Analyse du comportement mécanique de l'interface entre un enduit d'isolation thermique innovant et son support structurel

Analysis of the mechanical behaviour of the interface between an innovative thermal insulating coating and its structural substrate

• Auteur / Autrice : Mathieu Eymard
• Direction : Pascal Perrotin, Jean-Patrick Plassiard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil et sciences de l’habitat
• Date : Soutenance le 02/12/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et ingénierie des systèmes, de l'environnement et des organisations (Chambéry ; 2007-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'optimisation de la conception et ingénierie de l'environnement (Le-Bourget-du-Lac, Savoie)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Vacher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mylène Devaux, Stéphane Le Fay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Gatuingt, Christophe Petit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logement -- Réhabilitation

Mots clés libres

Structure

Thermique

Enduit

Structure

Thermics

Coating

Résumé

Les recherches effectuées au cours de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet FUI Parex-IT (PARement EXtérieur pour l'Isolation Thermique). Le but de ce projet est de développer un enduit d'isolation thermique par l'extérieur à fort pouvoir isolant pour la réhabilitation. Plus particulièrement, ces travaux concernent la caractérisation mécanique de l'accroche de cet enduit avec son support structurel. Celui-ci est appliqué par projection directe d'une couche de 4 cm d'épaisseur. En considérant un mur enduit, soumis à des sollicitations horizontales telles que le vent ou le séisme, ce type de mise en place implique une transmission d'efforts de la structure vers l'enduit isolant par l'interface entre les deux matériaux. La résistance de cette interface est donc considérée ici comme la zone critique pour une bonne pérennité du complexe. Parallèlement, une étude équivalente a été menée sur un enduit de finition classique, à titre comparatif. Deux échelles ont été prises en compte pour l'étude du comportement de cette interface. Une première à l'échelle locale dont l'objectif est de déterminer un critère de rupture de cette interface. Celle-ci a donc été soumise, expérimentalement, à différents états de contraintes entraînant sa rupture. Cependant, les différences importantes de propriétés mécaniques entre cet enduit et son support sont susceptibles, d'après la bibliographie, de provoquer des concentrations de contraintes du point de vue expérimental. Une analyse numérique a donc été réalisée afin de quantifier les écarts obtenus entre les critères expérimentaux et numériques, pour les deux matériaux testés. A l'échelle d'un mur, l'analyse s'est portée sur une maçonnerie soumise à des sollicitations de cisaillement dans son plan. L'objectif étant tout d'abord d'étudier le comportement d'un mur enduit, et de le comparer à une maçonnerie nue, de référence. Dans un deuxième temps, la pertinence des critères des interfaces support-enduits obtenus à l'échelle locale a été étudiée d'après une étude numérique. Les analyses par corrélation d'images numériques ont, de manière générale, permis de comparer les comportements expérimentaux et numériques pour faciliter la validation des modèles proposés.

This thesis takes part of the FUI project PAREX-IT (PARement EXtérieur pour l'Isolation Thermique). Its main purpose is to develop an efficient insulating coating from the outside, for refurbishment. More particularly, this work investigates the mechanical bond behaviour between this solution and its structural substrate. This thermal insulation is 4 cm thick and pneumatically placed. Considering a coated wall, solicited by wind or seismic loads, this configuration implies a load transfer from the structure to the insulating coating, through the interface between those two materials. The interfacial strength is though considered here as the critical area for a good sustainability of this complex. Meanwhile an equivalent study has been made on a more classical coating, by comparison. Two different scales have been studied. First, a local scale study to determine a failure criterion of this interface, which have been solicited in different states of stresses provoking its failure. However, the important differences of mechanical properties between the tested coatings and the mechanical support can, according to bibliography, provoke stress concentration. A numerical analysis has been conducted to quantify their influence on the parameters of the experimental criterion, for the two tested coatings. At a wall scale, a masonry submitted to shear loads was studied. The objective was to compare the behaviour between a coated wall and an uncoated one, considered as reference. In a second time, a numerical study was performed to confirm the criteria obtained at the local scale. Image correlation has been used to compare the experimental and numerical behaviours to facilitate modelling validation.