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. / This thesis analyses the energy performance of dense cities and residential towers. It focuses on the energy performance of the built environment at three different scales – the building, the façade and the city area. The details of the three “morpho-energetic” studies are as follows : 1 - the first one analyses the link between buildings' dimensions and their energy performance: it focuses on a simple calculation method to quickly approximate the whole energy balance of residential buildings. 2 - the second study analyses the morphology of energy and density reasoned city areas: the ultimate goal is to develop a tool helping to find the optimal form(s) of a low energy and dense city area. It is based on a genetic algorithm tool. 3 - the last one analyses the energy impact of a new design methodology for construction and refurbishment: the Core-Skin-Shell concept.

Un niveau important d’isolation des parois de bâtiments peut diminuer le refroidissement du bâtiment en été, quand les conditions extérieures sont favorables. Dans cette thèse, le concept d’isolations commutable, est développé : pendant les périodes de refroidissement, l’isolation commutable peut être désactivée pour refroidir la masse du bâtiment pendant la nuit. Pendant les périodes de chauffage, ce concept peut être utilisé pour utiliser les gains solaires. Dans cette thèse, le potentiel des isolations commutables est étudié pour des bureaux dans un climat continental européen. En outre, deux nouveaux concepts d'isolations commutables sont introduits et développés et caractérisés expérimentalement. Un modèle nodal détaillé a été mis en place, validé et utilisé pour conduire une étude paramétrique. Le potentiel des isolations commutables a été étudié à l’aide de simulations énergétiques dynamiques du bâtiment qui ont montré que des réductions importantes des besoins de chauffage et de refroidissement ainsi que des heures d'inconfort en été peuvent être atteintes. Plusieurs stratégies de contrôle ont été mises au point, introduites et comparées. L'influence de la masse thermique a également été étudiée, ainsi que l'influence de l'orientation ou du cadre des éléments. / Important thermal insulation levels can prevent the building to cool down during the cooling period, when the external conditions are favorable. In this thesis, the concept of switchable insulation is developed: during the cooling period, the insulation can be deactivated during the night to let the heat flow out. During the heating period, the switchable insulation can be deactivated whenever solar gains can be used. In this thesis the potential of switchable insulation for an European continental climate and for office buildings is investigated. Also, two new concepts of switchable insulation are introduced, developed and characterized experimentally. A detailed thermal model has been introduced, validated and used for a parametric analysis. The potential of switchable insulation is investigated on a building level, showing that important reductions of the heating and cooling load as well as summer discomfort hours can be achieved. Several control strategies have been developed, introduced and compared. The influence of thermal mass was also investigated, as well as the influence of the orientation or the elements’ frame.

The project of the Sports and Leisure Centre Brno is dealing with the issue of creating a well functioning sports and recreational complex in Brno. The main subject of this thesis is a modern multifunctional arena with a capacity of 9 800, which is a part of the complex. The multifunctional arena is located alongside the main composition axis, which stretches from West to East through the Rybníček street to the football stadium. The arena contains dressing rooms for the ice hockey home team and visiting team as well as the youth ice hockey teams. The arena can serve multiple purposes and can be used for other sport and cultural events and as a result it also contains backstage areas and large storage rooms.

This study was conduct as a candidate thesis at Jönköping’s School of Engineering. The purpose of the study was to examine how the light zone of façade lighting on a historical building is perceived in correlation to the cityscape. Historical buildings are an important part of the cityscape and connect the identity of the city, the cultural heritage, and the history of the building to the inhabitants. However, currently there is little published research within the area perception of façade lighting. The study is conducted as three case studies on the buildings: Rådhuset (the townhall) in Jönköping, Grand Hotel in Stockholm, and the Stadshuset (City hall) in Gothenburg.  The case studies used qualitative observational methods (Lynch /Branzell, PERCIFAL & FOG). To be able to compare the different objects a new method was developed by the authors, named “FOG”. FOG stands for the English word fog.  The new method is based on methods established by Lynch, Branzell, Cullen, and the optical scale. Our results indicate that the new method FOG is suitable to use when planning for façade lighting on existing facades, historical or not. FOG also have the potential to be used on other objects than facades when evaluating or working with the cityscape. Historical buildings façade suitability for façade lighting is based on its ornamentation and correlation with the urban space. Lighting on historical building façades increases the accessibility of the area and the perception of exclusiveness of the area. / Studien genomfördes som ett examensarbete vid Jönköpings Tekniska högskola. Syftet med studien är att undersöka hur ljusrum upplevs i samband med historiska fasader och stadsrummet.  Historiska byggnader är en viktig del av stadsrummet samt stadens identitet, kulturarv och historia. I dagsläget finns nästintill ingen tidigare forskning publicerad på upplevelsen av fasadbelysning. Studien genomfördes som tre fallstudier på platserna: rådhuset i Jönköping, Grand hotell i Stockholm och stadshuset i Göteborg med kvalitativa observationsmodeller (Lynch / Branzell, PERCIFAL & FOG). För att kunna jämföra de olika objekten har författarna tagit fram en egen metod kallad ”FOG”. FOG kommer från det engelska ordet dimma. FOG grundar sig i metoderna Lynch, Branzell, Cullen och optisk skala. Studien visar att FOG kan användas vid planering och som observations metod av fasadbelysning av en befintlig byggnad. FOG har även potential att kunna användas på andra objekt och för att stödja arbete med stadsgestaltning. En historisk fasads lämplighet för belysning påverkas av fasadens ornamentering och relation till stadsrummet. Resultaten från studien visar att belysning på historiska fasader ökar tillgängligheten av platsen, samt ökar upplevelsen av exklusivitet.

Cette thèse s'inscrit dans la lignée des travaux sur la prédiction du champ électromagnétique réfléchi par les bâtiments en milieu urbain. Nous avons développé une méthode de prédiction basée sur la Surface Équivalente Radar (SER) pour le traitement spécifique des bâtiments situés en zone lointaine. Contrairement aux méthodes classiques de lancer et le tracé de rayons où les réflexions sont traitées rayons par rayons, notre approche utilise la SER global d'un ensemble de bâtiments pour décrire la réflectivité des scènes. Le champ électrique est ensuite reconstruit au point de réception à partir de cette SER. La méthode de calcul est analytique et essentiellement basée sur la combinaison de l'optique géométrique (OG) et du calcul de l'intégrale de Kirchhoff-Huygens. Les interactions multiples de l'onde entre les bâtiments sont également prises en compte dans le modèle proposé. Les résultats obtenus en termes de précision de prédiction dans les directions spéculaires et non-spéculaires sont très satisfaisants. Les temps de calcul n'excédent pas 5 secondes pour les scénarios les plus complexes simulés ; ils permettent ainsi de réduire les temps de calcul et de surmonter les contraintes en place mémoire lors de l'étude d'une scène urbaine. Dans une seconde étude, l'influence des irrégularités des façades sur le champ électromagnétique diffracté a été évaluée. Nous utilisons la méthode des moments (MoM) bidimensionnelles (2D) pour résoudre de façon rigoureuse le problème de diffraction lié à trois types de façades : façade plane, façade corruguée et façade avec des balcons. A partir de la distribution du champ diffracté en zone proche et des diagrammes de rayonnement des façades en zone lointaine, nous décrivons les différents mécanismes de diffraction qui s'y produisent et les directions de réflexion prépondérantes sont données pour chacune des façades. Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet ANR OP2H (Outil de Prédiction par navigation Hiérarchique et Homogénéisation de matériaux) / The motivation of this dissertation is to propose an efficient approach for the prediction of the electromagnetic field scattered from a set of buildings in urban area. Unlike the ray tracing and ray lanching methods where the reflection mechanics are treated building by building, the proposed approach uses the radar cross section (RCS) as a global quantity to describe the reflection by a set of buildings and to predict the scattered field at the receiver position. An analytical expression is obtained to model building scattering using the vector form of Kirchhoff-Huygens integral and the geometrical optics (GO) method, and the multiple reflections between building facades are taken into account. The model is applied on various buildings configurations and accurate results are obtained in the predominant scattering directions with simulation times inferior to five seconds for the most complex scenarios. Since our approach is compatible to the classical methods based on ray techniques or the radiation of surface currents, it can be useful to accelerate the existing softwares. The second part of this thesis is devoted to the study of the influence of building facade irregularities such as balconies. As the complexity of these facades is incompatible with the use of asymptotic methods, the rigorous method of moments (MoM) has been chosen to determine the scattered field from these façades. The field distribution in the near zone of the facades as well as the radiation patterns in the far zone have been considered. It appears that single and second order reflections are the main scattering mechanisms for these facades. We also show that from a certain distance from the facade, the corrugated facade can be used as a simplified equivalent model for the facade with balconies. This thesis is supported by the French ANR project OP2H

Buildings and public infrastructures are crucial to our societies in that they provide habitations, workplaces, commodities and services indispensible to our daily life. As vital parts of facility management, operations and maintenance (O&M) ensure a facility to continuously function as intended, which take up the longest time in a facility’s life cycle and demand great expense. Therefore, computers and information technology have been actively adopted to automate traditional maintenance methods and processes, making O&M faster and more reliable. Augmented reality (AR) offers a new approach towards human-computer interaction through directly displaying information related to real objects that people are currently perceiving. People’s sensory perceptions are enhanced (augmented) with information of interest naturally without deliberately turning to computers. Hence, AR has been proved to be able to further improve O&M task performance. The research motif of this thesis is user evaluations of AR applications in the context of facility maintenance. The studies look into invisible target designation tasks assisted by developed AR tools in both indoor and outdoor scenarios. The focus is to examine user task performance, which is influenced by both AR system performance and human perceptive, cognitive and motoric factors. Target designation tasks for facility maintenance entail a visualization-interaction dilemma. Two AR systems built upon consumer-level hand-held devices using an off-the-shelf AR software development toolkit are evaluated indoors with two disparate solutions to the dilemma – remote laser pointing and the third person perspective (TPP). In the study with remote laser pointing, the parallax effect associated with AR “X-ray vision” visualization is also an emphasis. A third hand-held AR system developed in this thesis overlays infrared information on façade video, which is evaluated outdoors. Since in an outdoor environment marker-based tracking is less desirable, an infrared/visible image registration method is developed and adopted by the system to align infrared information correctly with the façade in the video. This system relies on the TPP to overcome the aforementioned dilemma.

No Brasil, a quase totalidade dos edifícios habitacionais empregam revestimentos de argamassa em suas fachadas. Este revestimento vem passando por alterações significativas ao longo do tempo, dentre as quais se destaca a substituição do lançamento manual de argamassas pela projeção, por meio de equipamentos mecânicos, em especial a aplicação mecanizada contínua, com bombas helicoidais. Acredita-se que este sistema, por possibilitar o fluxo contínuo na etapa de aplicação e promover a diminuição da interferência das habilidades dos operários durante a execução, permite alcançar maior produtividade e melhorar a qualidade dos revestimentos, mas as diferentes técnicas de execução empregadas para a produção dos revestimentos de argamassa aplicados com projeção mecânica contínua ainda não foram avaliadas sistemicamente quanto à sua interferência no comportamento destes revestimentos. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência de algumas variáveis empregadas na execução dos revestimentos de fachada de argamassa aplicados com projeção mecânica contínua, no seu comportamento, mais especificamente na adesão inicial, fissuração e aderência. Estas variáveis foram selecionadas através de um levantamento bibliográfico e aplicadas a um estudo experimental, no qual foram executados vinte e sete painéis de revestimento, para verificação da influência das variáveis no comportamento destes revestimentos. Ao final, foram apresentados e avaliados os resultados obtidos, por meio de análises qualitativas (adesão inicial e fissuração) e quantitativas (no caso de resistência de aderência). Os resultados obtidos permitiram concluir que, apesar de haver um acréscimo significativo da resistência de aderência à tração com a projeção mecânica contínua da argamassa, em comparação à aplicação manual, o teor de água das argamassas, associado à condição de umidade do substrato e ao tempo entre demãos, e as técnicas de acabamento da superfície do revestimento podem influenciar significativamente o comportamento dos revestimentos, aumentando ou diminuindo a resistência de aderência. / In Brazil, almost all residential buildings make use of exterior cement-based rendering. This rendering has been going through significant changes over time, among which the substitution of hand application of the mortar by mechanical methods of application, in particular the wet spraying method using rotor type machines. It is believed that this system, by allowing the continuous flow in the application step and reducing user skill interference, promotes greater productivity and helps to increase the quality of the rendering, but the different execution techniques employed in its production still havent been systematically evaluated regarding their interference in the renderings behavior. Hence, the objective of this study is to evaluate the influence of some variables related to the execution techniques of exterior cement-based rendering applied with the wet spraying method using rotor type machines on their behavior, more specifically on initial bonding, cracking and adhesion. These variables were selected through bibliographic data gathering, and then applied to an experimental study on which twenty seven rendering panels were executed for the verification of the influence of the variables on their behavior. The results were presented and evaluated by qualitative (in the case of initial bond and cracking) and quantitative analyses (in the case of adhesion). The results obtained allowed to conclude that, despite a significant increase in adhesion with the mechanical projection of the mortar compared to manual application, the water content of the mortar, associated with substrate moisture condition and time between coatings, as well as the techniques of surface finishing of the coating may affect the rendering quality by increasing or decreasing the adhesion strengths.

Afin de lutter contre l'érosion du littoral, les phénomènes de submersion marine ou d'inondation, des rechargements sédimentaires issus de sable de dragage ont été réalisés au droit d'ouvrages clés le long de la façade maritime du Grand Port Maritime de Dunkerque (GPMD). L'objectif principal de cette étude est d'analyser l'évolution de différents types de rechargements sédimentaires le long d'ouvrages présentant un intérêt stratégique : un rechargement de plage de 1,5 millions de m³ (Mm³) face à la digue des Alliés dans la station balnéaire de Malo-les-Bains et un recharchement subtidal de 3 Mm³ face à la digue du Ruytingen à l'avant-port ouest du GPMD. Des levées topographiques et bathymétriques successifs ont permis d'établir des bilans sédimentaires des zones rechargées. Bien que ces bilans soient négatifs dans les deux cas, les pertes de sédiments restent modérées, notamment concernant l'opération de la digue des Alliés dont le volume a diminué de 12,3% en un peu plus de 3 ans. Une zone d'érosion marquée a été identifiée à l'ouest, tandis qu'une partie du sable est redistribué vers l'est sous l'effet des courants de marée et de la dérive littorale comme à Malo-les-Bains où la plage à l'est du rechargement bénéficie d'un apport sableux. Le rechargement subtidal a perdu une plus grande proportion de son volume de sable que le rechargement de plage. L'analyse des forçages météo-marins a montré que l'évolution morpho-sédimentaire des rechargements dépend de leur exposition aux houles, le rechargement subtidal face à la digue du Ruytingen étant plus exposé aux houles dominantes de secteur ouest que celui de Malo-les-Bains, plus influencé par les houles de nord-est. / In order to prevent coastal erosion and marine flooding, artificial replenishments using dredged sand have been carried out in front of key coastal structures along the coast of the Grand Port Maritime de Dunkerque (GPMD). The main objective of this study is to analyse the evolution of different types of artificial replenishments along structures of strategic interest of the GPMD : a beach nourishment of 1.5 million m³ (Mm³) in front of the dike called "Digue des Alliés" in the seaside resort of Malo-les-Bains and a subtidal nourishment of 3 Mm³ in front of the "Digue du Ruytingen" in the Western Port. Successive topographic and bathymetric surveys enabled to evaluate the sediment budgets of the nourished zones. Although the sediment budgets are negative in both cases, sans losses are nevertheless moderate compared to other artificial replenishments around the world, particularly for the beach fill in front of the "Digue des Alliés" where sediment volume decreased by 12.3% over three years. Significant erosion has been identified in the western part of the nourishment site, the eroded material being partly redistributed eastward along th beach of Malo-les-Bains under the influence of tidal currents and littoral drift. The subtidal replenishment lost a higher proportion of its initial sediment volume compared to the subaerial beach replenishment. Analysis of hydro-meteorological forcing showed that the morpho-sedimentary evolution of each operation strongly depends on their wave exposition, the subtidal replenishment in front of the "Digue du Ruytingen" being much more exposed to the dominant waves from W than the one in Malo-les-Bains more influenced by waves from NE.

Dans les écoulements de convection naturelle en canal, de nombreuses structures cohérentes se développent. Leur rôle dans les transferts de masse et de chaleurs reste aujourd’hui mal connu. Des études numériques basées sur des Simulations aux Grandes Echelles d’un canal vertical dont un des côtés est chauffé uniformément à flux constant ont donc été entreprises. Différentes étapes de la transition laminaire-turbulente sont identifiées et deux bandes de fréquences sont observées en proche paroi chauffée. Une méthode, basée sur la Proper Orthogonal Decomposition (POD), a aussi été utilisée et a permis une très nette séparation spatio-temporelle des modes les plus énergétiques de l’écoulement en fonction des fréquences précédemment identifiées. Il devient donc possible d’étudier la contribution de ces modes à l’écoulement. Une analyse POD des champs de vitesses expérimentaux permet l’identification de similarités avec les structures observées numériquement.Les variations du gradient de température extérieur au canal, ont été identifiées comme l’une des sources de ces différences et ont fait l’objet d’études expérimentales et numériques. Il est montré qu’un augmentation du gradient positif de température diminue le débit mais aussi déplace la transition plus bas dans le canal. Les études numériques permettent également d’étudier le cas de gradients de température faibles ou négatifs, gradients qui sont difficile à obtenir expérimentalement. Un modèle théorique de l’influence de la stratification extérieure sur le débit massique induit est aussi développé. L’accord entre les résultats prédits et les résultats expérimentaux et numériques est excellent. Ce dernier point souligne que la stratification thermique est un facteur clé dans ce type d’écoulement et que son influence est précisément quantifiée dans ce travail / In natural convective flows, complex coherent structures develop whose the role in heat and mass transfer are not well understood. A numerical study, based on Large-Eddy-Simulations of a vertical channel with one side uniformly was therefore carried out. Different stages of transitional flow development were identified numerically with two characteristic frequency bands being observed in the flow, near the heated wall. Methods derived from the Proper Orthogonal Decomposition (POD) was also used and allows the most energetic modes to be separated accordingly to two characteristic frequency bands found numerically. As result, the contribution of the two families of modes to the near wall turbulent heat transfer and velocity-temperature correlation has been evaluated. POD was also performed on experimental measurements showing similarities with the numerically observed structures.In this work, variations of the external thermal stratification have been identified as one possible source of these differences and its influence was therefore investigated experimentally and numerically. It is shown that the increase in the positive gradient of the external stratification not only decreases the mass flow rate but also displaces the transition height to a lower location in the channel. Numerical simulations also allow the study of cases of weak and negative thermal stratifications which are difficult to achieve in laboratories. A theoretical model of the influence of the external thermal stratification on the mass flow rate was also developed. There is an excellent agreement between the theoretical predictions and the experimentally and numerically obtained mass flow rates. This clearly highlights that external temperature distributions are key driving factors and their influence is accurately quantified in this work

La thèse, divisée en quatre parties (structures, pouvoirs, modèles, systèmes), propose une analyse des dynamiques spatiales sur la façade caraïbe de l'Amérique centrale de la conquête espagnole jusqu'à nos jours, en partant de l'hypothèse d'une organisation de l'espace caribéen de l'isthme centraméricain sous la forme de trois modèles territoriaux indigène (I : indio), globalisé (G : gringo et negro) et ladino (L). Les deux premières parties présentent les grandes structures de cette véritable marge parmi les marges : historiques, physiques et humaines dans une première partie la fondant comme ultime frontière, davantage en termes de pouvoirs et d'acteurs dans une seconde partie axée sur les mutations des deux derniers siècles dans les domaines culturels, économiques et politiques. Les trois modèles territoriaux proposés dans la troisième partie, idéal-types récurrents et spécifiques à la façade caraïbe, sont élaborés pour chacun en fonction de leurs structures internes, externes, et de leurs évolutions spatio-temporelles depuis cinq siècles. La dernière partie, consacrée aux systèmes territoriaux, s'attache à valider les hypothèses théoriques par trois études de cas concrets : la première rendant compte des devenirs des zones refuges indigènes sur la frontière méridionale entre Belize et le Guatemala, la seconde traitant de l'archipel touristique de Bocas del Toro, au Panamá, emblématique de la succession des territoires globalisés sur les espaces insulaires, la dernière évoquant l'Atlantique costaricien, interface ladino symptomatique des processus d'incorporation des façades caraïbes aux Etats nationaux dans la seconde partie du 20ème siècle.