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Liens du sujet de thèse avec les activités de l’unité de recherche d’accueil

Ce sujet s'inscrit dans la droite ligne de plusieurs thèses soutenues au LMGC et plus particulièrement dans l'axe Structures Innovantes de l’équipe SIGECO. Ces travaux ont conféré à l’équipe une expertise internationale dans le domaine des structures spatiales légères et autocontraintes, connues sous le nom de systèmes de tenségrité. Suite à la publication de deux brevets en 2019 sur un concept innovant de structure déployable, ce sujet doit accompagner la montée en TRL engagée par une première thèse et s’inscrit désormais dans les deux autres thématiques de l’équipe. En effet, de par leur intérêt sociétal (l’accès à la mer pour tous) et par l’étude de l’interaction sol-structure, ce sont désormais les axes Ecoconstruction et Géomatériaux de SIGECO qui sont également mis à contribution pour le développement du concept.

Présentation scientifique du projet de recherche

À ce jour, la mer est encore inaccessible en toute autonomie aux personnes à mobilité réduite et un accompagnant est toujours nécessaire pour entrer dans l’eau. Pour répondre à cet enjeu sociétal, l’équipe SIGECO du LMGC, en collaboration avec un groupe d’architectes et de psychologues motriciens développe actuellement le projet "Pozeia". Celui-ci vise à l’inclusion, en équipant les bords de mer de plateformes d’accès en toute autonomie respectant l’esthétique et l’identité du lieu, sa qualité environnementale, la sécurité, la viabilité économique et sociale et enfin la règlementation en vigueur du littoral. Le principe structural des plateformes d’accès au-dessus de la mer est basé sur les systèmes de tenségrité à double nappe et notamment un concept de grille plane pliable. Une série d’études de faisabilité ont été menées antérieurement au Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (LMGC) avec le soutien de la SATT AxLR, Nîmes Métropole, la Région Occitanie et en lien avec le Département Génie Civil de l’IUT de Nîmes. Grâce à leur géométrie variable, les modules structuraux offrent une multitude de possibilités d’assemblage pour la formation de plateformes de configurations quelconques, le tout étant facilement montable, démontable et stockable. Suite à une première thèse en appui du projet, un démonstrateur à échelle réelle a été construit, ce qui a permis d’en valider la conception, le principe de pliage, la modularité et de mener des tests d’implantation en site marin. Plusieurs verrous technologiques demandent néanmoins à être levés pour une application industrielle et concernent la durabilité et les interfaces.

Comme toute structure exposée à un environnement maritime, les matériaux peuvent subir de fortes dégradations qui pourraient affecter la durabilité des systèmes mis en place. L’impact doit être évalué à la fois sur les éléments de la structure porteuse, avec une optimisation dans le choix du matériau, mais aussi sur le platelage qui est la surface d’évolution des usagers. L’utilisation de bois ou de matériaux composites innovants doit permettre d’assurer le rôle structurel assigné dans les études précédentes, tout en assurant une bonne durabilité et un confort optimal, avec notamment une surface antidérapante pour des questions de sécurité. D’autre part, la technologie actuellement envisagée pour fixer au sol ces structures en milieu marin repose sur des vis à sable. Le retour d’expérience des premiers essais effectués montre le besoin de développer des outils et des méthodes de mise en place et de réglage plus simples pour les opérateurs, en cherchant à optimiser les dimensions et le poids de ces vis, tout en garantissant une implantation géométrique fiable. Il est primordial de déterminer quels paramètres sont à prendre en considération pour le dimensionnement des ancrages, la précision attendue dans leur positionnement et comment concevoir une interface permettant de compenser les tolérances de positionnement de ces appuis. Une étude de leur capacité portante en fonction de différents facteurs (dimensions, type de sol, orientation des actions appliquée) devra être menée pour assurer la pertinence de la solution. Des essais à échelle réduite pourront être proposés afin d'évaluer les paramètres influant sur la résistance (géométrie de la vis, profondeur d'ancrage, etc.). Le positionnement des vis au moment de leur enfoncement dans le sable conditionne également une liaison correcte entre les nœuds de la structure et la tête des vis. Une réflexion doit être menée sur la procédure de mise en place des appuis (ordonnancement) et des solutions technologiques développées pour aider les opérateurs dans la phase d'enfoncement des vis (manœuvrabilité et guidage). De plus, en fonction de la précision de positionnement des appuis, un dispositif d'interfaçage doit permettre la liaison entre les supports et la grille de tenségrité. La conception et le dimensionnement de dispositifs de correction pourront être proposés, avec prise en compte éventuelle de différentes tolérances de positionnement initiales. Enfin, comme le système déployé doit permettre la mise à l’eau de personnes à mobilité réduite en toute autonomie, un ascenseur autonome a été développé en parallèle aux éléments structuraux. L’arrimage de cet équipement et l’effet sur la structure porteuse doivent être évalués pour offrir ainsi une solution complète d’accès à la mer pour tous.

Références :

- Brevet : Assembly of Foldable Tensegrity Modules, F. Jamin, J. Quirant, J. Averseng, S. Devic, WO 2017 /194775.

- Article : Deployable double layer tensegrity grid platforms for sea accessibility, I. Hrazmi, J. Averseng, J. Quirant, F. Jamin, Engineering Structures, 2021.

Directeurs de thèse : Jérôme Quirant et Julien Averseng

jerome.quirant@umontpellier.fr ; julien.averseng@umontpellier.fr

Candidatures sur https://www.adum.fr/ avant le 18 mai