Un système d'Isolation Thermique par l'Extérieur (ITE) des bâtiments est un composite complexe constitué de plusieurs couches de matériaux ayant un grand contraste de propriétés physiques : plaque isolante, enduit renforcée par une armature en fibres de verre, enduit de décoration et de protection, etc. Les sollicitations environnementales et mécaniques que subit le système au cours de son cycle de vie conduisent à un état de contraintes différentes selon les différentes couches constituant le système. Cet état de contraintes est responsable du développement de désordres (fissures et décohésion) dans la couche de mortier de protection. Ces désordres ont un impact direct sur la durabilité du système dans son ensemble. L'objectif de cette thèse est ainsi de comprendre le comportement mécanique d'un système ITE dans son ensemble en nous focalisant sur la couche de mortier en tant que composant clef de la durabilité du système. Les mortiers ITE ont une formulation spécifique dont les propriétés physiques et mécaniques sont adaptées aux exigences du système complet. Généralement, un mortier ITE est d'origine minérale et modifié avec des polymères afin d'améliorer sa souplesse et son adhérence sur le support d'application. Nous avons considéré divers paramètres de formulation, toutefois, le cœur de cette étude concerne l'influence des poudres de polymère redispersable (PPR) sur le comportement mécanique d'un mortier ITE. Ces PPR sont utilisés dans la pratique principalement pour leurs propriétés plastifiantes et d'adhérence, mais ils ont également un impact sur la porosité du matériau, d'où l'intérêt d'utiliser la tomographie pour quantifier cet effet. Pour caractériser l'impact des PPR sur les propriétés mécaniques, nous avons utilisé l'essai de fendage. Les essais mécaniques sont couplés avec de l'imagerie optique en surface et tomographique en volume. Cela nous a permis de caractériser aussi bien les champs de déformation surfaciques que les modes d'endommagement en surface et en volume. Le technique de corrélation d'images numériques a été exploitée pour effectuer des études quantitatives. A l'échelle du système ITE, les outils mécaniques expérimentaux sont inexistants dans la littérature. Grâce à des essais innovants de flexion 3-points jusqu'à rupture sur des échantillons d'un système d'ITE, nous avons pu considérer le comportement mécanique du système dans son ensemble (isolant-enduit). Nous avons ainsi constaté un comportement de type "système" et non de type "matériau". Nous avons dans un premier temps mis en évidence l'impact significatif du type de revêtement de finition sur la réponse mécanique du système. Le comportement en volume (3D) a été également étudié à l'aide d'essais in-situ sous tomographe suivi d'une analyse de la cinématique par corrélation d'images volumiques. Nous avons notamment mis en évidence le rôle de l'armature dans la propagation de fissures dans le cœur du système. Enfin, nous avons proposé les premières tentatives de mise au point d'un essai à l'anneau multicouche permettant de générer des contraintes thermomécaniques pour qualifier les systèmes ITE. / Nowadays ETICS (External Thermal Insulation Composite System) are largely used to improve the energy efficiency of both new and existing buildings. They are complex structures composed of several layers characterized by different physical properties. Typical ETICS components are adhesive, thermal insulation material, reinforced basecoat (reinforcing glass fiber mesh embedded in it), finishing coat and/or decorative coat, and accessories, etc. During its lifecycle the system is meant to experience several environmental solicitations, including chemical, thermal and mechanical stresses. Each layer of an ETICS has a different response to these stresses, which may lead to development of disorders such as cracking or debonding in the finishing layer. These disorders have a direct impact on the durability of ETICS implementation. The main goal of this thesis is to investigate the mechanical behavior of ETICS. We focus in particular on the behavior of the basecoat, which is a key component for durability.Finishing coats of ETICS are specifically mix-designed to fulfill several requirements for the whole system. Generally, it is composed of a mineral mortar with additives, as polymers and fibers, to improve flexibility and grip on the final support. We considered various formulation parameters; however, the main focus of this study is on the impact of redispersible polymer powders (RPP) on the mechanical behavior of these ETICS mortars. Addition of RPP significantly increases the deformability and adhesion properties of the material. RPP also impacts the porosity of the material. Tomography is especially suitable for quantifying this impact. In order to characterize the impact of PPR on the mechanical properties, we used a splitting test. The mechanical tests are coupled with optical imaging and 3D computed microtomography (CT). This allowed characterizing the 2D deformation as well as the superficial and volume damage mechanisms. The Digital Image Correlation (DIC) technique has been exploited to perform quantitative studies.To the best of our knowledge studies of the mechanical behavior of ETICS as a system has never been reported in the literature. In the present investigation 3-point flexural tests have been developed to deal with the mechanical behavior, including damage, of ETICS samples. The tested samples comprise both the isolating system and the different mortar layers. We in particular demonstrated the significant impact of the properties of the finishing layer on the mechanical response of the system. The behavior in volume (3D) was also considered through in situ flexural tests performed within a Tomograph. CT images were used to determine the 3D deformation field using the volumetric image correlation technique. In particular, we highlighted the role of the reinforcement mesh in the propagation of cracks inside the system. Finally, we present the first attempts to implement a simple test based on a multilayer ring that generates thermo-mechanical stresses, which may be used to qualify the durability of ETICS.

Digital image correlation techniques (DICT), a non-contact deformation measuring technique based on gray value digital images, have become increasingly used over the last years. By using the DIC technique during a tensile test, the deformation behavior of different engineering material under an applied load can be determined and analyzed. Digital images, acquired from a tensile test, can be correlated by using DICT software and from that the local or global mechanical properties can be calculated. The local or global mechanical properties determination of a flat test specimens are based on the displacements or changes in a previous stochastic sprayed or natural pattern. The used material for this purpose is cast silicon (Si) based aluminium (Al) component, designated as AlSi7Mg0.3 (Anticorodal-78 dv). The hypoeutectic Al- Si alloy is widely applicable for engine constructions, vehicle and aerospace constructions, shipbuilding, electrical engineering and constructions for food industry. There are many microstructural parameters in a binary system Al- Si alloys, which the mechanical properties can be depended on, for instance phase distribution, Secondary Dendrite Arm Spacing (SDAS), morphology of Si particles (Roundness) and microscopic defects or pores. All these parameters can contribute to enhance the proper mechanical performance (e.g. Strength and ductility) in the Al-Si cast components.

Les structures en maçonnerie représentent une proportion importante des maisons individuelles et sont plus vulnérables notamment lorsqu'elles sont soumises à des mouvements de terrain. Pour faire face aux conséquences de ce problème, une plate-forme d'essais a été développée pour simuler des mouvements de terrain et leur effet sur des modèles de structure en surface. Ce travail de thèse s'appuie sur un modèle physique réduit et développe des méthodes d'évaluation des dommages des structures maçonnées à l'aide de l'expérimentation physique. Dans un premier temps, un modèle physique à échelle réduite sous gravité terrestre (1g) a été conçu pour reproduire ce phénomène. Ce modèle d'interaction sol-fondation-maçonnerie est à l'échelle de 1/40. Le sol analogique est constitué d'un sable de Fontainebleau. La fondation de la structure est fabriquée à partir de silicone liquide, et les murs en maçonnerie sont constitués de petits blocs en bois. Pour mesurer les champs de déplacement du sol et de la structure, une technique de corrélation d'images numériques (DIC) est utilisée. Des discussions à propos de l'usage de cette technique lors de la réalisation d'un essai, notamment la prise en compte des erreurs de mesures, ont été également abordées. Dans un deuxième temps, on évalue les dommages par les méthodes conventionnelles basées sur des indicateurs de dommages et des abaques. Ensuite, des nouveaux outils basés sur la technique DIC sont proposés pour réaliser une évaluation de dommages plus efficace, et plus aisée. Le premier outil se basant sur le modèle d'interaction sol-structure de Winkler permet d'identifier les modes de rupture dans la structure. Pour cela, le problème inverse de l'interaction sol-structure a été résolu et les modes de rupture du mur, basés sur les efforts internes, ont été identifiés. Ensuite, un modèle DIC-M est proposé pour reproduire les fissures dans la maçonnerie. Le point clé de ce modèle concerne les mouvements des blocs qui sont simulés par un système d'éléments distincts. Par ce moyen, la reproduction des fissures, puis l'identification et la quantification des fissures deviennent aisées. Plus précisément, un nouvel indicateur de dommages lié à la longueur des fissures permet de mieux quantifier les dommages et de cartographier les fissures. L'incertitude de mesure est déterminée par une simulation de Monte-Carlo des erreurs de déplacements. Dans un troisième temps, la performance des outils développés est évaluée au travers d'un exemple d'évaluation des dommages potentiels. Une maison individuelle en maçonnerie soumise aux mouvements de terrain a été étudiée à l'aide de l'expérimentation physique. Une campagne d'essais considérant les positions les plus sensibles par rapport à la cuvette d'affaissement est réalisée. L'évaluation du niveau de dommage a été réalisée à l'aide des mesures de déformations et des caractéristiques de fissures observées. La comparaison entre les méthodes conventionnelles et la méthode développée montre la pertinence de l'indicateur longueur des fissures, et cet indicateur peut être considéré comme un nouvel outil lors d'évaluation des dommages dans la pratique. Pour conclure, des recommandations opérationnelles ont été suggérées afin d'obtenir une meilleure estimation du niveau de dommages de la structure. / Masonry structures present a significant proportion of individual houses and are especially more vulnerable when subjected to ground movements. To deal with consequences of this problem, a test-platform has been developed in order to simulate ground movements and their effect on structure models on the surface. This thesis is based on a reduced physical model and develops damage assessment methods for masonry structures using physical modelling. Firstly, a small-scaled physical model under Earth's gravity (1g) has been developed to reproduce this phenomenon. This model of soil-foundation-masonry interaction has a scale factor of 1/40. The analogue soil consists of the Fontainebleau sand. The foundation part of the structure is made of liquid silicon and masonry walls are made from small wooden blocks. To measure displacements fields of the soil and the structure, a digital image correlation (DIC) technique is used. Discussions about the use of this technique when performing a test, especially the consideration of measurement errors, are also addressed. Secondly, we first assess the damage through conventional methods based on damage indicators and graphs. Then, new easy to use tools based on the DIC technique are proposed to carry out a more effective damage assessment. The first tool helps identify failure modes in the structure, based on the Winkler soil-structure interaction model. To do this, the inverse problem of soil-structure interaction is resolved, and the failure modes, based on internal forces, are identified. Then, a DIC-M model is proposed to reproduce the crack propagation in the masonry wall. The key point of this model consists in the simulation of the block movements in a discrete element system (DES). Consequently, cracks can appear easily, and then the crack identification and quantification become easier. More precisely, a new damage indicator related to the cumulated length of cracks allows to better quantify the damage and the cartography the cracks. The measurement uncertainty is determined by Monte-Carlo simulation. Thirdly, the performance of proposed tools is discussed through an example of assessing potential damages. An individual house in masonry subjected to ground movements was studied using physical experimentation. A test campaign related to the most sensitive positions of the structure with respect to the subsidence centre is performed. Damage assessment is conducted using deformation measurement and crack characteristics. The comparison between conventional and developed methods shows the relevance of the damage indicator related to the cumulated length of cracks, and this indicator can be considered as a new tool for damage assessment in practice. Finally, operational recommendations are suggested in order to obtain a better estimation of the damage level of the structure.

Les structures en maçonnerie représentent une proportion importante des maisons individuelles et sont plus vulnérables notamment lorsqu'elles sont soumises à des mouvements de terrain. Pour faire face aux conséquences de ce problème, une plate-forme d'essais a été développée pour simuler des mouvements de terrain et leur effet sur des modèles de structure en surface. Ce travail de thèse s'appuie sur un modèle physique réduit et développe des méthodes d'évaluation des dommages des structures maçonnées à l'aide de l'expérimentation physique. Dans un premier temps, un modèle physique à échelle réduite sous gravité terrestre (1g) a été conçu pour reproduire ce phénomène. Ce modèle d'interaction sol-fondation-maçonnerie est à l'échelle de 1/40. Le sol analogique est constitué d'un sable de Fontainebleau. La fondation de la structure est fabriquée à partir de silicone liquide, et les murs en maçonnerie sont constitués de petits blocs en bois. Pour mesurer les champs de déplacement du sol et de la structure, une technique de corrélation d'images numériques (DIC) est utilisée. Des discussions à propos de l'usage de cette technique lors de la réalisation d'un essai, notamment la prise en compte des erreurs de mesures, ont été également abordées. Dans un deuxième temps, on évalue les dommages par les méthodes conventionnelles basées sur des indicateurs de dommages et des abaques. Ensuite, des nouveaux outils basés sur la technique DIC sont proposés pour réaliser une évaluation de dommages plus efficace, et plus aisée. Le premier outil se basant sur le modèle d'interaction sol-structure de Winkler permet d'identifier les modes de rupture dans la structure. Pour cela, le problème inverse de l'interaction sol-structure a été résolu et les modes de rupture du mur, basés sur les efforts internes, ont été identifiés. Ensuite, un modèle DIC-M est proposé pour reproduire les fissures dans la maçonnerie. Le point clé de ce modèle concerne les mouvements des blocs qui sont simulés par un système d'éléments distincts. Par ce moyen, la reproduction des fissures, puis l'identification et la quantification des fissures deviennent aisées. Plus précisément, un nouvel indicateur de dommages lié à la longueur des fissures permet de mieux quantifier les dommages et de cartographier les fissures. L'incertitude de mesure est déterminée par une simulation de Monte-Carlo des erreurs de déplacements. Dans un troisième temps, la performance des outils développés est évaluée au travers d'un exemple d'évaluation des dommages potentiels. Une maison individuelle en maçonnerie soumise aux mouvements de terrain a été étudiée à l'aide de l'expérimentation physique. Une campagne d'essais considérant les positions les plus sensibles par rapport à la cuvette d'affaissement est réalisée. L'évaluation du niveau de dommage a été réalisée à l'aide des mesures de déformations et des caractéristiques de fissures observées. La comparaison entre les méthodes conventionnelles et la méthode développée montre la pertinence de l'indicateur longueur des fissures, et cet indicateur peut être considéré comme un nouvel outil lors d'évaluation des dommages dans la pratique. Pour conclure, des recommandations opérationnelles ont été suggérées afin d'obtenir une meilleure estimation du niveau de dommages de la structure. / Masonry structures present a significant proportion of individual houses and are especially more vulnerable when subjected to ground movements. To deal with consequences of this problem, a test-platform has been developed in order to simulate ground movements and their effect on structure models on the surface. This thesis is based on a reduced physical model and develops damage assessment methods for masonry structures using physical modelling. Firstly, a small-scaled physical model under Earth's gravity (1g) has been developed to reproduce this phenomenon. This model of soil-foundation-masonry interaction has a scale factor of 1/40. The analogue soil consists of the Fontainebleau sand. The foundation part of the structure is made of liquid silicon and masonry walls are made from small wooden blocks. To measure displacements fields of the soil and the structure, a digital image correlation (DIC) technique is used. Discussions about the use of this technique when performing a test, especially the consideration of measurement errors, are also addressed. Secondly, we first assess the damage through conventional methods based on damage indicators and graphs. Then, new easy to use tools based on the DIC technique are proposed to carry out a more effective damage assessment. The first tool helps identify failure modes in the structure, based on the Winkler soil-structure interaction model. To do this, the inverse problem of soil-structure interaction is resolved, and the failure modes, based on internal forces, are identified. Then, a DIC-M model is proposed to reproduce the crack propagation in the masonry wall. The key point of this model consists in the simulation of the block movements in a discrete element system (DES). Consequently, cracks can appear easily, and then the crack identification and quantification become easier. More precisely, a new damage indicator related to the cumulated length of cracks allows to better quantify the damage and the cartography the cracks. The measurement uncertainty is determined by Monte-Carlo simulation. Thirdly, the performance of proposed tools is discussed through an example of assessing potential damages. An individual house in masonry subjected to ground movements was studied using physical experimentation. A test campaign related to the most sensitive positions of the structure with respect to the subsidence centre is performed. Damage assessment is conducted using deformation measurement and crack characteristics. The comparison between conventional and developed methods shows the relevance of the damage indicator related to the cumulated length of cracks, and this indicator can be considered as a new tool for damage assessment in practice. Finally, operational recommendations are suggested in order to obtain a better estimation of the damage level of the structure.