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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI-COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

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Texte intégral

(1)

UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI

*********

Ecole Doctorale des Sciences De l’Ingénieur (ED-SDI)

*********

Master de Recherche en Génie des Matériaux et Structures

*********

Rapport de stage

Thème :

Année académique : 2015 – 2016

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI-COUCHE

BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

Présenté par :

Ghislain K. AGOSSADOU Ingénieur de conception en Génie-civil

Sous la direction de : Edmond C. ADJOVI

Professeur Titulaire, EPAC/UAC.

(2)

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

TABLE DES MATIERES

TABLE DES MATIERES ... 2

DEDICACES ... 6

REMERCIMENTS ... 7

RESUME DE L’ETUDE ... 8

LISTE DES FIGURES ... 9

LISTE DES TABLEAUX ... 13

LISTE DES SIGLES ET ACRONYMES ... 15

I- CADRE THEORIQUE ... 17

I.1- Contexte et problématique ... 17

I.1.1- Contexte ... 17

I.1.2- Problématique ... 19

I.2- Objectifs de l’étude ... 20

I.2.1- Objectif général ... 20

I.2.2- Objectifs spécifiques ... 20

I.3- Intérêt et limite de l’étude ... 21

I.3.1- Intérêt de l’étude ... 21

I.3.2- Limite de l’étude ... 21

II- Approche méthodologique ... 21

II.1- Indentification des informateurs ... 21

II.2- Outils méthodologiques utilisés ... 22

II.2.1- La recherche documentaire ... 22

II.2.2- Observations, photographies ... 22

II.2.3- Enquêtes et interviews ... 22

II.2.4- L’étape d’analyse ... 23

II.2.5- Proposition de projet ... 23

II.2.6- Difficultés rencontrées ... 23

PREMIERE PARTIE : REVUE DE LA LITTERATURE ... 25

Chapitre 1 : GENERALITES SUR LES MATERIAUX COMPOSITES ... 26

I- Les Matériaux composites ... 26

I.1- Définition ... 26

I.2- Les polymères synthétiques ... 26

I.2.1- Les thermodurcissables ... 27

I.2.2- Les thermoplastiques :... 30

I.2.3- Les élastomères ... 35

I.3- Renfort ... 35

I.4- Les adjuvants ... 36

II- Les procédés de fabrication des composites bois polymères (CBP) ... 37

II.1- L’extrusion ... 37

II.2- L’injection ... 37

II.3- La thermo-consolidation ... 38

(3)

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

III- Analyse des travaux sur les composites bois/polymères ... 39

III.1- Influence de l’essence de bois ... 40

III.2- L’influence de la température de fonte ... 40

III.3- L’influence de la morphologie du renfort ... 40

III.4- Influence de l'humidité et de la température sur les CBP ... 42

IV- Structure sandwich ... 42

IV.1- Définition et constituants d’un sandwich : ... 42

IV.1.1- Les peaux (ou semelles) : ... 43

IV.1.2- L’âme ... 44

IV.1.3- Adhésif ... 47

IV.2- Procédés de fabrication des panneaux ... 47

IV.2.1- Technologies par voie humide (imprégnation directe) : ... 48

IV.2.2- Technologies par voie sèche (imprégnation indirecte) : ... 48

IV.2.3- Assemblage par collage ... 48

IV.2.4- Moussage (in situ) : ... 49

IV.2.5- Moulage de panneaux en continu : ... 50

V- Analyses des travaux sur les structures sandwichs ... 50

V.1- Caractéristique géométrique des sandwichs... 50

V.2- L’effet de l’épaisseur de l’âme sur la rigidité et la résistance de la structure sandwich ... 50

V.3- Intérêt des composites sandwichs ... 51

V.4- Mode d’endommagement et ruine des structures sandwichs (A. Mir, 2011) ... 52

V.4.1- Flambement généralisé des peaux ... 53

V.4.2- Flambement généralisé des peaux « crimping » ... 53

V.4.3- Rupture de l’âme en cisaillement ... 54

V.4.4- Observations des faciès de rupture après essais en flexion (A. Mir, 2012) ... 54

VI- Disponibilité des matériaux de base des composites PBPl etCBPo ... 55

VI.1- L’état des forets et des plantations ... 55

IV.1.1- Les surfaces sous forêt, couvert forestier naturel ... 55

VI.1.2- Situation du bois de construction et volume de bois traité dans les scieries du Bénin ... 56

VI.2- Situation des déchets plastiques au Bénin ... 57

Chapitre 2 : SYNTHESE DES TRAVAUX EFFECTUES ... 60

I- Point des travaux réalisés relatif aux composites bois plastique/bois Polystyrène et matériaux sandwich (tri-couche) ... 60

I.1- Les travaux de J. S. YOKOPI (2015) ... 60

I.1.1- Caractéristiques des mélanges ... 60

I.1.2- Propriétés physiques des composites ... 62

I.1.3- Résultats des essais mécaniques réalisés sur les plaques en composite monocouche ... 66

I.1.4- Les essais mécaniques sur la structure sandwich ... 70

I.1.5- Analyse des résultats ... 75

I.2- Les Etudes faites par E. HOUESSOU (2016) ... 83

I.2.1- Caractéristiques mécanique des plaques en composite bois/polystyrène ... 83

I.2.2- Propriétés physiques des plaques ... 87

I.2.3- Résultats des essais mécaniques réalisés sur les composites ... 91

I.2.4- Analyse des résultats issus des études ... 98

I.3- Intérêt de la revue de littérature ... 106

(4)

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

DEUXIEME PARTIE : CONCEPTION-REALISATION-CHIFFRAGE ET IMPACT

ENVIRONNEMENTAL ... 108

Chapitre 3 : CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DE LA POUTRE EN FORME DE I, CHIFRAGE ET IMPACT ENVIRONNEMENTAL ... 109

I- Problématique ... 109

II- Présentation du projet ... 109

II.1- Etude de faisabilité d’une poutrelle de coffrage en I... 110

II.1.2-Conception et dimensionnement ... 110

II.1.2-Hypothèses de calcul ... 110

II.1.3-Calcul des sollicitations ... 111

III- Chiffrage des matériaux ... 112

III.1- Hypothèses ... 113

III.2- Evaluation des principaux matériaux de la poutre tri-couches ... 113

IV- Impacts environnementaux ... 114

IV.1- Hypothèses ... 115

IV.2- Conséquences de l’usage du bois (sciure) et des déchets plastiques sur notre cadre de vie ... 115

IV.2.1- Cas du bois et ses dérivées ... 115

IV.2.2- Cas des déchets plastiques ... 119

IV.3- Evaluation des quantités potentielles de bois économisées et déchets plastiques valorisés l’usage de la poutre de coffrage en I pour la dalle ... 122

IV.3.1- Hypothèses ... 122

IV.3.2- Evaluation ... 122

I- Caractéristiques physiques des constituants des composites ... 124

I.1- Matériels ... 124

I.1.1- La sciure de bois ... 124

I.1.2- Le polystyrène expansé ... 125

I.1.3- Le solvant ... 125

I.1.4- Sachets plastiques (polystyrène basse densité) ... 126

II- Méthodes expérimentales ... 126

II.1- Sciure de bois ... 126

II.1.1- Analyse granulométrique par tamisage (NFP 94-056) ... 126

II.1.2- Choix de la classe granulaire ... 127

II.1.3- Détermination de la densité absolue (ou poids spécifique) des sciures de bois (NF EN 1097-6)128 II.1.4- Détermination de la densité apparente (NF EN 197-3) ... 129

II.1.5- Teneur en eau : ... 130

II.2- Sachets plastiques (polyéthylène basse densité) ... 130

II.2.1- Masse volumique des sachets plastiques ... 130

II.3- Polystyrène expansé recyclé ... 131

II.3.1- Détermination de la masse volumique ... 131

II.4- Le solvant : ... 131

II.4.1- Détermination de Sa masse volumique ... 131

II.5- Formulation des colles ... 132

II.5.1- Formulation de la colle pour le composite bois-sachet plastique ... 132

II.5.2- Formulation de la colle pour le composite bois-polystyrène ... 133

(5)

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

II.6- Formulation des mélanges sciures-colle ... 134

II.6.1- Formulation du mélange du composite bois plastique ... 134

II.6.2- Formulation du mélange sciure-colle (polystyrène expansé) ... 136

II.7- Détermination des masses des différents constituants pour la confection des plaques ... 136

II.8- Fabrication des composites tri-couches ... 137

II.8.1- Fabrication des plaques bois-polystyrène expansé ... 137

II.8.2- Procédés de fabrication du composite bois plastique ... 138

II.8.3- Fabrication des composites tri-couches bois plastique-bois polystyrène-bois plastique ... 139

II.8.4- Usinage des composites tri-couches et réalisation de la poutre en I ... 140

II.8.5- Caractérisation physique du composite bois/Polymères (tri-couche) ... 142

II.9- Résultats et discussions ... 142

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS ... 146

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 151

(6)

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

DEDICACES

Je dédie ce travail à ma famille et particulièrement à Mme AGOSSADOU MEDAGBE Lucia ; ce travail est le fruit de ton soutien et de tes sacrifices pour la famille.

Ce présent travail est aussi dédié à tous mes amis et à tous ceux qui m’ont soutenu et continuent encore de le faire.

Je dédie également ce travail à tous ceux qui œuvrent pour la construction d’un monde durable.

A tous mes amis ; recevez cette œuvre en témoignage de ma reconnaissance pour votre assistance morale, matérielle et spirituelle

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

REMERCIMENTS

Je tiens en premier lieu à remercier DIEU tout puissant qui est mon éternelle source d’inspiration ; qui n’a jamais cessé de m’épater, m’éblouir. A lui soit toute la gloire et l’honneur.

Je remercie particulièrement les responsables de l’Ecole Doctorale Science De l’Ingénieur de l’UAC (ED/SDI-UAC), l’ensemble du corps professoral ainsi qu’aux personnes ressources qui ont grandement fait leur apport pour l’accomplissement de cette étude.

Je tiens également à remercier mes encadreurs qui sans leur soutien ce travail ne saurait aboutir : Mr Edmond ADJOVI

,

Ingénieur Phd, Professeur Titulaire à l’EPAC/UAC dont la disponibilité a contribué à structurer ce travail.

Mr Dr. OLODO Emmanuel, Maître assistant des Universités du CAMES, Enseignant chercheur à L’EPAC/UAC, pour ses conseils combien précieux dans cette étude.

Mr PADONOU Sèmiou, Doctorant en Génie-civil et Mr Dossou François Xavier GBESSEMEHLAN, Ingénieur des BTP pour leurs assistance permanente au cours de la réalisation de ce travail ; un remerciement particulier et sincère pour toutes vos appréciations. Vous avez toujours répondu présent à nos sollicitations. Que ce travail soit un témoignage de ma gratitude et mon profond respect.

Mr Placide CLEDJO, Professeur Titulaire à la FASH/UAC et Directeur du Centre- VALDERA pour son accueil, la mise à ma disposition des matériels du centre et pour tous ces conseils au cours des travaux de recherche.

Notre profonde reconnaissance à tous nos promotionnaire, amis, frères et camarades de formation de l’ED-SDI/UAC ; vos différents apports ont été d’une très grande aide pour nous.

Enfin, je remercie tous ceux qui, de près ou de loin m’ont aidé à élaborer nette étude.

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

RESUME DE L’ETUDE

RESUME

Par ces temps de grand réchauffement planétaire, l'humanité est appelé à agir de toute urgence pour freiner le processus, en trouvant une issue aux multiples déchets qui polluent et détruisent notre environnement. Dans ce cadre, des études antérieures ont permis de mettre au point trois matériaux composites : un matériau à base de sachets plastiques fondus et sciure de bois (bois plastique), un matériau à base de polystyrène expansé dissolu dans l'essence et sciure de bois (bois-polystyrène) et un matériau sandwich ou tri-couche, soit bois plastique/bois polystyrène/bois plastique ou bois polystyrène/bois plastique/bois polystyrène. Les matériaux obtenus principalement les plaques tri-couche ont présenté de bonnes résistances mécaniques les rendant intéressant comme matériaux devant servir dans le domaine des bâtiments et des travaux publics. Notre travail a consisté à la réalisation d'une poutre tri-couche en de forme I, aux dimensions réelles et en matériau composite bois polystyrène (CBPo) et bois plastique (CBPL).Ce résultat a pu être atteint après que nous ayons repensé entièrement les moyens et méthodes de fabrications des divers matériaux composites et aussi surmonté beaucoup de difficultés techniques.

Mots-clés: Environnement, bois, matériau sandwich, poutre, plastique.

ABSTRACT

In these times of great global warming, humanity is called upon to act urgently to slow down the process by finding a solution to the multiple wastes that pollute and destroy our environment. In this context, previous studies have made it possible to develop three composite materials: a material based on melted plastic bags and sawdust (plastic wood), a material based on expanded polystyrene dissolved in gasoline and sawdust (wood- polystyrene) and a sandwich or tri-layer material, either plastic / wood polystyrene / plastic wood or polystyrene / plastic wood / polystyrene wood. The materials obtained mainly tri- layer plates have exhibited good mechanical strengths making them interesting as materials for use in the fields of building and public works. Our work consisted in the realization of a three-layer beam in form I, with real dimensions and in composite material wood polystyrene (CBPo) and plastic wood (CBPL). This result could be reached after we have rethought completely the means and methods of manufacture of the various composite materials and also overcome many technical difficulties

Key words: Environment, Sandwich material, wood, beam, plastic.

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

LISTE DES FIGURES

FIGURE 1-1 :MATERIAU COMPOSITE ... 26

FIGURE 1-2:LES POLYESTERS INSATURES ... 28

FIGURE 1-3 :EXEMPLE DE PEBD ... 32

FIGURE 1-4:EXEMPLE DE PEHD ... 32

FIGURE 1-5 :DIFFERENTS TYPES DE POLYSTYRENE ... 32

FIGURE 1-6:VITRAGE EN PC ... 33

FIGURE 1-7:BOUTEILLE EN PET ... 33

FIGURE 1-8:PIECE EN POM ... 34

FIGURE 1-9:TUYAU EN PVC ... 34

FIGURE 1-10:ENGRENAGE ... 35

FIGURE 1-11: CAOUTCHOUC NATUREL,CR ... 35

FIGURE 1-12:BOIS D'EBENE ... 36

FIGURE 1-13: LES DIFFERENTS CONSTITUANTS DUNE STRUCTURE SANDWICH ... 43

FIGURE 1-14:MATERIAUX POUR SANDWICH ... 43

FIGURE 1-15:MATERIAUX POUR LAME ... 44

FIGURE 1-16:STRUCTURE SANDWICH EN BOIS DE BALSA ET PEAUX EN STRATIFIE ... 45

FIGURE 1-17:L‘AME DE MOUSSE ... 46

FIGURE 1-18:ÂME EN NID DABEILLES ... 46

FIGURE 1-19:MECANISME DADHESION ... 47

FIGURE 1-20:ASSEMBLAGE PAR COLLAGE ... 49

FIGURE 1-21:MOUSSAGE DU MATERIAU SANDWICH ... 49

FIGURE 1-22:GEOMETRIE DE LAME ET DES PEAUX DUN MATERIAU SANDWICH ... 51

FIGURE 1-23:DIFFERENTES SOLLICITATIONS (M,N,T) APPLIQUEES SUR UN SANDWICH ... 52

FIGURE 1-24:MODE DE RUINE PAR « FLAMBEMENT GENERALISE » DES PEAUX DU SANDWICH ... 53

FIGURE 1-25:MODE DE RUINE PAR FLAMBEMENT GENERALISE « GENERAL BUCKLING »DE LAME DU SANDWICH ... 53

FIGURE 1-26:MODE DE RUPTURE PAR CISAILLEMENT DE LAME ... 54

FIGURE 1-27:OBSERVATIONS MACROSCOPIQUE DES FACIES DE RUPTURE DU SANDWICH ... 54

FIGURE 1-28: SCIURE DE BOIS ... 57

FIGURE 1-29:DEPOTOIR SAUVAGE DE DECHETS PLASTIQUE ... 59

FIGURE 2-1 :COURBES EPAISSEURS FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE (CBPO 0,630) ... 60

FIGURE 2-2 :COURBES EPAISSEURS FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE (CBPO-0,315) ... 61

FIGURE 2-3:COURBES EPAISSEURS FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE (CBPO 0,160) ... 61

FIGURE 2-4 : COURBE DE VARIATION DE LA MASSE CBPO-0,63 EN FONCTION DU TEMPS ... 62

FIGURE 2-5 : COURBE DE VARIATION DE LA MASSE CBPO-0,315 EN FONCTION DU TEMPS ... 62

FIGURE 2-6: COURBE DE VARIATION DE LA MASSE CBPO-0,160 EN FONCTION DU TEMPS ... 62

FIGURE 2-7 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-630 ... 63

FIGURE 2-8 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-315 ... 63

FIGURE 2-9 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-160 ... 64

FIGURE 2-10 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPL-630 ... 64

FIGURE 2-11 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPL-315 ... 65

FIGURE 2-12 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPL-160 ... 65

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

FIGURE 2-13 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CTC-630 ... 65

FIGURE 2-14 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CTC-315 ... 66

FIGURE 2-15 : ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CTC-160 ... 66

FIGURE 2-16 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CBPL -160 EN FLEXION TROIS POINTS ... 67

FIGURE 2-17 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CBPL -315 EN FLEXION TROIS POINTS ... 67

FIGURE 2-18 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CBPL -630 EN FLEXION TROIS POINTS ... 67

FIGURE 2-19 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CBPO -160 EN FLEXION TROIS POINTS ... 68

FIGURE 2-20 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CBPO -315 EN FLEXION TROIS POINTS ... 68

FIGURE 2-21: COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CBPO -630 EN FLEXION TROIS POINTS ... 68

FIGURE 2-22 : COURBES CHARGES-DEPLACEMENTS DU CTC160 EN FLEXION TROIS POINTS ... 70

FIGURE 2-23 : COURBES CHARGES-DEPLACEMENTS DU CTC315 EN FLEXION TROIS POINTS ... 70

FIGURE 2-24: COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CTC630 EN FLEXION TROIS POINTS ... 71

FIGURE 2-25 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DANS LE SENS TRANSVERSAL DU CTC315EN FLEXION TROIS POINTS 71 FIGURE 2-26 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DANS LE SENS TRANSVERSAL DU CTC630EN FLEXION TROIS POINTS 71 FIGURE 2-27 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CTC160EN FLEXION QUATRE POINTS ... 72

FIGURE 2-28 : COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CTC315EN FLEXION QUATRE POINTS ... 72

FIGURE 2-29: COURBE CHARGES-DEPLACEMENTS DU CTC630 EN FLEXION QUATRE POINTS ... 72

FIGURE 2-30 :INFLUENCE DE LA GRANULOMETRIE SUR LES CLASSES GRANULAIRES ... 75

FIGURE 2-31 : INFLUENCE DE LA GRANULOMETRIE SUR LA STABILISATION DES MASSES ... 76

FIGURE 2-32 : HISTOGRAMME DE COMPARAISON DES MOE DES COMPOSITES CBPO ... 79

FIGURE 2-33 : HISTOGRAMME DE COMPARAISON DES MOR DES COMPOSITES CBPO ... 79

FIGURE 2-34 : HISTOGRAMME DE COMPARAISON DES MOE DES COMPOSITES CBPL ... 80

FIGURE 2-35 : HISTOGRAMME DE COMPARAISON DES MOR DES COMPOSITES CBPL ... 80

FIGURE 2-36 : LHISTOGRAMME DE COMPARAISON DES RESISTANCES A LA RUPTURE ... 81

FIGURE 2-37 : MECANISME DE RUPTURE DES STRUCTURES SANDWICHS ... 82

FIGURE 2-38 : HISTOGRAMME DE COMPARAISON DU MODULE DE RIGIDITE DES PLAQUES MONOCOUCHES ET TRI- COUCHE ... 83

FIGURE 2-39:COURBE EPAISSEUR-FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE CBPO-630 ... 84

FIGURE 2-40:COURBE EPAISSEUR-FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE CBPO-315 ... 84

FIGURE 2-41:COURBE EPAISSEUR-FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE CBPO-160 ... 84

FIGURE 2-42:COURBE EPAISSEUR-FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE GROSSIER CBPO-MG ... 85

FIGURE 2-43:COURBE EPAISSEUR-FORCE DE PRESSAGE DU MELANGE FIN CBPO-MF ... 85

FIGURE 2-44:COURBE DE VARIATION DE LA MASSE DE LEPROUVETTE CBPO-630 EN FONCTION DU TEMPS ... 86

FIGURE 2-45:COURBE DE VARIATION DE LA MASSE DE LEPROUVETTE CBPO-315 EN FONCTION DU TEMPS ... 86

FIGURE 2-46:COURBE DE VARIATION DE LA MASSE DE LEPROUVETTE CBPO-630 EN FONCTION DU TEMPS ... 86

FIGURE 2-47 :COURBE DE VARIATION DE LA MASSE DE LEPROUVETTE CBPO-MG EN FONCTION DU TEMPS ... 87

FIGURE 2-48:COURBE DE VARIATION DE LA MASSE DE LEPROUVETTE CBPO-MF EN FONCTION DU TEMPS. ... 87

FIGURE 2-49:ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-630 ... 89

FIGURE 2-50:ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-315 ... 89

FIGURE 2-51:ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-160 ... 90

FIGURE 2-52:ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-MG ... 90

FIGURE 2-53:ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPO-MF ... 90

FIGURE 2-54 :ABSORPTION DEAU DU COMPOSITE CBPL(BOIS PLASTIQUE) ... 91

(11)

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

FIGURE 2-55:COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE CBPO-160 JUSQU'A LA RUPTURE. ... 91

FIGURE 2-56:COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE CBPO-315 JUSQU'A LA RUPTURE. ... 91

FIGURE 2-57:COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE CBPO-630 JUSQU'A LA RUPTURE... 92

FIGURE 2-58:COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE CBPO-MG JUSQU'A LA RUPTURE. ... 92

FIGURE 2-59:COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE CBPO-MF JUSQU'A LA RUPTURE. ... 92

FIGURE 2-60:COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE CBPLJUSQU'A LA RUPTURE. ... 93

FIGURE 2-61 :COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE TRI-COUCHE EN FLEXION 3 POINTS CTC3) JUSQUA LA RUPTURE. ... 95

FIGURE 2-62:COMPORTEMENT MECANIQUE DE LA PLAQUE TRI-COUCHE EN FLEXION 4 POINTS (CTC4) JUSQUA LA RUPTURE. ... 95

FIGURE 2-63:DIFFERENTS MODES DE RUPTURE DES PLAQUES CTC. ... 97

FIGURE 2-64:INFLUENCE DE LA GRANULOMETRIE SUR LE TAUX DE COMPACTAGE. ... 99

FIGURE 2-65:INFLUENCE DE LA GRANULOMETRIE SUR LA STABILITE DE MASSE DES COMPOSITES BOIS/POLYSTYRENE. .. 99

FIGURE 2-66:HISTOGRAMME DE LA VARIATION DE LA MASSE VOLUMIQUE EN FONCTION DES DIFFERENTES CLASSES GRANULAIRES APRES ET AVANT IMMERSIONS. ... 100

FIGURE 2-67:VARIATION DU TAUX DABSORPTION EN FONCTION DES DIFFERENTES CLASSES GRANULAIRES. ... 101

FIGURE 2-68:VARIATION DU GONFLEMENT EN FONCTION DES DIFFERENTES CLASSES GRANULAIRES. ... 101

FIGURE 2-69 : LHISTOGRAMME DE COMPARAISON DES TAUX DABSORPTIONS DES COMPOSITES. ... 102

FIGURE 2-70:INFLUENCE DE LA GRANULOMETRIE SUR LE MOE ET LE MOR DES COMPOSITES CBPO. ... 103

FIGURE 2-71 :HISTOGRAMME DE COMPARAISON DE MOE ET DE MOR DES COMPOSITES CBPO ET CBPL. ... 103

FIGURE 2-72:HISTOGRAMME DE COMPARAISON DES MOR DES CTC ET CBPL ... 104

FIGURE 2-73: EVOLUTION DE LA CONTRAINTE DE RUPTURE PAR RAPPORT AUX RESULTATS ANTERIEURS ... 105

FIGURE 2-74:INFLUENCE DE LA TEMPERATURE SUR LINTERFACE AME ET SEMELLE DES TRI-COUCHES ... 105

FIGURE 3-1 :PLAN DE POUTRAISON ... 109

FIGURE 3-2:PERSPECTIVE METTANT EN EVIDENCE LA POUTRE EN I SERVANT DE COFFRAGE A LA DALLE ... 109

FIGURE 3-3 :SCHEMA STATIQUE EPURE DES MOMENTS ET SECTION DE LA POUTRE EN I ... 111

FIGURE 3-4:VUE AERIENNE MONTRANT LE PHENOMENE DE DEFORESTATION SUR NOTRE PLANETE ... 119

FIGURE 3-5 :DECHETS PLASTIQUES JONCHANT COUR DEAU ET TERRE FERME ... 122

FIGURE 4-1: LA SCIURE DE LEBENE ... 124

FIGURE 4-2 : LE POLYSTYRENE EXPANSE ... 125

FIGURE 4-3:LES DECHETS DE SACHETS PLASTIQUES... 126

FIGURE 4-4:COURBE DANALYSE GRANULOMETRIQUE DE LA SCIURE DU BOIS DEBENE ... 128

FIGURE 4-5: DISPOSITIF DE FONTE DES SACHETS PLASTIQUES DU CENTRE VALDERA/UAC... 133

FIGURE 4-6 :MASSE METALLIQUE DE 80KG SERVANT DE PRESSE ... 138

FIGURE 4-7 :MOULE DE PREFABRICATION DES PLAQUES MONOCOUCHE COMPOSITES ... 138

FIGURE 4-8 :MOULE DE PREFABRICATION A LINTERIEUR DUQUEL EST DISPOSE LE DISPOSITIF DE COMPACTAGE ... 138

FIGURE 4-9 : COMPOSITE BOIS POLYSTYRENE APRES COMPACTAGE, DEMOULAGE, SECHAGE ET MURISSEMENT (PLAQUE MONO COUCHE) ... 138

FIGURE 4-10: MOULE POUR LE BOIS PLASTIQUE SIMPLE ... 139

FIGURE 4-11 :FABRICATION DES PLAQUES DE TYPE SANDWICH PAR MOULAGE (IN SITU) ... 140

FIGURE 4-12 :PLAQUES TRI-COUCHE EN COURS DUSINAGE ... 141

FIGURE 4-13 :POUTRE EN FORME DE I EN MATERIAU COMPOSITE TRI-COUCHE BOIS PLASTIQUE /BOIS POLYSTYRENE/BOIS PLASTIQUE APRES USINAGE ET ASSEMBLAGE ... 141

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

FIGURE 4-14 : MELANGE DU COMPOSITE BOIS POLYSTYRENE INTRODUIT DANS LE MOULE ET COMPACTE PAR LE DISPOSITIF DE PRESSE METALLIQUE ... 143 FIGURE 4-15 :DIFFERENTS DEFAUTS DE FABRICATION DES SANDWICHS ... 144 FIGURE 4-16: SANDWICH DE 2,00M OBTENUS APRES DEMOULAGE AVEC APPARITION DIMPORTANTES FISSURES

TRANSVERSALES ... 144 FIGURE 4-17:MOULE POUR LE BOIS PLASTIQUE AVEC SON SYSTEME DE PORTIQUE PERMETTANT DE MAINTENIR DROIT EU CENTRE LA PLAQUE BOIS POLYSTYRENE AVANT COULAGE DES SEMELLES ... 145 FIGURE 4-18 :RECIPIENTS METALLIQUES DE COULAGE A CHAUD DES PLAQUES CBPL ... 145 FIGURE 4-19 :THERMOMETRE OPTIQUE (LASER) ... 145

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LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU –I: PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES RESINES THERMODURCISSABLES. ... 28

TABLEAU –II:PROPRIETES DES RESINES THERMODURCISSABLES LES PLUS REPANDUES ... 29

TABLEAU-III: CARACTERISTIQUES DE QUELQUES THERMOPLASTIQUES ... 30

TABLEAU-IV:COMPARAISON DES PROPRIETES MECANIQUES DES CBP ... 39

TABLEAU-V :PROPRIETES DES COMPOSITES DE POLYETHYLENE CHARGE DE FIBRES DE BOIS ... 41

TABLEAU-VI :COMPARAISON DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES EN FLEXION (RIGIDITE ET RESISTANCE) ET DES MASSES DE TROIS STRUCTURES : UNE PLAQUE ET DEUX SANDWICHS. ... 51

TABLEAU-VII :QUANTITE DU BOIS DEBITE ET DE SCIURE DE BOIS PRODUIT AU BENIN DANS LES ANNEES RECENTES ... 57

TABLEAU -VIII:EVOLUTION DU GISEMENT TOTAL DE 2002 A 2012 AVEC UN ACCROISSEMENT DE LA POPULATION DE 3% LAN ... 58

TABLEAU -IX:CARACTERISATION DES DECHETS PLASTIQUES DANS LES VILLES A STATUT PARTICULIER ... 58

TABLEAU –X :TAUX DE COMPACTAGE PAR ECHANTILLON (CBR) ... 61

TABLEAU–XI: RECAPITULATION DES MASSES VOLUMIQUES DES CBPL ET CBPO ... 62

TABLEAU-XII:STABILISATION DIMENSIONNELLE ... 66

TABLEAU-XIII : CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES PLAQUES MONOCOUCHES ... 69

TABLEAU-XIV :CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU SANDWICH EN FLEXION ... 73

TABLEAU -XV :CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU SANDWICH EN FLEXION ... 74

TABLEAU -XVI :TAUX DE COMPACTAGE DE DIFFERENTS MELANGES DU COMPOSITE BOIS/POLYSTYRENE. ... 85

TABLEAU -XVII :MASSES VOLUMIQUES ET TAUX DHUMIDITE ET DABSORPTION. ... 88

TABLEAU –XVIII:GONFLEMENT DANS LES TROIS DIRECTIONS ... 88

TABLEAU –XIX:CARACTERISTIQUES MESUREES EN FLEXION TROIS (3) POINTS SUR LES PLAQUES BOIS/ POLYSTYRENE ET BOIS/ PLASTIQUE ... 94

TABLEAU -XX :CONTRAINTE DE RUPTURE DES PEAUX DES PLAQUES TRI-COUCHES. ... 95

TABLEAU -XXI : INFLUENCE DE LA TEMPERATURE SUR LA CONTRAINTE LIMITE DE DELAMINAGE INTER-FACIALE .. 96

TABLEAU -XXII :CARACTERISTIQUES MECANIQUES (RIGIDITE, MODULE DE CISAILLEMENT, MODULE DE CISAILLEMENT DE LAME) DE LA PLAQUES TRI-COUCHES. ... 97

TABLEAU-XXIII: EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUE DU TRI -COUCHE ... 104

TABLEAU-XXIV: EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUE DU TRICOUCHE (SEMELLES) ... 113

TABLEAU-XXV: EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUE DU TRICOUCHE ME) ... 114

TABLEAU-XXVI:RECAPITULATIF DES COUTS ... 114

TABLEAU-XXVII: EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUE DU TRI -COUCHE ... 123

TABLEAU -XXIX : RECAPITULATIF DE LA DENSITE APPARENTE ... 130

TABLEAU -XXX : LES DIFFERENTES MASSES VOLUMIQUES DES CONSTITUANTS ... 132

TABLEAU-XXXI:MASSE VOLUMIQUE DE LA COLLE DE POLYSTYRENE ... 134

TABLEAU –XXXII : RECAPITULATIF DES MASSES DES CONSTITUANTS DU MELANGE BOIS POLYSTYRENE EXPANSE ... 137

TABLEAU-XXXIII :ESSENCES DE BOIS ... 149

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

TABLEAU-XXXIV :VALEURS OBTENUES PAR DEUX METHODES DE CALCUL DIFFERENTES DES MODULES DE

CISAILLEMENT DES LIEGES C190,C270 ET DE LAME DES SANDWICHS SC190 ET SC270. ... 150

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LISTE DES SIGLES ET ACRONYMES

COP 22 : 22ème Conférence des Parties à la convention-Cadre des Nations Unies sur les changements climatiques tenue à Marrakech du 7 au 18 Novembre 2017

BAEL : Béton Aux Etats Limites CBP : Composites bois Polymères CBPl : Composite bois plastique CBPo : Composite bois polystyrène

CENAGREF : Centre national de gestion des réserves de faune CENATEL : Centre national de télédétection

CO2 : Dioxyde de carbone

CREPA : Centre régional pour l’eau potable et l’assainissement CTC : Composite Tri-Couche

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi FSA : Faculté des Sciences Agronomiques FASHS : Faculté des Sciences Humaines et Sociales GABC : Global Alliance for Buildings and Construction

GIEC : Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat

Gt : Gigatonne

HIPS : High-Impact Polystyrène

INRAB : Institut National des Recherches Agricoles du Bénin

LVL : Laminated Veneer Lumber (Panneaux de fibres lamellées et collées) MA : Ministère de l’Agriculture

MCVDD : Ministre du Cadre de Vie et du Développement Durable MDF : Medium density Fireboard (panneaux de fibres agglomérées) MF : Aminoplastes

MOE : Module d’Elasticité MOR : Module de Rupture ONAB : Office National du bois

OSB : Oriented Stand Board (Panneaux à particules orientées) PEBD : Polyéthylène Basse Densité

PEHD : Polyéthylène Haute Densité

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PEN : Polyéthylène Naphtalate PET : Polyéthylène Téréphtalate PF : Phénolplastes

PGRN : Projet de Gestion des Ressources Naturelles POM : Polyoxy-Méthylène

PP : Polypropylène PS : Polystyrène

PSE-E : Polystyrène Expansé Extrudé PSE-M : Polystyrène Expansé Moulé PUR : polyuréthane

PVC : Chlorure de Polyvinyle UAC : Université d’Abomey-Calavi

VALDERA : Valorisation des Déchets en Energie Renouvelable et en Agriculture WPC : Wood Plastics Composits

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I- CADRE THEORIQUE

I.1- Contexte et problématique I.1.1- Contexte

Au cours des trois dernières décennies, l’histoire de l’humanité est marquée par des problèmes environnementaux dont les conséquences sur la population mondiale sont d’une sévérité sans précédent. S’en est suivi alors une prise de conscience collective qui se manifeste notamment par une quête de solutions à moyen et à long terme. Les grands colloques tels que le Sommet de la Terre de Rio en 1992, la Conférence de Kyoto en 1997, la Conférence de Copenhague en 2009, la première Conférence sur le climat à Paris en 2015 et tout dernièrement la COP 22 qui s’est tenue du 7 au 18 novembre 2016 à Marrakech à cet effet s’accordent à dire que les dérèglements climatiques qui affectent déjà des milliards de personnes, amorcés ne pourront pas être inversés sans une réduction rapide des gaz à effet de serre. Cette mesure devra être prise dans tous les secteurs susceptibles d’en produire et d’en libérer dans la nature.

Des études approfondies, il ressort que l’énergie est la plus grande source d’émission des gaz à effet de serre, notamment le CO2. Par ailleurs, il est établi que le secteur du bâtiment est responsable de 30% des émissions mondiales de dioxyde de carbone, mais aussi la capacité de les diminuer d’environ 3,2 gigatonnes (Gt) d’équivalent CO2 d’ici 2050 car celui-ci consomme le plus d’énergie (GABC, 2015). Il faut alors agir sur ce secteur de sorte à réduire de façon significative l’énergie qu’elle consomme. Aussi, ce secteur se trouve confronté à d’autres problèmes non moins importants dont l’épuisement des ressources naturelles utilisées.

Dès lors, la question est de trouver aux matériaux utilisés actuellement, des alternatives répondant à la fois aux préoccupations environnementales et techniques. Dans ce cadre, outre l’élaboration de nouveaux matériaux, il est important de se détourner des matériaux de constructions fossiles ou minérales au profit des matériaux très écologiques tel que (le bois, la paille, le chanvre, le lin, les balles de riz, etc.). L’utilisation de ces végétaux associés à d’autres matériaux recyclables comme les plastiques est une solution intéressante pour plusieurs raisons :

INTRODUCTION GENERALE

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Un renouvellement permanent : contrairement aux matériaux comme le sable et le gravier, la flore se renouvelle de façon permanente et assure des ressources abondantes exploitables. Les préoccupations relatives à l’épuisement des sources sont donc résolues.

Une faible énergie grise (pour le bois) : l’énergie grise est la somme de toutes les énergies nécessaires à la production, au transport, à la fabrication, à l’utilisation et enfin à la démolition du matériau ou à son élimination en fin de sa vie.

Des impacts positifs sur l’environnement : la production des végétaux (en l’occurrence le bois), non seulement ne libère pas des gaz dangereux comme les autres matériaux, mais contribue plutôt à le réduire, De plus la création de matériau innovant faisant appel au plastique permet de recycler ce dernier de la plus belle des manière, car contribuant à la promotion de plus en plus d’ouvrage ou structure (bâtiments) à ossature composite.

Des impacts positifs sur le développement durable : l’utilisation massive des fibres végétales associées aux matières plastiques issues des polymères contribuent d’une part implicitement à une production plus accrues des végétaux, ce qui aura pour effet l’augmentation du taux de CO2 absorbé et Ainsi la réduction du CO2 ambiant, et d’autre part permet de lutter contre l’assèchement des sources d’eau, les inondations, la pollution des nappes phréatiques et d’éviter la production de fumée par l’incinération de matières plastiques contenant des dioxines hautement cancérigènes du point de vue de la santé humaine.

En Afrique et en particulier au Bénin, l’utilisation quotidienne des matériels en plastique a atteint un degré inquiétant (Tableau –VIII). En effet, en d’après une étude sur la gestion des déchets plastiques dans l’espace UEMOA (CREPA, 2011) les décharges béninoises accueilleraient plus de 12 000 tonnes de déchets plastiques dont plus de la moitié est du sachet d’emballage dont 86% sont jetés dans la rue après usage, 5,50% incinérés pour faire place nette, 5,50% brûlés comme source d’énergie ce qui produit de CO2 qui est l’un des principaux gaz à effet de serre responsables du réchauffement planétaire, et 2,75% restants pour autres usages. Le constat général est que les matières plastiques font partie intégrante du quotidien des Béninois. Plusieurs études ont montré que les sachets plastiques, dont la durée de vie varie entre 100 et 400 ans en fonction des conditions, influencent beaucoup le milieu de vie et leurs conséquences énormes et multiples vont de l’environnement à la santé humaine.

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

Par ailleurs on note d’importantes quantités de résidus de bois (cf. Figure 1-28, Tableau-VII) issus des différents usages du bois des scieries au Bénin. Ces résidus sont soit déversés dans la nature, soit brulés, contribuant ainsi à la pollution de la nature et à l’augmentation des gaz à effet de serre.

Afin de contribuer à relever ce défi majeur qu’est la préservation d’un environnement sain et de qualité, notre étude va se pencher sur le recyclage des sachets et du sciures de bois pour en faire des matériaux composites bois-plastique, bois-polystyrène. Au Bénin, peu d’études sont réalisées dans le cadre d’état de connaissance des matériaux composites à base du sachet plastique. Certes, certaines études menées par « Eco plan, 2002 » permettent de mettre en évidence les différentes proportions de déchets plastiques (PEBD, PEHD, PP, PET, PVC, PS, PUR) présentes dans les tas d’ordures au niveau des grandes villes du pays (cf.

Tableau -IX). au niveau de notre département de génie civil, on peut citer les récents travaux de recherche de (TCHEHOUALI D. A., KOWANOU H., SANYA E. A., 2012) portés sur un nouveau matériau à base de granulats et de déchets plastiques fondus et ceux de (GUIDIGO, 2012 et 2013) et de (CHANHOUN, 2013) qui ont portés sur la caractérisation des composites bois-plastiques. Plus récemment, on peut ajouter les travaux de recherche de (HOUESSOU M. E., 2016) portant sur la réalisation d’une plaque en composite tri-couches à base de bois plastique et de bois polystyrène : étude expérimentale et amélioration du comportement mécanique.

C’est dans cette optique que nous avons choisi le thème ̏ Conception et réalisation d’une poutre en forme de i, aux dimensions réelles et en matériaux composites tri-couche bois plastique / bois polystyrène’’. Il fera donc l’objet de nos recherches et de notre soutenance pour l’obtention du Master de Recherche en Génie des Matériaux et structures.

I.1.2- Problématique

Depuis toujours, l'utilisation du bois et de ses dérivées dans la construction est reconnue comme ayant des effets bénéfiques sur l’environnement. L’activité humaine a été aussi toujours source de production de déchets de tout genre notamment les déchets plastiques.

Cette production de déchet évolue suivant l’accroissement de la population et celui de la consommation. La gestion des déchets plastiques au Bénin est tributaire de celle des déchets solides en général. Cette gestion des déchets solides reste, à ce jour limitée à quelques tentatives de mise en place dans les villes principales, de systèmes intégrés de collecte, de traitement et de valorisations des ordures ménagères. Par ailleurs les spécialistes du secteur des BTP percevant très bien le risque d’épuisement des sources de certains matériaux

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

existants associé à l’envahissement de l’environnement par les déchets plastiques (très disponible)de nos jours, ont engagé des recherches par l’entremise de la science des matériaux qui travaille en permanence pour la création et l’innovation dans le monde des matériaux de construction. Le but étant de trouver un compromis optimal entre plusieurs propriétés souvent contradictoires (un matériau à la dureté élevée et au comportement non fragile, un composite artificiel à module d’élasticité très élevé et à coût modéré, etc.). Dans cette stratégie, toutes les qualités citées plus haut (régénération, mise en œuvre et réparation facile, faible coût énergétique, protection de l’environnement….etc.) sur le bois ou ses dérivées et la nécessité de recycler les déchets plastiques qui polluent notre environnement, justifient pleinement l’usage des composites issus de ces différents matériaux [notamment pour le cas présent l’utilisation d’un élément porteur (poutre) en composite tri-couche bois plastique / bois polystyrène] dans les constructions d’ouvrage de bâtiments et des travaux publics.

Au regard de tout ce qui précède, il importe pour nous de savoir : Quelle section de poutre en forme de I allons-nous concevoir pour quel usage dans le bâtiment au regard des matériaux composites que nous avons retenus ?

I.2- Objectifs de l’étude I.2.1- Objectif général

L’objectif général visé par ce travail est de valoriser de façon concrète les résidus des industries de bois et les déchets plastiques qui jonchent nos décharges publiques afin d’en faire des matériaux innovants pour la fabrication d’élément porteur préfabriqué dans le domaine de la construction au Benin.

I.2.2- Objectifs spécifiques

L’objectif général formulé plus haut ne pourra être atteint que par l’intermédiaire des objectifs spécifiques que sont :

S’approprier les études précédemment faites dans ce domaines de matériau composite mono ou multicouches de manière générale ;

Retenir La formulation des mélanges (sciure de bois-sachet blanc) et (sciure de bois- polystyrène expansé) offrant les meilleurs caractéristiques aussi bien physique que mécanique d’après les récents travaux de recherches ;

Définir les charges que doivent supporter la poutre tri-couche convenablement à l’usage auquel elle est prédestinée dans le bâtiment ;

dimensionner une poutre en composite tri-couche (bâtiment);

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI- COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE

Concevoir le moule devant permettre la réalisation de ladite poutre ; Réaliser enfin en grandeur nature la poutre en I composite tri-couche ;

Chiffrer les matériaux mise en œuvre et évaluer l’impact potentiel sur l’environnement d’un tel projet.

I.3- Intérêt et limite de l’étude I.3.1- Intérêt de l’étude

Dans le contexte actuel, où les effets sur la nature de l’utilisation du tout béton et de l’acier constituent environ 80% des matériaux rentrant dans la construction, tant au plan national que mondial, l’intérêt de notre étude consiste à imaginer un modèle de poutre préfabriquée qui pourra servir comme élément porteurs pour des constructions légères aussi bien que dans les constructions lourdes pouvant être adopté par des particuliers et mêmes les collectivités locale dans leur quête vers le développement local. Cette étude se veut également être également une contribution à l’instauration d’une politique nationale incitative visant à imposer un pourcentage de matériaux recyclés dans la construction des infrastructures publiques, touristiques et d’habitation. Le développement durable de nos communes, voire de notre pays sera boosté sans nul doute.

I.3.2- Limite de l’étude

L’étude a été faite dans le cadre de l’obtention du diplôme de Master en science des matériaux et structure à l’Ecole Doctorale Science pour Ingénieur de l’Université d’Abomey- Calavi, à ce titre, elle a un caractère académique. Par ailleurs, faute de pouvoir disposer de temps suffisant, nous pensons que tous les aspects de notre sujet d’étude ne sont complètement pas approfondis. Nous en sommes donc conscients et considérons que ces aspects pourront faire l’objet de recherches futures.

II- Approche méthodologique

II.1- Indentification des informateurs

Afin de rassembler le plus d’information sur le thème objet de notre étude, nous nous sommes déplacés vers les structures suivantes :

- L’ONAB ; - Le PGRN ; - Le CENATEL ; - L’EPAC/UAC ;

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- Le MCVDD ; - Le MA ;

- Des acteurs et opérateurs du secteur du bâtiment.

II.2- Outils méthodologiques utilisés

En vue de recueillir les informations nécessaires à notre étude, la recherche de données s’avère indispensables. Ainsi, l’approche méthodologique qui sous-tend cette recherche s’articule autour des éléments suivants :

II.2.1- La recherche documentaire

En termes d’outils et méthodes, afin d’établir un niveau élevé de connaissance et de maitrise des contours de notre sujet, il est adopté une démarche continue de lecture et d’analyse de projet. Cette recherche documentaire a été menée dans différentes bibliothèques dans le souci de faire une revue des écrits relatifs. Ces investigations se sont penchées sur des ouvrages traitant des matériaux composites dans le domaine de la construction en général et des structures (plaque ou poutre) mono ou multicouche en particulier.

La revue des travaux antérieurs au-delà du cadre de l’Université d’ Abomey-Calavi a été possible grâce aux recherches sur l’internet via mémoire online et les articles scientifiques consultés sur des moteurs de recherches spécialisées tel que google.com, altavista.fr, etc.

Aussi s’agit-il des ouvrages qui traitent du sujet de pièces d’ouvrage en composite préfabriquées. Ces recherches se sont effectuées dans les bibliothèques, institutions, directions et autres ministères.

II.2.2- Observations, photographies

L’observation de notre environnement, de quelques échantillons de matériaux composite mono et multicouche réalisés dans le cadre de certains travaux de recherche à l’UAC ajoutée au photos que nous avons pu consulter dans certains documents d’origine étrangère ont permis de rendre compte de l’état des lieux et nous ont permis de mieux repenser notre projet et d’illustrer des différentes analyses et commentaires.

II.2.3- Enquêtes et interviews

Cette étape de l’étude a permis à une collecte de donnée indispensable à nos analyses et la vérification de nos hypothèses afin d’atteindre nos objectifs. A l’aide de questionnaire préétabli nous avons interviewé le personnel et les responsables des différentes institutions et administration énuméré plus haut.

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Ces enquêtes et interviews ont permis, d’une part, de comprendre et de cerner la conception des intervenants et opérateurs du secteur des industries de bois et du recyclage des déchets plastiques, leur besoins ainsi que leurs difficultés.

II.2.4- L’étape d’analyse

A l’étape d’analyse, nous avons procédé d’abord à un travail de synthèse de toutes les données collectées. Ensuite nous y avons porté une réflexion poussée pour comprendre dans toute sa complexité le thème que nous traitons, en vue de proposer des solutions qui seraient en adéquation avec les réalités observées sur le terrain. De cette analyse est assorti un modèle de poutre tri-couche pouvant être intégrée au corps du bâtiment suivant les réalités constructives béninoises.

II.2.5- Proposition de projet

Il nous revient de proposer un projet de conception et de réalisation d’une poutre en matériau composite tri-couche et dont la structure devrait répondre aux exigences aussi bien mécanique qu’architecturale et qui se présenterait comme la proposition logique résultant des conclusions de phase d’analyse.

De ce fait, la poutre tri-couche est une pièce pouvant servir de coffrage pour la préparation et le coulage de dalle à nervures préfabriquées.

II.2.6- Difficultés rencontrées

Les difficultés rencontrées pendant nos recherches ont concerné, d’une part la disponibilité de certains responsables de structure, directions ou institutions du secteur du bois de production et traitements des déchets plastiques ce qui ne nous a pas permis d’avoir toutes les informations actualisées. A souligner que certaines données sont mêmes parfois inexistantes. De plus nous avons dû fait face à des entraves techniques. Et enfin on peut ajouter à tout ceci les difficultés financières.

Par soucis de clarté nous avons organisé notre étude en deux grandes parties scindées l’une et l’autre en en deux chapitres.

D’abord, une première partie qui aborde les généralités sur les matériaux composites et la synthèse des travaux effectués dans ce domaine.

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