Tragwerke
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Panneaux porteurs en matériaux composites

Le progrès dans la construction était toujours fortement lié aux nouveaux matériaux et éléments de construction. Les matériaux composites se distinguent des autres matériaux par
- leur poids très léger,
- une résistance élevée par rapport à leur poids propre,
- un comportement orthotrope (non isotrope).
Le potentiel de ce matériau assez nouveau est loin d'être exploité pour des éléments porteurs. Les matériaux composites sont régulièrement traités comme matériau parfaitement élastique. Dans le cas des panneaux élancés, chargés en effort tranchant dans leur plan (cloison), il faut considérer des problèmes de stabilité. Le dimensionnement des cloisons composites est basé sur un comportement élastique pour la détermination de la charge critique de flambage.
Cependant, on peut imaginer que ces panneaux auront aussi une résistance postcritique comme les panneaux métalliques, car la formation d'une bielle de traction est possible après le flambage de zones comprimées du panneau. Au contraire des panneaux métalliques, cette résistance postcritique est seulement déterminée par la géométrie du panneau, pas par un comportement plastique du matériau. La résistance et la rigidité de cette bielle de traction dépend du matériau composite orthotrope, mais aussi des connexions de celui-ci avec le sous-système. Les sous-systèmes sont normalement des cadres, soit métalliques, soit composites, donc formant des éléments porteurs mixtes. Pour les connexions des profilés composites, des connexions boulonnées et collées sont souvent appliquées ; des connexions rivetées (avec `blind rivets' / rivets `aveugles', p.ex. POP®-rivets) n'ont pas encore étés analysées, même s'ils offrent une option simple et économique pour l'exécution sur site.
À présent, le comportement postcritique n'est pas considéré dans le dimensionnement de ces panneaux composites; on ne dispose pas des équations de dimensionnement afin de considérer cet effet favorable. Ce type d'élément porteur n'est donc pas économiquement compétitif, car le potentiel du système ne peut pas être exploité totalement. Ce nouveau type d'élément porteur permettra des nouvelles structures avec un poids propre réduit. Dû à la possibilité de teindre les panneaux composites et qu'ils sont translucides, ce type d'élément porteur de nouveau aspect sera bien reçu par les architectes innovantes, regardant les développements actuels dans l'architecture. Ces panneaux peuvent même servir comme renforcement des cadres existantes, formant des panneaux mixtes. Néanmoins, il faut développer les bases de dimensionnement et les détails constructifs appropriés pour l'application pratique de ces panneaux porteurs.
Les matériaux composite dans un nouvel élément porteur et la possibilité de l'application de ces panneaux dans le renforcement des cadres (métalliques) existants, situe ce projet sur un axe stratégique du RCSO GO-ACT.
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Wood-based concrete: building construction with composite elements of wood-concrete compounds and timber

This project focuses on the development of new principles for load-bearing elements made of wood or wood-based concrete. Alongside the improved static load-bearing capacity, these innovative building elements also offer economic and ecological ad-vantages (weight reduction, thermal and acoustic insulation, fire protection, heat storage, reusability as source of heat and electricity).

Background
Cement-bonded wood products are today mainly used for non-load-bearing purposes, e.g. as noise or fire protection panels. However, wood-based concrete in a new mixture could also be used in ceilings and wall elements and could thus make a contribution also to load-bearing. That said, knowledge about load-bearing elements involving wood-based concrete is still too limited for practical application to go ahead. In particular, data is lacking on the composition of wood-based concrete for specific uses, on the nature of the joints to be used, on how whole ceilings and wall elements can be planned economically and on the dimensioning methods to be applied to these elements.

Aim
The project aims to develop mixtures of lightweight concrete with different pre-treated wood components and to assess their suitability as load-bearing materials. The results will flow into a conceptual structural design of ceilings and wall elements and will be complemented by experiments with joints for the individual components. Applying dimensioning methods that have rarely been used before in wood construction, the researchers will predict the bearing capacity of entire building elements through to fracture and study it in load tests at a large scale. Practice-oriented dimensioning approaches will be derived from the results. Based on further pre-experiments and case studies, the researchers will assess other expected ad-vantages, e.g. for thermal insulation and storage, for fire and noise protection, and with regard to economic competitiveness.

Significance
Load-bearing elements containing wood-based concrete are lighter in weight and offer integrated noise and fire protection. Thanks to the high share of wood, these innovative building elements are largely based on renewable resources and provide thermal insulation and storage. They can moreover be used as source of heat and electricity after their dismantling. The dimensioning methods to be developed'so far limited to the traditional building materials steel and reinforced concrete'could make construction with wood and wood-based products more efficient and thus contribute to the appropriate use of Swiss forests and Swiss wood.
Boden und Wasser
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Ruisseau de Broye - Renens

Le ruisseau de Broye, qui traverse le milieu urbanisé de l'Ouest lausannois, est canalisé sur la majeure partie de son tracé. En raison du développement de son bassin versant, les collecteurs dans lesquels il s'écoule ne présentent plus la capacité suffisante pour absorber des pluies importantes. Des inondations ayant déjà été constatées, un projet de galerie d'évacuation des eaux fait aujourd'hui l'objet d'une étude pour laquelle l'institut iTEC de la HEIA-FR a conduit les simulations numériques du fonctionnement hydraulique.
En fonction des raccordements envisagés, cette nouvelle galerie doit permettre d'élargir le bassin versant du ruisseau de Broye et ainsi de soulager des cours d'eau voisins, qui présentent également des problèmes de capacité. Le projet prévoit le percement d'une galerie de 3 mètres de diamètre, sur une longueur d'environ 2 kilomètres, à une profondeur moyenne de 20 mètres sous terrain. Le débit de dimensionnement dépasse les 60 m3 par seconde. Cet important débit, ainsi que la hauteur de chute et les nombreux raccordements, requièrent une analyse approfondie. Afin de définir la géométrie de l'ouvrage et de valider son fonctionnement hydraulique, des modélisations numériques en trois dimensions sont nécessaires (logiciel 3D). Sous la conduite du professeur Pfister, l'équipe de l'institut iTEC a effectué une simulation numérique du fonctionnement hydraulique de chaque ouvrage particulier du projet, pour de nombreuses variantes et débits. Un des enjeux du projet est le raccordement de la galerie avec des collecteurs proches de la surface de terrain. Des puits de 10 mètres de diamètre et de 20 mètres de profondeur seront construits depuis la surface jusqu'au niveau de galerie. Ceux-ci permettront aux eaux des collecteurs de surface de rejoindre de façon contrôlée l'écoulement principal de la galerie souterraine. Il s'agit là d'ouvrages particuliers sortant du cadre standard d'application hydraulique des galeries d'évacuation.

Smart Clean City

En Suisse, plus de 30'000 substances organiques de synthèse sont utilisées couramment : que ce soit sous forme de produits pharmaceutiques, de soin corporel, d'entretien des façades ou des surfaces vertes. Elles se retrouvent fatalement dans les eaux naturelles, après avoir passé par les eaux usées ou les eaux de ruissellement. A ces dernières, s'ajoutent les substances inorganiques, souvent particulaires, issues de l'usure des infrastructures routières et des véhicules qui les empruntent. Ce cortège de micropol-luants constitue une menace pour les écosystèmes et in fine pour la santé humaine.
Si les bases légales et les aides à l'application sont prêtes pour traiter cette problématique, les solutions techniques sont encore en cours de développement.
Le projet SMart Clean Cities (SMACC) tend à répondre à ce manque en proposant des solutions techniques, tout en intégrant les contraintes rencontrées dans le tissu urbain : manque de place, ilots de chaleur, difficulté de gestion des déchets. L'élément clé des développements proposés est le biochar (matière organique pyrolysée) créé à partir de déchets verts urbains, non valorisés dans une autre filière. Le biochar représente un analogue aux charbons activés importés pour le traitement des polluants. Il est connu pour sa forte réactivité de surface et sa grande porosité. Il répond à la nécessité de gestion des micropolluants, mis en oeuvre en STEP ou dans des structures filtrantes. Ces dernières, insérées dans du mobilier urbain au design étudié, et végétalisées, offrent des services supplémentaires comme par exemple l'ornementation et la régulation de la température. L'espace urbain si rare et si cher se voit ainsi valorisé sous différentes facettes.
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