L’INSA Rennes est la plus importante école publique d’ingénieurs de Bretagne. 2040 étudiants et apprentis y sont accueillis. Plus de 340 ingénieurs, 60 étudiants de masters et 40 docteurs y sont diplômés par an. Composé de 9 départements d’enseignement, dont 7 de spécialités d’ingénieurs et 1 par apprentissage, et tutelle de 6 laboratoires de recherche, l’INSA emploie environ 540 agents publics (enseignants chercheurs, enseignants, BIATSS) et plus de 70 vacataires venant des entreprises.
Les recherches menées au sein du Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique (LGCGM) abordent des problèmes liés à la construction des ouvrages et au comportement des sols, des matériaux et des structures. Son activité est structurée en 6 axes thématiques : https://lgcgm.fr/
Le secteur de la construction connaît une transition profonde vers des pratiques plus durables et circulaires. La production de béton conventionnel demeure l’un des principaux contributeurs aux émissions mondiales de CO₂, tandis que les déchets de construction et de démolition constituent le plus important flux de déchets en Europe. Des solutions innovantes sont donc nécessaires pour réduire l’impact environnemental des structures en béton tout en favorisant la réutilisation des matériaux existants.
Ce projet de doctorat porte sur le développement et l’évaluation structurelle du béton de gravats recyclés, un matériau de construction émergent produit en incorporant directement de gros blocs de béton récupérés issus de structures démolies dans du béton frais. Contrairement aux méthodes de recyclage conventionnelles, qui nécessitent un concassage et un traitement importants, cette approche réduit considérablement la consommation d’énergie et préserve la valeur des matériaux existants.
Bien que prometteuse d’un point de vue environnemental, l’incorporation de gros morceaux de gravats de béton introduit une structure interne fortement hétérogène, susceptible d’affecter des mécanismes structurels essentiels tels que l’ancrage des armatures, le comportement d’adhérence, la fissuration et la résistance à la flexion. Une compréhension scientifique approfondie de ces phénomènes est nécessaire avant que le béton de gravats recyclés puisse être mis en œuvre en toute sécurité dans des applications structurelles.
La recherche proposée vise à étudier le comportement d’éléments en béton de gravats recyclés armé au moyen d’une combinaison d’essais expérimentaux, de modélisation numérique avancée et de développements analytiques.
Objectifs de recherche
L’objectif principal du projet de doctorat est d’évaluer l’aptitude du béton de gravats recyclés aux applications structurelles en béton armé.
Pour atteindre cet objectif principal, les objectifs spécifiques suivants sont définis :
Comprendre les mécanismes d’adhérence entre les armatures et le béton de gravats recyclés ;
Quantifier l’influence des caractéristiques des gravats sur la performance structurelle ;
Développer des modèles numériques avancés capables de reproduire le comportement structurel local et global ;
Étudier la réponse en flexion des poutres en béton de gravats recyclés armé ;
Développer des modèles analytiques prédictifs et des recommandations de dimensionnement pour l’ingénierie.
Programme scientifique
Le projet de doctorat suivra le programme scientifique suivant :
Étude expérimentale de l’ancrage des armatures :
Concevoir et réaliser des d’ancrage sur des éprouvettes en béton de gravats recyclés armé ;
Étudier l’influence des gravats de béton recyclé (taux de substitution, taille) ;
Caractériser la résistance d’adhérence, le comportement adhérence-glissement et les mécanismes de rupture ;
Quantifier la variabilité et la fiabilité de la performance d’adhérence.
Modélisation numérique avancée :
Développer un modèle aux éléments finis tridimensionnel non linéaire des essais d’ancrage ;
Simuler la fissuration, l’évolution de l’endommagement et les mécanismes d’adhérence-glissement ;
Valider le modèle numérique à partir des résultats expérimentaux.
Étude paramétrique :
Réaliser des simulations numériques étendues à l’aide du modèle validé ;
Identifier les principaux paramètres géométriques et mécaniques qui régissent le comportement d’adhérence ;
Établir les configurations de matériaux optimales pour les applications structurelles.
Essais structurels sur des poutres en béton de gravats recyclés armé :
Concevoir et réaliser des essais de flexion quatre points sur des poutres en béton armé ;
Étudier la rigidité, le comportement à la fissuration, la ductilité et la capacité portante ultime ;
Analyser les modes de rupture structurelle et les mécanismes de transfert de charge.
Modèles analytiques et recommandations de dimensionnement :
Développer des modèles analytiques pour prédire la résistance d’adhérence ;
Comparer les prédictions analytiques aux résultats expérimentaux et numériques ;
Établir des recommandations de dimensionnement pour les applications d’ingénierie ;
Contribuer à l’intégration future du béton de gravats recyclés dans la pratique du dimensionnement structurel.
Les candidats doivent être titulaires d’un diplôme de master (ou équivalent) en génie civil, génie des structures, génie mécanique, mécanique des structures, génie des matériaux ou dans un domaine étroitement lié.
Le candidat idéal devra démontrer :
De solides connaissances en mécanique des structures, en structures en béton armé et en matériaux de construction ;
Un intérêt à la fois pour la recherche expérimentale et la modélisation numérique avancée ;
Une connaissance des méthodes aux éléments finis et de l’analyse structurelle ;
Une expérience des logiciels de simulation numérique tels qu’Abaqus, LS-DYNA, ANSYS ;
Des compétences en programmation (par ex. Python, MATLAB, Fortran ou similaire) constituent un atout ;
De solides capacités d’analyse et d’esprit critique ;
D’excellentes compétences en organisation et en résolution de problèmes ;
De la rigueur scientifique et un souci du détail dans les activités de recherche ;
De solides compétences en communication écrite et orale en anglais ;
La connaissance du français est un avantage mais n’est pas exigée.
Les candidatures et demandes de renseignements doivent être adressées à :
1. Prof. Hugues SOMJA
Laboratoire de Génie Civil et de Génie Mécanique (LGCGM)
INSA Rennes, France
Email: [email protected]
2. Dr. Piseth HENG
Laboratoire de Génie Civil et de Génie Mécanique (LGCGM)
INSA Rennes, France
Email: [email protected]
