sacred area. The four sanctuaries of Massif Central are confronted to more than thirty other sacred places spread all over the Romanized Celtic zone in order to understand the romanisation of religious behaviours in Gaul and more precisely in the Arvernes area. / Basierend auf der Untersuchung und der Präsentation von vier Kultplätzen des Massif Central (Corent, Gergovie, Montluçon und Tintignac), ist der Zweck dieser Arbeit die architektonische und funktionale Entwicklung von Heiligtümern in Gallien vom 3. Jahrhundert vor Christus bis in das 3. Jahrhundert nach Christus darzustellen.Unter besonderer Beachtung stehen die Form und die Funktion der Befunde sowie deren Organisation im Raum. Die Analyse basiert auf verschiedenen Fundgattungen und deren Behandlung.Um die Romanisierung des religiösen Verhaltens in Gallien, bzw. im Territorium der Arverner besser zu verstehen, wurden mehr als 30 weitere Heiligtümer aus dem romanisierten keltischen Gebiet den Heiligtümern aus dem Massif Central gegenübergestellt.

Colonie grecque, Apollonia d’Illyrie (Albanie), a connu à l’époque romaine des phases de construction et d’aménagement importantes. En témoigne le centre monumental qui a fait l’objet de fouilles et de dégagements sous la direction du français Léon Rey au début du XXe siècle. Après la seconde guerre mondiale, les équipes albanaises ont poursuivi les recherches archéologiques et ont réalisé les restaurations et les présentations actuelles. Le centre monumental est organisé autour de deux édifices principaux, l’odéon et le monument des agonothètes. Ces lieux d’assemblée attestent du caractère public de ce secteur de la ville comme le fait un arc de triomphe légèrement postérieur. Des boutiques témoignent d’une fonction commerciale annexe. L’aspect religieux est illustré par un temple ionique, entouré d’un portique, associé à un bâtiment nommé usuellement "prytanée", et par un petit sanctuaire. Enfin, un édifice de plan carré peut être soit une bibliothèque soit un Augusteum. Après l’analyse des vestiges accessibles et de la documentation, une approche des fonctions des différents monuments et les renvois aux éléments comparatifs des hypothèses de restitutions sont proposées puis transposées en images de synthèse. Elles sont ensuite assemblées en une vision globale du centre monumental romain, dans son état du début du IIIe siècle ap. J.-C. Dans l’attente de l’achèvement des recherches sur l’agora, localisée à quelques centaines de mètres, cet ensemble pourrait être un complexe architectural dédié au culte impérial dont l’importance aurait attiré, dans le courant du IIe siècle, le bouleuterion que prudemment on désigne encore comme "monument des agonothètes". / During the Roman period, “Apollonia of Illyria”, a greek settlement in Albania, knew several phases of construction and development. This is demonstrated by the study of the monumental center which was the object of excavations supervised by a French archaeologist Léon Rey at the beginning of the XXth century. After World War II, Albanian teams pursued the researches. They realized the restorations and the current presentations. The monumental center is organized around two main buildings, the Odeon and the “monument of Agonothetes”. These meeting places give evidence of the public character of this part of the city, just like the existence of a triumphal arch built later on. Shops also prove the commercial function of this place. Then, the religious function is illustrated by an ionic temple surrounded by a portico associated with a building named “prytaneum’ and by a small sanctuary. Finally, a square building is either a library or an “augusteum”. After an analysis of the visible vestiges and documentation, a report on the functions of the various monuments and a presentation of the comparative elements, the hypothesis of reconstructions will be proposed and transposed into computer-generated images. They will be assembled in a global vision of the roman monumental center at the beginning of the third century. Researches concerning the agora, localized a few hundred meters further, are not achieved yet but this place could be an architectural complex dedicated to imperial cult. During the second century, its importance could have attracted the bouleuterion that remains, for the moment, named as “monument of Agonothetes”. / Kolonia greke e Apolonisë së Ilirisë, në Shqipëri, ka njohur faza të rëndësishme ndërtimi dhe riorganizimi urban në periudhën romake. Këtë e dëshmon qendra monumentale që ka qenë pikësynimi i gërmimeve dhe zbulimeve të kryera nën drejtimin e francezit Leon Rei, në fillim të shekullit të XX. Pas Luftës së II Botërore, ekipet shqiptare kanë vazhduar nxjerrjen në dritë të saj, si dhe kanë realizuar restaurimet dhe pamjet që shohim sot. Qendra monumentale është organizuar rreth dy godinave kryesore, odeoni dhe monumenti i Agonotetëve. Këto vende mbledhjesh dëshmojnë për karakterin publik të kësaj zone të qytetit, ashtu si dhe një hark triumfi pak më i vonshëm. Dyqanet dëshmojnë për një funksion tregtar aneks. Aspekti religjioz ilustrohet me praninë e një tempulli jonik, të rrethuar me një portik, dhe që lidhet me një godinë të ashtuquajtur prytaneum, si dhe me një faltore e vogël. Së fundmi, një ndërtesë në formë katrore mund të jetë ndoshta një bibliotekë apo augusteum. Në përfundim të studimit të rrënojave të dukshme dhe të dokumentacionit përkatës, parashtrohet trajtimi i funksioneve të monumenteve të ndryshme dhe i elementeve krahasuese të rimëkëmbjes hipotetike të tyre, që më tej transformohen në paraqitjet e informatizuara. Më pas, të gjithë elementët janë bashkuar në një pamje gjithëpërfshirëse të qendrës monumentale romake, ashtu siç paraqitej ajo në fillimin e shek. III të e. sonë. Në pritje të përfundimit të kërkimeve në agora, e cila gjendet vetëm disa qindra metra larg, ky ansambël duket të ketë qenë një kompleks arkitekturor që i kushtohej kultit perandorak, rëndësia e të cilit do të tërhiqte përgjatë shek. II të e. sonë buleterionin, që ende në mënyrë të kujdesshme emërtohet si “monumenti i Agonotetëve”.