Mesr - acquisition et exploitation de signatures multi-physiques pour le diagnostic des matériaux avant réhabilitation ou pour le réemploi // acquisition and exploitation of multi-physical signatures for the diagnostic of building materials before rehabil

Topic description

**Contexte
La réhabilitation du bâti ancien constitue un enjeu majeur de la transition énergétique. Elle requiert une connaissance précise de l'état des parois et des structures porteuses, dont les propriétés hygrothermiques et mécaniques sont souvent mal connues ou ont évolué avec le temps. Lorsque la réhabilitation n'est pas envisageable et que la déconstruction s'impose, ces mêmes bâtiments génèrent un gisement important d'éléments bois massifs potentiellement réemployables, mais dont l'histoire mécanique et hygrothermique, pourtant déterminante pour leur comportement futur, est rarement collectée par les filières de réemploi classiques.
Dans les deux cas, les approches actuelles de diagnostic reposent essentiellement sur des observations visuelles, parfois complétées par des mesures ponctuelles non- ou semi-destructives, engendrant des marges d'incertitude élevées qui peuvent conduire à l'abandon de projets de rénovation ou freiner le réemploi. Or, l'histoire hygrothermique et mécanique d'une pièce de bois conditionne directement ses propriétés résiduelles. Même un suivi temporel bref apporte une signature comportementale propre qui pourrait être exploitée.

**Enjeux et objectifs
La thèse vise à développer une approche de diagnostic hybride, combinant observation visuelle, mesures instantanées et suivi temporel du comportement du matériau. L'exploitation de ces données par analyse inverse permettra d'estimer les propriétés mécaniques et hygrothermiques effectives de chaque élément, fiabilisant ainsi les diagnostics avant réhabilitation ou déconstruction, réduisant les incertitudes et ouvrant la voie à des circuits courts de réemploi avec un reconditionnement minimal.
Le projet mobilise des compétences en transferts hygrothermiques, en mécanique des structures et en analyse du cycle de vie (ACV), par des approches expérimentales ou de modélisation numérique. Plusieurs membres de l'équipe sont impliqués dans l'encadrement du doctorant.

**Méthodes envisagées
La démarche s'articule autour de plusieurs approches complémentaires :
•État de l'art des pratiques de mesure in situ actuelles et émergentes, tant pour les propriétés hygrothermiques des parois que mécaniques des éléments de structure, en contexte de réhabilitation et de réemploi.
•Acquisition de données in situ selon deux volets : exploitation des données existantes dans l'équipe sur le comportement hygrothermique de parois (climat contrôlé ou réel) ; diagnostic in situ sur des éléments bois de structure à l'aide d'approches identifiées dans l'étude de l'état de l'art.
•Analyse inverse de ces données pour identifier les propriétés effectives des matériaux en minimisant l'écart entre données mesurées et prédictions numériques.
•Validation expérimentale des propriétés identifiées par des caractérisations réalisées après dépose des éléments.
•Analyse environnementale comparative quantifiant les gains liés à une meilleure connaissance des propriétés réelles des matériaux, dans deux contextes : réemploi en circuit court après déconstruction, et choix techniques de réhabilitation des parois existantes.
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*Background
The renovation of historic buildings is a major challenge in the energy transition. It requires precise knowledge of the condition of walls and load-bearing structures, whose hygrothermal and mechanical properties are often poorly characterised or have evolved over time. When renovation is not feasible and deconstruction becomes necessary, these same buildings represent a significant stock of timber elements with reuse potential, yet their mechanical and hygrothermal history, critical for predicting future behaviour, is rarely documented by conventional reuse supply chains.
In both cases, the current diagnostic approach primarily relies on visual inspection, occasionally supplemented by localised non- or semi-destructive measurements. This results in high uncertainty margins, which can lead to renovation projects being abandoned or hinder the reuse of materials. However, a timber element's residual properties are directly determined by its hygrothermal and mechanical history: even a brief monitoring period can yield a meaningful behavioural signature.

*Aims and objectives
The thesis aims to develop a hybrid diagnostic approach combining visual observation, instantaneous measurements and temporal monitoring of material behaviour. Inverse analysis of these data will enable the effective mechanical and hygrothermal properties of individual elements to be estimated, thereby improving diagnostic reliability prior to renovation or deconstruction, reducing uncertainty on material properties, and opening the way to short-loop reuse with minimal reprocessing.

The project draws on expertise in hygrothermal transfer, structural mechanics, and life cycle assessment (LCA). Several team members are involved in supervising the doctoral candidate.

*Proposed methods
The research is structured around the following complementary approaches:
•Literature review of current and emerging in situ measurement practices for both hygrothermal properties of walls and mechanical properties of structural elements, in the context of renovation and reuse.
•In situ data acquisition along two lines: exploitation of existing team data on the hygrothermal behaviour of walls (under controlled or real climate conditions); in-situ diagnosis on structural wood elements using approaches identified in the state-of-the-art study.
•Inverse analysis to identify effective material properties by minimising the discrepancy between measured data and numerical predictions.
•Experimental validation of identified properties through characterisation carried out after element removal.
•Environmental assessment (LCA) quantifying the gains associated with improved knowledge of actual material properties, in two contexts: short-loop reuse following deconstruction, and technical decision-making for the renovation of existing walls.
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Début de la thèse : 01/11/

Funding category

Funding further details

Financement d'un établissement public Français