For usual concrete structure built in several phases, concrete deformations are restrained during the hardening process. When shrinkage is restrained, tensile stresses are induced and a cracking risk occurs. Modelling the evolution of an early age set of parameters on concrete is necessary to predict the early age behaviour of concrete structures. The difficulty lies in the fact that the modelling of concrete properties must be based on experimental data at early age and this data must be obtained automatically because the hardening process of the concrete takes place rapidly during the first hours and also the first days. The thesis deals with experimental and numerical study of the early age properties of cement based materials and more specifically the development of the autogenous deformation, the coefficient of thermal expansion, the E-modulus and the basic creep in compression and tension. For this purpose, a comprehensive work was carried out at ULB and Ifsttar involving the development of a new approach with new test procedures and the design of new testing devices to generate experimental data since the setting of the material. The methodology is based on two repeated testing methods. For the characterization of the viscoelastic behaviour of a concrete since setting, a permanent loading coupled to a test with repeated minute-long loadings is needed. Whereas, the autogenous strain, the coefficient of thermal expansion and the setting are characterized with repeated thermal variations on a concrete sample. The new approach was defined on an ordinary concrete and then extended to the study of the following parameters: the water-cement ratio, the restrained effect of aggregate on the cement paste in the development of concrete properties at early age, the substitution of cement by mineral addition and the difference of behaviour in tension and in compression. Based on these experimental results, new models were developed for the characterization of the early age properties of cement based materials since setting time. An adapted version of the Model Code 2010 for modelling of basic creep is also proposed. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La race bovine Tarentaise, originaire des Alpes françaises, est une race mixte rustique de nouveau présente en Tunisie depuis les années 1990. Cette thèse avait pour objectif d’étudier l’adaptation de cette race au stress thermique, dans les conditions climatiques estivales du pays.Un premier dispositif devait permettre de quantifier l’effet du stress thermique sur les performances de production laitière (PL) de la race, en comparaison avec la race Holstein (à partir d’une base de données de 16 400 contrôles laitiers individuels issus de 21 exploitations du nord de la Tunisie) et de définir des relations entre la baisse de la PL estivale et certaines caractéristiques des bâtiments d’élevage (à partir d’une enquête menée dans 19 des 21 exploitations). Lorsque l’index température-humidité (THI) est passé d’une valeur moyenne de 53,7 l’hiver à 75,4 l’été, la PL des vaches Holstein et Tarentaise ont baissé respectivement de 0,93 et 0,15 kg/j. Les taux butyreux, protéique et d’urée dans le lait ont chuté de manière identique pour les deux races, alors que le comptage des cellules somatiques a augmenté pour les vaches Holstein (+352 000 /mL) et légèrement baissé pour les Tarentaise (-160 000 /mL). L’enquête a montré que les bâtiments fermés et les toitures métalliques amplifient l’impact du stress thermique et induisent une baisse de PL plus prononcée que les bâtiments ouverts (-1,13 vs -0,27 kg/j) et les autres types de toitures (-1,04 vs -0,15 kg/j).Un second dispositif expérimental, mis en place en ferme, devait permettre de quantifier les effets du stress thermique estival sur certains paramètres physiologiques des vaches Tarentaise, ainsi que la variation de PL quand ce stress est associé à une amélioration nutritionnelle de la ration estivale. Lorsque le THI est passé de 52,9 l’hiver à 77,4 l’été, comme attendu, les fréquences respiratoire et cardiaque, la température rectale et la teneur en cortisol du lait des vaches ont été plus élevées, mais avec une amplitude moins forte que lors d’essais réalisés avec des vaches Holstein. Par contre, la formule sanguine leucocytaire n’a pas été modifiée. Parallèlement, la distribution d’une ration estivale plus concentrée en énergie et protéines a permis de maintenir le niveau d’ingestion des vaches, un bilan énergétique toujours positif et même d’augmenter leur PL de 7,1 kg/j par rapport à la période hivernale.Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que la race Tarentaise s’avère être bien adaptée aux conditions climatiques estivales de la Tunisie. De plus, il est possible de pallier les effets négatifs du stress thermique sur les performances de production laitière par une ration estivale mieux équilibrée et par une meilleure conception des bâtiments d’élevage. / In Tunisia, the Tarentaise cow, a dual-purpose rustic breed was imported from the northern region of the French Alps. The aim of this PhD work was to study the adaptation of Tarentaise breed to heat stress, in particular during summer climatic conditions of Tunisia.To achieve our goals, two different studies were conducted. The first study was carried out to quantify the effect of heat stress on milk yield and components of Tarentaise in comparison to Holstein cows (by means of a data base of 16,400 monthly individual records of production traits from 21 farms situated in the North of Tunisia), and then to describe the relationship between the variations of milk yield during summer and some characteristics of the barns (by means of a survey carried out on 19 of the 21 previous farms). When the temperature-humidity index (THI) increased from an average value of 53.7 in winter to 75.4 in summer, the Holstein and Tarentaise cows decreased their milk yield by 0.93 and 0.15 kg/d, respectively. Milk fat, protein, and urea contents decreased similarly in both breeds, while somatic cell count increased for Holstein (+352,000/mL) and decreased for Tarentaise cows (−160,000/mL). The survey showed that closed buildings amplified the impact of heat stress and led to a more pronounced decrease in milk yield between summer and winter than open buildings (−1.13 vs. −0.27 kg/d), as well as metallic roofs compared to the other roof types (−1.04 vs. −0.15 kg/d).The second study was implemented in a commercial farm to quantify the effects of summer heat stress on some physiological parameters of Tarentaise cows. At the same time, we studied changes in milk production when we provided to the cows a more balanced diet during heat stress conditions. As expected, when the THI increased on average from 52.9 during winter to 77.4 during summer, cows had higher respiratory rate, heart rate, rectal temperature, and milk cortisol content. Nevertheless, the range of variation was lower compared to Holstein cows from other studies. However, in our trial, the blood leucocytes count was not modified during summer. Simultaneously, during summer, the cows maintained their dry matter intake, were still in positive energy balance and increased their milk yield by 7.1 kg/d compared to winter, in response to a more concentrated energy and protein diet.Our results suggest that Tarentaise cows are well adapted to the Mediterranean climate of Tunisia. In addition, it is possible to alleviate the negative effects of heat stress with a more balanced diet during summer and a better design of barns for an adequate microenvironment.

Depuis 2007, plus de la moitié de la population mondiale vit en ville. La forte densité de population et d'activité entraîne une augmentation des besoins en climatisation des bâtiments en été. L’augmentation des températures due à l’effet d’îlot de chaleur urbain est principalement liée à l'aménagement urbain et aux flux de chaleurs anthropiques causés par l’utilisation des systèmes de chauffage et de climatisation. En agissant sur l'aménagement urbain, comme la densité de construction, l'albédo de surface ou les espaces verts, le microclimat urbain peut être amélioré ; ce qui permet ainsi de réduire les besoins énergétiques des bâtiments. Nous proposons dans ce manuscrit un modèle pour calculer les besoins énergétiques des bâtiments à l'échelle d’un quartier en prenant en compte l’interaction entre le microclimat urbain et les bâtiments. L'objectif est de décrire d'une part les ambiances intérieures du bâtiment, telles qu’elles sont modélisées dans les codes de thermique dynamique du bâtiment, et d'autre part, l'environnement extérieur tel qu’il est modélisé dans les codes de micro-météorologie. Pour travailler à cette échelle,la description détaillée de tous les transferts thermiques à l'intérieur et à l'extérieur de chaque bâtiment n'est pas appropriée. Ainsi, un modèle réduit de bâtiment est couplé avec un modèle simplifié de microclimat urbain. Le modèle de bâtiment est basé sur la méthode des facteurs de pondération et permet de prendre en compte les gains internes, l'inertie de l'enveloppe et les échanges radiatifs et convectifs à l'intérieur du bâtiment. Il est couplé à un modèle radiatif en milieu urbain, basé sur la méthode des radiosités, et un modèle zonal tridimensionnel de la canopée urbaine. Après avoir présenté ces modèles, ils sont appliqués sur un cas d'application, à savoir le quartier Pin Sec de la ville de Nantes. Différents scénarios d'aménagement urbain sont simulés sur une année afin d’analyser l’influence de l’aménagement urbain sur les besoins énergétiques des bâtiments. / Since 2007, more than half of world population lives in urban areas. The high density of population and its activity leads to an increase of building energy demand in summer. The temperature rise of densely built areas is mainly due to urban landscaping and anthropogenic heat fluxes caused by combustion flues and air conditioning of buildings. Acting on urban landscaping, like building density, surface albedo or green areas, the urban microclimate can be improved, which consequently reduces the building energy demand. We propose in this thesis a model to compute the energy demand at the district scale taking into account the interaction between urban microclimate and building energy demand.On the one hand, the aim is to describe the indoor thermal conditions as usually in thermal dynamic simulations; on the other hand, the external condition are modeled as they should be described in micro-meteorological models. To work at this scale, the detailed description of all thermal transfers inside and outside each building is not appropriate. Thus, a reduced thermal building model is coupled with a simplified urban microclimate model. The building model is based on weighting factors method and allows taking into account the internal gains, the envelope inertia, and the radiative and convective exchanges inside the building. This model is coupled with a radiative model of a district, based on radiosity method, and a tridimensional zonal model of the urban canopy. Following the description of these models, a case study of the district Pin Sec in Nantes is presented. Different scenarios of urban landscaping are simulated over one year to assess their influences on building energy demand.

Par le rôle qu’il a joué dans l’architecture privée en Île-de-France et dans l’architecture royale française, Louis Le Vau (1612-1670) est une figure difficilement contournable du siècle de Louis XIV et de nombreux travaux ont déjà abordé l’étude de sa vie et de son œuvre. Aucune entreprise monographique n’a toutefois été menée à bien à son sujet et des pans entiers de son activité demeurent aujourd’hui encore obscurs. La présente thèse constitue le premier volet d’une étude totale, dans laquelle les fruits de l’érudition et de l’analyse historique et artistique sont répartis suivant une trame chronologique resserrée. Elle couvre les vingt premières années de l’activité de Le Vau, depuis sa première œuvre connue, l’hôtel Bautru en 1634, jusqu’au début de son emploi à titre permanent au service du roi, en 1654. À travers l’étude successive de ses débuts professionnels jusqu’en 1639 (partie I), de son activité sur l’île Saint-Louis (partie II) et des progrès de sa carrière à la ville et à la cour (partie III), le propos est d’éclairer non seulement le portrait du jeune architecte, mais aussi le tableau des ambitions artistiques, sociales et politiques qui animent l’architecture française au milieu du XVIIe siècle. / Louis Le Vau (1612-1670) is one of the most famous artists of Seventeenth-Century France. His reputation is due both to his various town houses in Paris (hôtel Lambert for instance) and in Ile-de-France, and to his part of Premier Architecte of the king Louis XIV, especially on the building sites of the Louvre and Versailles. An amount of publications have dealt with his life and with his architectural works. Still, many major aspects of his career remain rather obscure. This PhD aims at considering Louis Le Vau as a whole, at unifying erudition and critical analysis within a close chronological frame. The twenty first years of Le Vau’s career are here considered, begining with his first work known today, the hôtel Bautru in 1634, and ending with Le Vau starting his permanent service of the king in 1654. Through the study of his youth and of his professional beginnings till 1639 (Part I), through the analysis of his builder’s activity on the Ile Saint-Louis (part II) and lastly, of his conquest of the whole town of Paris and of the Court society, the focus of this PhD is not only on the architectural identity of the young Le Vau, but on the links one can establish between his works and the artistical, social and political ambitions in France in the middle of the seventeenth century.

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse porte sur l'effet que les bâtiments exercent sur l'atmosphère urbaine et notamment sur les échanges énergétiques qui s'opèrent entre les deux systèmes. Afin de modéliser plus finement les effets thermiques du bâtiment sur les écoulements atmosphériques lors de simulations réalisées par le logiciel de CFD Code_Saturne, nous procédons au couplage de cet outil avec le modèle de bâtiment BuildSysPro. Cette bibliothèque fonctionne sous Dymola et peut calculer des matrices descriptives du bâtiment utilisables ensuite en dehors du logiciel. Ce sont donc ces matrices qui sont utilisées pour le couplage par l'intermédiaire d'un code assurant l'échange de données entre les calculs de thermique du bâtiment et ceux de CFD. Après une revue des phénomènes physiques en lien avec l'atmosphère urbaine et des modèles existants, nous nous intéressons aux interactions entre l'atmosphère et le milieu urbain, notamment les bâtiments. Ceux-ci peuvent avoir un impact sur les écoulements aussi bien dynamique, en tant qu'obstacles, que thermique, via leurs températures de parois. Parallèlement à la mise en place du couplage entre les deux logiciels, nous étudions les données de la campagne de mesures EM2PAU que nous utilisons pour notre validation. EM2PAU, réalisée en 2011 à Nantes, représente une rue canyon idéalisée par deux rangées de conteneurs. La campagne a pour spécificité de prendre simultanément les mesures de températures d'air et de parois ainsi que les vitesses du vent de référence et des écoulements dans le canyon par un anémomètre sonique placé à 10 m d'altitude et six autres positionnés en six emplacements dans le canyon. Nous cherchons donc à mettre en évidence les effets dynamiques et thermiques des bâtiments sur les écoulements à partir des résultats de cette campagne, pour ensuite les simuler. Puis la modélisation numérique des écoulements sur le domaine de EM2PAU est réalisée. L'objectif de ce travail est de mettre en évidence l'influence des effets thermiques des parois sur les flux atmosphériques. Nous comparons des simulations avec différentes méthodes pour donner les valeurs des températures de surface des conteneurs. La première méthode consiste à imposer ces températures d'après les mesures ; ainsi la température de chaque paroi sera fixée à la température de surface mesurée lors de l'instrumentation de EM2PAU. Quant à la deuxième méthode, on impose la température de l'air extérieur mesurée à l'instant simulé à toutes les parois des conteneurs, afin de créer un cas où l'on n'observe que peu ou pas d'échanges de chaleur. Enfin la troisième méthode est la simulation couplée de Code_Saturne et BuildSysPro. Les résultats des différentes simulations sont alors comparés afin de distinguer les effets thermiques des parois des bâtiments sur les écoulements d'air. Nous observons que les effets dynamiques sont primordiaux et peuvent engendrer des vitesses verticales de l'écoulement dans le canyon de l'ordre plusieurs mètres par seconde, tandis que des écarts de températures de surface de l'ordre de 15°C peuvent modifier les vitesses verticales du vent de moins de 0, 5 mètres par seconde. Si ces effets thermiques sont difficiles à isoler sur des mesures en raison des autres phénomènes susceptibles d'influencer les écoulements atmosphériques, les études numériques peuvent toutefois mieux quantifier ces différences / This thesis work is about the effect of buildings on the urban atmosphere and more precisely the energetic exchanges that take place between these two systems. In order to model more finely the thermal effects of buildings on the atmospheric flows in simulations run under the CFD software Code_Saturne, we proceed to couple this tool with the building model BuildSysPro. This library is run under Dymola and can generate matrices describing the building thermal properties that can be used outside this software. In order to carry out the coupling, we use these matrices in a code that allows the building thermal calculations and the CFD to exchange their results. After a review about the physical phenomena and the existing models, we explain the interactions between the atmosphere and the urban elements, especially buildings. The latter can impact the air flows dynamically, as they act as obstacles, and thermally, through their surface temperatures. At first, we analyse the data obtained from the measurement campaign EM2PAU that we use in order to validate the coupled model. EM2PAU was carried out in Nantes in 2011 and represents a canyon street with two rows of four containers. Its distinctive feature lies in the simultaneous measurements of the air and wall temperatures as well as the wind speeds with anemometers located on a 10 m-high mast for the reference wind and on six locations in the canyon. This aims for studying the thermal influence of buildings on the air flows. Then the numerical simulations of the air flows in EM2PAU is carried out with different methods that allow us to calculate or impose the surface temperature we use, for each of the container walls. The first method consists in imposing their temperatures from the measurements. For each wall, we set the temperature to the surface temperature that was measured during the EM2PAU campaign. The second method involves imposing the outdoor air temperature that was measured at a given time to all the surfaces, reducing every heat exchange to almost zero. The third method at last is the coupled simulation of Code_Saturne and BuildSysPro where BuildSysPro calculates the wall temperature from the Code_Saturne data. . The results of these different ways of modelling the wall temperatures are then compared in order to show the thermal effects of building wall heating on the air flows. We notice that the dynamic effects are dominant and can generate vertical wind speed that can pass several meters per second. On the other hand, differences of surface temperatures higher than 15°C can influence the vertical wind speed for less than 0.5 meters per second. These thermal effects are not easily highlighted with measured data because of the other phenomena that can impact the air flows. However they can be quantified with numerical studies

À présent, la réhabilitation des bâtiments est entendue comme une opportunité d’adapter les immeubles existants aux transformations urbaines. Ces modifications ont un impact sur la performance environnementale du parc immobilier, et la ventilation naturelle est l’un des aspects les plus affectés. La densification du tissu urbain est responsable, dans certains cas, de la réduction de la vitesse de l’air, qui peut rendre difficile la dissipation de la chaleur, du bruit et des polluants. Sous un climat chaud et humide, ces facteurs provoquent fréquemment l’adoption d’une climatisation mécanique, surtout dans les bâtiments de bureaux. Étant donné l’importance du sujet, ce travail a pour objectif de discuter les défis et le potentiel d’adopter la ventilation naturelle dans les projets de réhabilitation des bâtiments de bureaux en milieu urbain dense. On soutient l’hypothèse que le projet de réhabilitation peut promouvoir l'utilisation efficace de la ventilation naturelle dans les bâtiments de bureaux, à travers son adéquation au contexte urbain et environnemental présent. La demarche adoptée est composée de quatre étapes. Tout d’abord, on effectue une revue de la littérature sur la réhabilitation des bâtiments pour comprendre le contexte spécifique sur lequel on travaille le thème de la «ventilation naturelle». Ensuite, on analyse l’état de l'art sur la ventilation naturelle dans le cadre de la réhabilitation dans les contextes nationaux et internationaux afin d'identifier les avancées atteintes. Après, on réalise une revue de la littérature sur les effets de l'urbanisation sur l’écoulement de l’air. Pour clore, on propose une réhabilitation d’un bâtiment de bureaux dans le centre-ville de Rio de Janeiro, qui permettra de vérifier les bénéfices d’une solution de ventilation pour le confort des occupants. Le travail souligne la complexité de trouver des solutions de réhabilitation qui permettent d’augmenter le débit d’air dans les bâtiments tout en conciliant l’intégralité de leur patrimoine architectural, l’adaptation aux nécéssités présentes et la possibilité des transformations futures. Le défi augmente dans les milieux urbains denses, où le bruit, la pollution de l’air et la faible perméabilité du tissu urbain peuvent poser des limitations. Dans le cadre des recherches en Europe, Asie et Amérique du Nord, plusieurs réhabilitations ont été réalisées pour analyser la performance des solutions de ventilation. Les ventilations hybride et nocturne sont les plus indiquées. Au Brésil, les recherches sur ce sujet restent balbutiantes et la climatisation mécanique est la solution 9 prédominante dans les rénovations des espaces corporatifs. L’étude de cas montre, à l’aide des modélisations CFD, que la densification de la région analysée a réduit la vitesse et le débit d’air des étages et, par conséquent, a diminué les heures de confort thermique. Les étages plus bas sont les moins favorisés par le vent et le bruit. Ce diagnostic montre la nécessité d’amplifier le débit d’air du bâtiment pendant son occupation et de rendre possible la ventilation nocturne pour dissiper la chaleur accumulée pendant la journée. Dans ce sens, on propose l’ouverture de la partie fixe supérieure de toutes les fênetres, une intervention qui préserve les caractéristiques originales des façades et ne nuit pas à la sécurité du bâtiment lorsqu’il est inoccupé. Les résultats indiquent que cette intervention a augmenté les heures de confort thermique des occupants entre 0,5 et 35%, selon l’étage et de l’indicateur utilisé dans l’interprétation des résultats. Cela renforce l’hypothèse que la ventilation naturelle, toute seule, n’est pas sufisante pour préserver le confort des occupants pendant toute l’année. Cependant, elle peut être complétée par la ventilation mécanique, a fin de concilier le bien-être des usagers et la réduction de la consommation d’énergie des bâtiments / Nowadays, retrofitting is understood as an opportunity to adapt existing buildings to the urban transformations of its surroundings. The changes in the urban fabric can cause impacts to the building environmental performance and, generally, natural ventilation is one of the most affected aspects. The densification process is responsible, in some cases, for the reduction of wind speed, which can disturb the dissipation of heat, noise and pollutants. In hot and humid climate, these factors cause frequently the adoption of mechanical ventilation, mainly in office buildings. Given the relevance of the subject, this work aims to discuss the challenges and potential of adopting natural ventilation in the retrofit of office buildings located in dense urban areas. Our hypothesis is that the retrofit project can promote the efficient use of natural ventilation in office buildings, through its adaptation to the present urban and environmental conditions. The methodology includes 4 stages. First, we carry out a literature review about building retrofits to understand the specific context with which we are dealing the subject of “natural ventilation”. Next, we analyze the state of the art of natural ventilation in the retrofit context to identify the main findings. Then, we investigate the effects of urbanization on the airflow pattern. Finally, we propose retrofitting an office building in downtown Rio de Janeiro to verify the benefits offered by a ventilation solution to the occupants’ thermal comfort. We highlight the complexity of developing solutions that increase the airflow in buildings while balancing the protection of its past, the response to the present requirements and the possibility of future changes. This challenge increases in dense urban areas, where noise, air pollution and low permeability of the urban fabric can place some limitations. As part of the research carried out by European, Asian and North American countries, several renovations were conducted to analyze the performance of ventilation solutions. Hybrid and night ventilation were indicated as the most appropriate ones. In Brazil, investigations in this subject remain incipient and air conditioning is the predominant solution in office spaces. By means of CFD simulations, the case study shows that the densification of the analyzed region reduced the wind speed and airflow in all floors and, therefore, reduced the thermal comfort hours. The lower floors are the least favored by the wind and the noise. This diagnostic points out the need to increase buildings airflow during its occupancy and allow night ventilation to dissipate the heat gains accumulated during the day. In this way, we propose to open the upper fixed 11 portion of all windows, a solution that protects the original façade features and do not harm the buildings security when it is not occupied. Thermal simulations indicate that this procedure increases the thermal comfort annual hours in 0,5-35%, depending on the floor and the adaptive comfort model used to interpret the results. We conclude that natural ventilation itself is not sufficient to ensure occupants comfort throughout the year, however it can be complemented by mechanical ventilation in order to balance thermal comfort and energy efficiency. / Atualmente, a reabilitação é entendida como uma oportunidade de adaptar os edifícios existentes às transformações urbanas sofridas pelo entorno. Tais modificações geram impactos ao desempenho ambiental do imóvel, e a ventilação natural é um dos aspectos mais afetados. O adensamento do tecido urbano é responsável, em alguns casos, pela redução da velocidade do ar, que pode dificultar a dissipação do calor, ruído e poluentes. Nos climas quentes e úmidos, esses fatores provocam frequentemente a adoção de refrigeração mecânica, especialmente em edifícios de escritórios. Dada a relevância do tema, este trabalho tem por objetivo discutir os desafios e potencialidades de adotar a ventilação natural no projeto de reabilitação de edifícios de escritórios situados em meios urbanos densos. Assume-se como hipótese que o projeto de reabilitação pode promover uma utilização eficiente da ventilação natural nos edifícios de escritórios, por meio de sua adequação ao contexto urbano presente. A metodologia adotada é composta por quatro etapas. Inicialmente, realiza-se uma revisão bibliográfica sobre a reabilitação de edifícios a fim de compreender o contexto específico sobre o qual será trabalhado o tema da ventilação natural. Em seguida, analisa-se o estado-da-arte da ventilação natural no contexto da reabilitação, buscando identificar os principais avanços obtidos no cenário nacional e internacional. Depois, efetua-se uma revisão da literatura sobre os efeitos da urbanização no escoamento do ar. Finalmente, propõe-se uma reabilitação de um edifício de escritórios no centro do Rio de Janeiro, para verificar os benefícios de uma solução de ventilação no conforto dos ocupantes. O trabalho destaca a complexidade de desenvolver soluções reversíveis que possibilitem aumentar a vazão de ar nos edifícios e preservar suas características construtivas. O desafio é ainda maior em meios urbanos densos, onde o ruído, a poluição do ar e a baixa permeabilidade do tecido urbano podem impor limitações. As pesquisas desenvolvidas na Europa, Ásia e América do Norte destacam as ventilações híbrida e noturna como as soluções mais indicadas. No Brasil, os trabalhos sobre o tema ainda são incipientes, e a refrigeração mecânica é a solução predominante nas reabilitações de espaços corporativos. O estudo de caso indica, por meio de simulações fluidodinâmicas e térmicas, que a densificação da área analisada reduziu a velocidade e vazão do ar no edifício, diminuindo as horas de conforto térmico. Os pavimentos7mais baixos são os menos favorecidos pelos ventos e ruído. Este diagnóstico indica a necessidade de aumentar a vazão de ar durante a ocupação e viabilizar a ventilação noturna para dissipar o calor acumulado durante o expediente. Neste sentido, propõe-se a abertura das folhas fixas sobre as janelas existentes, o que não compromete a preservação das características originais das fachadas e a segurança do edifício quando desocupado. Os resultados indicam que esta intervenção aumenta entre 0,5 e 35% as horas de conforto dos ocupantes. Conclui-se que a ventilação natural, por si só, não satisfaz o conforto térmico durante o ano todo, mas pode ser complementada pela ventilação mecânica, de modo a conciliar eficiência energética e bem-estar dos usuários.

Les réglementations thermiques successives poussent les bâtiments à consommer de moins en moins d’énergie. Les performances énergétiques accrues des bâtiments passent notamment par une bonne utilisation du rayonnement solaire en tant que source de chaleur (en évitant les surchauffes), de lumière ou d’énergie pour les panneaux solaires. Si les principes de conception permettant de bien profiter de ce rayonnement sont connus à l’échelle d’un bâtiment, les travaux portant sur la recherche des bonnes configurations de bâtiments à l’échelle du quartier sont en plein développement. A mesure que les logiciels de simulation du rayonnement solaire ou des besoins énergétiques s’améliorent et prennent mieux en compte la dimension urbaine, de nombreuses études sur la ville voient le jour. Les outils d’optimisation, par ailleurs largement utilisés dans le cadre du dimensionnement des systèmes du bâtiment et des matériaux composant son enveloppe ont cependant été peu utilisés dans l’étude des formes urbaines. Ceux-Ci présentant cependant l’avantage de pouvoir explorer de grands espaces de paramètres de manière intelligent. Ce travail de thèse a porté sur l’optimisation de formes urbaines par rapport au potentiel solaire. Dans ce cadre, un outil reposant sur un algorithme évolutionnaire a été mis en place. Celui-Ci permet de trouver le positionnement optimal de volumes correspondant à des bâtiments soumis au rayonnement solaire. Pour cela, différents types de paramètres sont associés aux bâtiments (hauteur, orientation, position), tandis que le contexte urbain du quartier peut être considéré de plusieurs manières : dégagé, fixe (quartier pré-Existant), ou périodique. Les essais d’optimisation effectués cherchent à maximiser l’exposition au soleil pour des latitudes comprises entre 40° et 60°N, différentes périodes de temps et densité bâties. Une extension est de plus réalisée pour étudier les quartiers minimisant les besoins en énergie pour le chauffage. Dans l’ensemble des cas, les résultats montrent qu’il existe de nombreuses configurations quasi-Optimales dont l’analyse permet d’identifier des comportements généraux du quartier en fonction du critère d’optimisation. Tous ces résultats sont encourageants et ouvrent des perspectives pour de futurs travaux. / The recent thermal regulations lead to more efficient buildings. Their design includes a good use of sunlight as a heat source (while avoiding overheating), light or energy for solar panels. If the principles of design to make the most of this radiation are known at the building scale, studies are still under development at the district level. As the software tools for the simulation of solar radiation or energy needs improve and better reflect the urban dimension, numerous studies at the district scale emerge. The optimization methods, although widely used to size the building systems and materials, are not common in the study of urban forms. However, these have the advantage of being able to explore large parameter spaces. This thesis focuses on the urban form optimization with respect to the solar potential. For this purpose, a tool based on an evolutionary algorithm is implemented. Its goal is to find the optimal positioning of volumes corresponding to buildings subjected to sunlight. Different types of parameters are associated with buildings (height, orientation, position), while the urban context can be considered in several ways : open, fixed (pre-Existing neighborhood), or periodic. Optimization tests seek to maximize exposure to the sun for latitudes between 40° and 60°N, different time periods and built densities. An extension is further performed to investigate neighborhoods minimizing energy requirements for heating. In all cases, the results show that there are many near-Optimal configurations that can be analyzed to identify general features of the good neighborhoods for each optimization criterion. All these results are inspiring and open perspectives for future works.

La construction et la réhabilitation des bâtiments et des quartiers induisent des dommages environnementaux de nature diverse (consommation de ressources, émissions de substances toxiques, atteintes aux écosystèmes). De plus, ces impacts peuvent être générés de manière indirecte (déchets radioactifs produits par la consommation d’électricité par exemple). D’où l’importance d’une approche d’évaluation environnementale holistique et multicritère. L’analyse de cycle de vie (ACV) correspond à ce cahier des charges. Cette méthode a été appliquée pour évaluer la contribution d’un bâtiment ou d’un quartier à un ensemble de thématiques environnementales (au contraire d’un outil monocritère comme le bilan carbone) et ce sur l’intégralité du cycle de vie : fabrication des matériaux, construction, utilisation, rénovation, démolition et traitement des déchets. Cette méthode peut être utilisée à différente étapes d’un projet : définition d’objectifs de programme, aide à la conception, aide à la gestion, aide à la rénovation, aide à la stratégie de déconstruction.Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’application de l’ACV à l’éco-conception des ensembles bâtis, de la maison individuelle jusqu’au quartier multifonctionnel. L’objectif est d’améliorer la qualité de l’aide à la décision fournie par les outils d’éco-conception en matière de réalisme et de précision des études.Trois axes de travail en interaction ont été explorés :- Conséquentiel : Quels apports conceptuels et pratiques peut-on mettre en œuvre sur la base des recherches sur l’ACV conséquentielle ?- Dynamique : Comment intégrer les interactions dynamiques entre le parc bâti et son système d’arrière plan, en particulier le système électrique?- Prospectif : Comment tenir compte de la longue durée de vie des ensembles bâtis ?La thèse propose premièrement un nouveau cadre conceptuel pour l’évaluation des projets de conception et de réhabilitation s’inspirant des récents travaux méthodologiques sur l’ACV conséquentielle. L’application pratique de cette nouvelle approche « conséquentielle-projet » nécessite la production de connaissances mobilisant l’ACV dynamique et l’ACV prospective.Concrètement, la thèse propose une modélisation dynamique du fonctionnement du système électrique dans un cadre « type » affranchi des aléas climatiques et économiques. Le modèle sert de base au développement de méthodes d’évaluation originales des impacts de l’électricité : une méthode dynamique moyenne et une méthode marginale. Ces méthodes améliorent la précision d’une étude d’analyse de cycle de vie, quel que soit l’objectif (certification ou écoconception) et l’approche méthodologique associée (attributionnelle ou conséquentielle-projet).La thèse propose ensuite l’intégration de scénarios prospectifs adaptés à l’étude des bâtiments et des quartiers. Celle-ci associe les recherches en prospective énergétique menées à l’échelle nationale et les recherches concernant l’impact du changement climatique sur le comportement thermique des bâtiments. Les effets conjoints de ces deux déterminants sont évalués au sein d’une approche originale et intégrée.La thèse explore également la question du changement d’échelle du bâtiment vers le quartier. Les cas du transport des occupants et du traitement des déchets sont analysés au prisme de l’approche « conséquentielle-projet ». Une méthodologie de couplage des outils de simulation transport au niveau local et de l’ACV est notamment proposée. Elle constitue un premier pas vers un couplage interdisciplinaire des outils d’analyse des projets urbains.Les différents développements méthodologiques sont finalement appliqués à une étude de cas afin d’analyser et d’interpréter l’effet des nouvelles approches sur l’aide à la décision fournie par les outils d’écoconception. / Environmental impacts induced by urban projects concern various topics (resources, health, biodiversity). Some are indirect impacts (for instance radioactive waste generated by electricity consumption). This calls for a holistic and multicriteria approach such as Life-Cycle-Analysis (LCA) in order to evaluate environmental performance of construction or retrofitting projects. Considering cradle to grave impacts this method is used at different project phases: program objectives, design aid, management strategies evaluation, retrofitting project, dismantling, and waste management.The thesis lies in the framework of life-cycle analysis applied to urban project design, from individual houses up to multifunctional neighborhoods. The underlying objective is to improve relevance and accuracy of the decision aid provided by LCA-based design tools.Three interacting topics have been investigated:- Consequential assessment: How can the results of current research on consequential LCA be implemented in Building LCA?- Dynamic: How to integrate dynamic interaction between buildings and the background system, mainly the electricity grid?- Prospective: How to take into account the long life span of buildings and urban districts?The dissertation firstly suggests a new framework for evaluating construction or retrofitting project, grounded in consequential LCA. The practical application of this consequential-project approach requires knowledge generation on dynamic and prospective LCA.A dynamic model of the electricity system has been developed. From this model, a reference operation year of the electricity system has been determined, mitigating climatic and economical hazards of real years. Based on this model, a dynamic average approach and a marginal approach are defined to assess life-cycle impacts of electricity consumption. These developments improve the accuracy of LCA independently of the chosen modeling approach, consequential or attributional.The prospective dimension is explored, through scenarios development. The suggested scenarios bring together national energy prospective research and global warming effects on buildings thermal behavior. The combined effects are evaluated using a novel and integrated approach.The thesis then addresses the scale issue when moving from building to district projects. Following the consequential-project approach principles, the focus is made on integrating daily transport and domestic waste models in LCA of urban projects. A method to combine local transport simulation models and building LCA is suggested. It establishes a first step towards integrated multidisciplinary assessment of urban projects.The developed approaches and methodologies are finally tested on a case study.

Dans le domaine de la construction, la détection automatisée et à distance de l’endommagementdes structures en béton est d’une importance capitale. En effet, lescontraintes économiques actuelles imposent une réduction des coûts de maintenancetandis que les impératifs en termes de sécurité et de qualité sont de plus en plus stricts.Dans le cadre de cette thèse, des transducteurs piézoélectriques intégrés sont utilisésafin de suivre en temps réel le comportement du béton. Ces transducteurs sont faitsde PZT, une céramique piézoélectrique particulièrement adaptée au suivi à l’aide d’ultrasonsde par ses faibles dimensions, son faible coût et la large bande de fréquenced’utilisation. Un système de monitoring ultrasonore à faible voltage et ultra rapide a étéentièrement conçu dans le cadre de cette thèse. Le système est basé sur des mesuresultrasonores bilatérales entre un émetteur et un récepteur. Le système d’acquisitiondes données développé permet d’atteindre jusqu’à 150 mesures par seconde et decalculer en temps réel un indice d’endommagement sur base des mesures effectuées.L’indice d’endommagement est basé sur la première partie de l’onde transmise (ondedirecte) plutôt que sur l’onde tardive. Le système a démontré qu’il est capable de détecterl’apparition de fissures dans le béton avant qu’elles ne soient visuellement apparenteset qu’il permet de suivre de suivre l’initiation de l’endommagement jusqu’à la rupturepour des mécanismes de fissuration très rapides, voire fragiles. Le fait d’intégrer lestransducteurs à l’intérieur de la structure permet potentiellement d’améliorer l’efficacitédes transducteurs ultrasonores à condition que les couches d’enrobage de l’élémentpiézoélectrique soient adéquatement choisis. Une partie importante du travail réaliséa été consacrée au développement d’une méthode innovante et fiable pour concevoirde nouveaux designs de transducteurs optimisés à la fois dans du béton frais ou durci.Nous avons choisi de tirer avantage du mode radial de vibration de disques piézoélectriquepeu coûteux au mode de vibration selon l’épaisseur. Ce dernier requiert en effetdes éléments plus épais ou des matériaux piézoélectriques composites plus coûteuxet dès lors peu appropriés à être intégré définitivement dans une structure en béton.Nous démontrons par ailleurs que les matériaux piézoélectriques composites à base dematériaux cimentaires qui sont abondamment étudiés semblent en réalité peu adaptés àêtre utilisés comme transducteurs ultrasonores, contrairement à des composites plusclassiques. Une attention particulière a été portée à comparer le fonctionnement destransducteurs externes et intégrés. Nous montrons par exemple que si les performancesdes transducteurs externes peuvent être améliorées sur base de la théorie d’adaptationde l’impédance acoustique, il en va tout autrement pour les transducteurs intégrés / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail est une réflexion prospective sur la densification verticale de la ville par la tour d'habitation. Trois échelles sont considérées : le bâtiment seul (objet), la composition de sa façade et son insertion urbaine (bâtiment situé). Le parti pris est de n'examiner que le seul critère énergétique. Sont réalisées trois séries d'études " morpho-énergétiques " : 1 - une étude sur l'influence énergétique de la morphologie d'un bâtiment " objet " : l'objectif est de développer un outil d'évaluation simplifiée de la performance énergétique totale des bâtiments résidentiels. 2 - une extension du précédent modèle en insérant le bâtiment dans un morceau de ville : l'objectif est d'identifier l'influence des configurations urbaines sur leur performances énergétiques, à l'aide d'un outil d'optimisation par algorithmes génétiques. 3 - l'étude d'une nouvelle démarche de conception et de rénovation des bâtiments à travers le concept Core-Skin-Shell : l'objectif est d'évaluer l'intérêt énergétique d'une décomposition fonctionnelle du bâtiment.