Assas Recherche | Performance environnementale dans la construction : cas d'étude de l'impression 3D béton. Modélisation et caractérisation des impacts. Application aux structures architecturées

Performance environnementale dans la construction : cas d'étude de l'impression 3D béton. Modélisation et caractérisation des impacts. Application aux structures architecturées (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Kuzmenko Kateryna

Kuzmenko, Kateryna

Nom

Kuzmenko

Prénom

Kateryna

Nationalité

Français

Date de soutenance : 11-05-2021

Directeur(s) de thèse : Feraille Adélaïde

Feraille, Adélaïde

Nom

Feraille

Prénom

Adélaïde

Etablissement de soutenance : Marne-la-vallée, ENPC

Marne-la-vallée, ENPC

Nom

Marne-la-vallée, ENPC

Laboratoire : Laboratoire Navier (Paris-Est)

Laboratoire Navier (Paris-Est)

Nom

Laboratoire Navier (Paris-Est)

Ecole doctorale : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)

École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)

Nom

École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)

Informations générales

Discipline : Sciences et Techniques de l'Environnement
Classification : Bâtiments

Mots-clés libres : Analyse du cycle de vie, Impression 3D, Béton
Mots-clés :

Analyse du cycle de vie
Impression 3D
Construction
Architecture durable
Béton

Résumé : Le développement actuel de la technologie d'impression 3D béton est principalement motivé par l’avènement de l’industrie de personnalisation de masses, ses promesses de productivité et de performance environnementale.Ce potentiel de la construction durable, basée sur la capacité du dépôt de matière rationnel via la fabrication additive, est étudiée dans le présent travail avec une méthode d'analyse du cycle de vie (ACV) appliquée à une technologie d'impression par extrusion.Le manuscrit commence par un panorama critique de la performance environnementale dans la construction, en la mettant dans la perspective du cycle de vie et en introduisant le cadre théorique de la méthode ACV. Ensuite, l'analyse environnementale de la technologie d'impression 3D béton est réalisée avec un accent particulier sur l’impact lié au procédé. Enfin, une série de cas d'études est évaluée à différentes échelles constructives : de la brique élémentaire du procédé de construction jusqu’au système architectural complet. En conclusion, certains aspects de déploiement de la pratique à l'échelle de l'industrie sont examinés à la lumière du phénomène de l'effet de rebond ; une discussion générale sur le développement durable de la pratique achève ce travail. Principalement, l'étude propose une caractérisation des impacts du matériau et du procédé permettant de calculer le bilan environnemental de tout objet imprimé. De plus, ces données environnementales peuvent être intégrées dans les études de conception et d'optimisation des éléments de construction. Les résultats des cas d’études soulignent une importance de l'impact lié au procédé, qui, malgré les économies de matériaux, entraîne d'importants transferts d'impact et de pollutions dans l'équilibre du cycle de vie d'un élément. Précisément, à l'échelle de base du procédé constructif, l'impact de 1m3 de béton imprimé est presque deux fois plus grand que celui de 1m3 de béton coulé. L'impact lié au procédé représente environ 13% dans la catégorie du Changement Climatique et peut varier considérablement en fonction de la configuration d’impression et du matériau. Les gains environnementaux à l'échelle d'une structure se sont avérés insignifiants dans le cadre des structures maçonnées, pour autant ils peuvent représenter presque 50% dans le cadre du béton armé. L'impact lié au procédé reste important mais peut être compensé par les économies de matière. Néanmoins, la quantité de matériau s'est montré d’être une métrique inappropriée pour la question environnementale dans la conception des structures. Enfin, l'intégration de la structure imprimée dans le système architectural complet de l'enveloppe a démontré un potentiel de réduction d'impact d'environ 20% dans la catégorie du Changement Climatique. Concernant le déploiement global de la pratique, des études complémentaires quantifiant l'ampleur de l'effet rebond sont nécessaires afin de comprendre le profil environnemental de la technologie d'impression 3D béton à l'échelle de l'industrie. Globalement, la technologie d'impression 3D béton en particulier et l'automatisation de la construction en général montrent une réelle capacité d’amélioration environnementale des systèmes structurels et architecturaux.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2021ENPC0009
Type de ressource : Thèse