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Avant-projet de thèse N°ED/06/2023 : Une méthode de conception et d’optimisation multi-objective pour des logements bioclimatiques et modulaires construits avec les briques de terre comprimées dans le climat sahélien du Burkina Faso

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  • Dernière mise à jour 9 mai 2023

Avant-projet de thèse N°ED/06/2023 : Une méthode de conception et d’optimisation multi-objective pour des logements bioclimatiques et modulaires construits avec les briques de terre comprimées dans le climat sahélien du Burkina Faso

 

Titre du projet

 

 

 

Une méthode de conception et d’optimisation multi-objective pour des logements bioclimatiques et modulaires construits avec les briques de terre comprimées dans le climat sahélien du Burkina Faso

 

Mots clés

 

Brique en terre comprimée, Habitat, Bioclimatique, Modulaire, Confort Thermique, efficacité énergétique, optimisation, climat sahélien
Contexte et enjeuxPosséder sa résidence est une aspiration majeure pour chaque foyer au Burkina. Il est donc nécessaire d'aider les ménages modestes en auto-construction à avoir un logement décent. L'objectif 11 des Nations Unies implique de rendre les villes et les établissements humains inclusifs, sûrs, résilients et durables. Un habitat durable comprend les principes de conception bioclimatique et modulaire. La construction bioclimatique est une manière de concevoir les bâtiments en fonction du climat local, dans le but d'assurer le confort thermique en utilisant les ressources locales. D’autre part, un habitat modulable est à la base d’une plus grande résilience [1,2]. Il permet de modifier et d'agrandir des unités ou des étages supplémentaires tout en préservant l'intégrité du bâtiment. Les maisons peuvent être construites sur un seul niveau pour une maison unifamiliale, ou sur deux niveaux pour une grande famille ou plusieurs familles. La conception bioclimatique et modulaire n’a pas seulement un impact positif sur la santé publique et l’environnement, elle réduit également les coûts d’exploitation, améliore la qualité marchande des bâtiments, augmente la productivité des occupants et aide à créer une communauté durable. Ainsi, ce projet vise à proposer des prototypes de logements bioclimatiques et modulables. Des bâtiments de type F2 (séjour, cuisine, 1 chambre) ou F3 (idem avec deux chambres) seront analysés, avec la possibilité d'empiler un étage de plus (rez+1). Un ensemble de prototypes sera conçu et testé à l'aide du BTC stabilisé. Les détails techniques de haute qualité des nœuds et des joints de construction seront élaborés. Une approche multicritère intégrant les principes bioclimatiques, la modularité et la durabilité des matériaux sera intégrée. Ces développements pourraient être pérennisés au travers du développement d’un label de qualité propre à l’environnement climatique spécifique des pays de l’UEMOA. Ce travaille de thèse vient en complément d’une étude précédente à 2iE et à l’université catholique de Louvain en Belgique. Cette étude a permis de montrer qu’on pourra optimiser les propriétés thermiques d’une paroi en BTC pour un meilleur confort thermique dans l’habitat [3-5]. Il s’agit donc d’un passage d’échelle de la paroi à l’habitat.
Objectifs

 

L’objectif est de contribuer à une meilleure conception et construction de bâtiments bioclimatiques et modulables. Les principales questions de recherche sont : (i) Comment construire et assurer un habitat résilient et durable au Burkina Faso ? (ii) Comment résoudre les problèmes techniques spécifiques (assemblages, ...) de façon à rendre la construction adaptable à l’évolution du climat et des familles ? (iii) Comment intégrer les concepts développés autour de la construction bioclimatique et modulable dans des plans types, des procédures de construction et des cahiers des charges disponibles pour les architectes ?
Références citées

 

1.      Attia, Sh. (2017) Guide de l’architecture Bioclimatique à Madagascar (ISBN: 9782930909103) SBD Lab, Liege University, Paperback, Auflage: 1, 68 Seiten, Publiziert: 2017-12-24T00:00:01Z, Produktgruppe: Book, Sustainability & Green Design, Design, Architecture, Arts & Photography, Subjects, Books, SBD Lab, Liege University, 2017.

2.      ASHRAE (2013). Standard 55 - Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, Atlanta: ASHRAE.

3.      Hema Césaire (2020), Optimisation des propriétés thermiques des parois dans les habitations en briques de terre comprimée au Burkina Faso: Calcul des structures en maçonnerie, Thèse de doctorat en co tutelle entre 2iE et l’université catholique de Louvain, https://dial.uclouvain.be/pr/boreal/object/boreal:240647

4.      Césaire Hema, Philbert Nshimiyimana, Adamah Messan, Abdou Lawane, Geoffrey Van Moeseke “Reducing overheating risk in naturally ventilated houses through the design of compressed Earth blocks walls in hot dry climate”, International Journal of Building Pathology and Adaptation, https://doi.org/10.1108/IJBPA-12-2021-0160

5.      Césaire Hema, Adamah Messan, Abdou Lawane, Doma Soro, Philbert Nshimiyimana, Geoffrey van Moeseke, “Improving the thermal comfort in hot region through the design of walls made of compressed earth blocks: An experimental investigation” Journal of Building Engineering 2021, 38, 102148. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102148

Approche et Résultats attendus

 

Cette thèse vise à développer une nouvelle méthode de conception base sur un approche d’optimisation multi-objectifs pour l'habitat bioclimatique et modulaire construit en brique de terre comprimée à Ouagadougou au Burkina Faso. L'étude est menée en adoptant des méthodes d'optimisation de conception pour les systèmes de construction en brique de terre comprimée dans le bâtiment, y compris l'optimisation multi-objectifs, en utilisant NSGA-II (algorithme génétique de tri non dominé II) sur la conception d'origine en termes de modularité, confort thermique, coûts et environnement (émissions de gaz à effet de serre). La thèse comprend la conception de neuf archétypes de logement presque optimaux basés sur des principes d'architecture bioclimatique qui sont appliqués à une conception optimale, y compris l'efficacité d'utilisation de l'énergie solaire, la modularité, l'économie, la conservation de l'énergie et les aspects sociaux. Selon la détermination choisie basée sur une conception globale optimale, les "meilleures" et "presque" meilleures solutions guideront le schéma de construction architecturale et de bâtiment pratique. Les neuves conceptions multi-objectives sur les archétypes à Ouagadougou au Burkina Faso sont présentées. La méthode d'aide à la décision et les archétypes développés devraient être utilisés comme aide à la décision scientifique efficace pour les constructions en brique de terre comprimée.
Laboratoire d’accueilLes travaux de recherche seront menés dans deux laboratoires.

·        Sustainable Building Design (SBD) Lab, Urban and Environmental Engineering (UEE), Université de Liège, Belgique

·        Laboratoire Eco Matériaux et Habitats Durables (LEMHaD) de 2iE.

Direction et EncadrementL’équipe d’encadrement sera composée de :

·        Shady ATTIA, ULiège,

·        Adamah MESSAN, 2iE ;

·        Abdou LAWANE, 2iE ;

·        Césaire HEMA, 2iE ;

En plus de cette équipe d’encadrement, le doctorant aura le soutien d’un comité de suivi de thèse.

Date de démarrage1er septembre 2023
Durée8 semestres (sans dérogation)
Profil du candidat▪        Titulaire d’un Master en Génie Civil (ou tout autre diplôme équivalent) ou d’Architecture avec un goût prononcé sur l’expérimentation et le numérique.

▪        Être autonome, dynamique et avoir un bon sens relationnel ;

▪        Maîtrise de l’anglais indispensable

Pour postulerLe dossier de candidature doit comprendre :

▪        Une lettre de motivation

▪        Un curriculum vitae

▪        Une photocopie légalisée du diplôme du BAC

▪        Une photocopie légalisée du diplôme ou attestation définitive de Master ou équivalent

▪        Deux lettres de recommandation

▪        Les photocopies légalisées des relevés de notes de licence et Master ou équivalent

▪        Le rapport de mémoire de Master

Les candidatures se font exclusivement en ligne à l’adresse suivante :
https://dev.2ie-edu.org/candidatures/formulaire/14
Le délai de candidature est fixé au 1 er juin 2023 à 15h00 GMT.
Aucun dossier physique ou envoyé par email ne sera recevable.

Pour tout renseignement contacter : Mme Obi Nadège KAM

Ecole Doctorale

Institut 2iE

01 B.P. 594 OUAGADOUGOU 01 Burkina Faso

Tél : (226) 25 49 28 00, Poste 1531

E-Mail: nadege.kam@2ie-edu.org

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