Les sujets de thèses et de stages
Sujets de thèses proposés dans le cadre de la Chaire Jumeaux numériques de la construction et des infrastructures dans leur environnement
Sujets de thèse
🟢 Etude de Jumeaux Numériques de la construction de l’ouvrage d’un projet d’Infrastructure
L’ESTP a lancé la chaire « Jumeaux numériques de la construction et des infrastructures dans leur environnement », avec Bouygues Construction, Egis, SNCF Réseau, Schneider Electric, le BRGM et Arts et Métiers. L’objectif est de porter une vision holistique et partagée du sujet - de la connaissance aux applications concrètes - qui favorise le partage d’une production industrielle et scientifique. La volonté est d’inscrire la notion de jumeaux numériques au service de la transition numérique du secteur de la construction, et en soutien de la continuité numérique, de la pérennité des données et de leur interopérabilité.
Le sujet de thèse s’intéresse donc au(x) Jumeau(x) Numérique(s) d’un chantier, et plus particulièrement d’un chantier d’infrastructure. Il a pour objectif de développer un (des) Jumeau(x) Numérique(s) dès la phase de préparation de l’installation de chantier et pendant toute la phase de réalisation de l’ouvrage jusqu’à la livraison et/ou sa mise en exploitation.
Le jumeau numérique (JN) est une composante de l’environnement commun des données qui font foi pour l’ensemble des propriétaires, concepteurs, constructeurs et utilisateurs de l’ouvrage. Tout comme les autres moyens de stocker et de diffuser des données (base de données, système d’information géographique etc.), les jumeaux numériques en cours de création devront être mis à jour de manière simple et efficace afin de continuer à être valable dans le temps.
Aujourd’hui les différents jumeaux numériques sont alimentés par des sources de données continues (IOT) ou ponctuels (scanner laser 3D, caméras) qui peuvent être considérées comme des vérités terrains. Le sujet de thèse a pour objectif d’étudier les écarts entre ces sources de données et le contenu du jumeau numérique existant. Ces éventuels écarts témoigneront de l’évolution du système physique, rendant en partie obsolète le clone numérique. Ces écarts seront remontés par un système d’alerte (avec proposition de mise à jour du clone). Une réflexion sera menée sur les processus de mise à jour du système. Le cas d’usage portera sur une portion de ligne ferroviaire entre Lyon et Saint-Etienne. Cette ligne estéquipée de différents capteurs IoT, et régulièrement circulée par des trains de surveillance de la voie équipés de scanner laser 3D.
🟢 Jumeau numérique sismique multi-physiques multi-échelles en milieu géologique complexe pour les risques industriels
La chaire offre un environnement de travail particulièrement riche, en interaction avec de multiples experts académiques et industriels. Elle prévoit de recruter plusieurs doctorants qui travailleront sur des problématiques complémentaires et collaboreront ensemble pour lever les différents verrous scientifiques et techniques du domaine.
Cette thèse investiguera quatre processus fondamentaux à l’évaluation du risque sismique, à savoir : i) la rupture de la source sismique à cinématique imposée pilotée par l’équation eikonale, ii) la propagation des ondes dans les structures géologiques multi-échelles pilotée par l’équation du mouvement, iii) le comportement complexe (potentiellement non-linéaire) des sols de proche surface, et iv) la réponse sismique des ouvrages. Les simulations seront effectuées sur des clusters de calcul HPC3 régionaux ou nationaux avec le code open-source communautaire EFISPEC3D4 (De Martin et al., 2021). Des workflows semi-automatiques et des outils de type Machine Learning seront développés en vue de traiter automatiquement les quantités volumineuses (potentiellement téraoctets) de données générées par les scénarios de séismes.
🟢 Le(s) Jumeau(x) Numérique(s) pour un territoire durable – optimiser, sécuriser et pérenniser l’information par une approche holistique et multi-échelle.
Cas d’étude : Métropole de Nice, Tramway de Marseille
À l’échelle d’un territoire, il ne s’agit pas de concevoir un jumeau numérique unique et intégral mais de fédérer les nombreux jumeaux conçus, en respectant les standards et les principes de collaboration ouverte. Les Systèmes d’Information Géographiques (SIG) des collectivités territoriales, les modèles des autoroutes, des réseaux urbains (utilities), des bâtiments, des parkings, des gares et des aéroports sont interfacés. Le jumeau numérique de territoire ainsi constitué est mis en œuvre pour les cas d’usage répondant aux exigences de la ville intelligente et durable, tels que :
• Optimisation des flux des déplacements et de gestion opérationnelle d’un territoire ;
• Simulation d’impact de modifications structurelles et de changement de comportements des utilisateurs ;
• Performance énergétique à l’échelle d’un quartier ou d’une ville, sous l’angle de mixité des énergies et des usages : la mutualisation des énergies (l’énergie là où faut quand il le faut)
• Optimisation des capacités de résilience du territoire en cas de dégradation d’infrastructures ou de bâtiments, de séismes, ou d’épisodes climatiques extrêmes ;
• Réduction des émissions de gaz à effet de serre ;
• Mise à disposition des citoyens les informations pour une participation dans la maîtrise du dérèglement climatique.
Les thèses en cours (état au 21/12/2021)
[1] « Capacité prévisionnelle de la modélisation discrète pour application aux ouvrages géotechniques complexes », préparée par Bilal EL-TFAILY (2A), soutenance prévue en Octobre 2023. Thèse de l’Ecole Doctorale Ingénierie- Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production (I-MEP2), dirigée par L. SIBILLE (UGA), co-encadrée par L. SIBILLE, A. BENNABI et R. ABOUL HOSN, co-financée par INP et la Fondation ESTP.
[2] « Impacts d’hétérogénéités granulaires par suffusion de sols constitutifs d’ouvrages hydrauliques », préparée par Jean-Bruce GBOGA (3A), soutenance prévue en Octobre-Novembre 2021. Thèse en co-tutelle de l’Ecole Doctorale Sciences Ingénierie et Environnement de l’Université Paris-Est et de INP HB, co-dirigée par J-C. DUPLA (UPE) et A. KONIN (INP HB), encadrée par A. BENNABI, co-financée par INP HB et C2D.
[3] « Etudes des phénomènes d’affouillement autour de piles de pont fondées sur sols cohésifs et contribution à l’adaptation de solutions constructives », préparée par Jana ZAIDAN (2A-3A), soutenance prévue en Septembre 2022. Thèse de l’Ecole Doctorale de l’Université de Normandie, dirigée par l’Université Le Havre, co-encadrée par A. BANAMAR et A. BENNABI, co-financée par la Région Normandie et la Fondation ESTP.
[4] « Erosion de surface dans les sols : loi locale et influence des propriétés du sol et de l’écoulement sur la résistance à l’érosion des ouvrages hydrauliques », préparée par Shadi YOUSSEF (3A), soutenance prévue en Septembre 2022. Thèse de l’Institut National de Recherche en Sciences et Technologie pour l’Environnement et l’Agriculture (IRSTEA), dirigée par P. PHILIPPE (IRSTEA), co-encadrée par N. BENAHMED, P. PHILIPPE (IRSTEA), A. BENNABI et A. POUPARDIN, co-financée par IRSTEA et la Fondation ESTP.
[5] « Modélisation et commande d’un Convertisseur Multicellulaire Parallèle », préparée par Dyhia KAIS (3A), soutenance prévue en 2022. Thèse de l’Ecole Doctorale Quartz, dirigée par H. DENOUN (Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou), encadrée par B. AMGHAR, financée par l’Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou (accueil étudiant).
[6] « Matériaux composites pour l'élimination des gaz polluants », préparée par Matthieu MESNAGE (2A), soutenance prévue en Octobre 2023. Thèse de l’Ecole Doctorale « Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l’Univers » EMSTU, dirigée par J. JEONG, encadrée par J. JEONG, co-financée par le CNRS (Région Centre) et la Fondation ESTP.
[7] « Réponse et endommagement des tuyauteries pressurisées sous séisme et amélioration des méthodes d’ingénierie », préparée par Axel MERIC (1A), soutenance prévue en Mai 2024. Thèse de l’Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA ParisTech), co-dirigée par J-F. SEMBLAT (IMSIA, ENSTA ParisTech) et D. BOUSSA (CNRS, LMA), encadrée par P. LABBE, financée par GDS (Cifre).
[8] « Analyse de solutions pour limiter l’érosion externe du talus arrière d’une digue en terre soumise à la houle », préparée par Clément LUTRINGER (2A), soutenance prévue en Octobre 2023. Thèse de l’Ecole Doctorale Sciences Ingénierie et Environnement de l’Université Paris-Est (SIE), dirigée par J. JEONG, encadrée par A. POUPARDIN, co-financée par la Fondation ESTP et Les Salins du Midi.
[9] « Valorisation des fibres végétales dans des matériaux cimentaires. Application dans les bétons à haute performance et dans les formulations chapes », préparée par Sergio PONS RIBERA (3A), soutenance prévue en Octobre 2022. Thèse de l’Ecole Doctorale Sciences Ingénierie et Environnement de l’Université Paris-Est (SIE), dirigée par R. HAMZAOUI, co-encadrée par B. VASSEUR et J. COLIN, co-financée par ADEME, la Région Grand-Est et FEDER.
[10] « Etude des mécanismes de régénération de l’hydraulicité de bétons dans le cadre d’une approche économie circulaire », préparée par Abdellatif ABIDAR (1A), soutenance prévue en Juin 2024. Thèse de l’Ecole Doctorale Sciences Ingénierie et Environnement de l’Université Paris-Est (SIE), dirigée par R. HAMZAOUI, co-encadrée par S. MANSOUTRE (EFB) et O. BOUCHENAFA, co-financée par la Fondation ESTP, CIMENTS CALCIA, LAFARGE France et GROUPE VICAT.
[11] « Captation du CO2 des granulats de bétons recyclés », préparée par Mounia BOUGHALEB (1A), soutenance prévue en Octobre 2024. Thèse de l’Ecole Doctorale Sciences Ingénierie et Environnement de l’Université Paris-Est (SIE), dirigée par J. JEONG, co-encadrée par J. COLIN et A. POUPARDIN, co-financée par la Fondation ESTP et l’ANR (Projet FastCarb).
[12] « Formulation, ouvrabilité, mécanique, et durabilité de ciments bas carbone », préparée par Houryie HARMOUCHE (1A), soutenance prévue en Octobre 2024. Thèse de l’Ecole Doctorale Sciences Ingénierie et Environnement de l’Université Paris-Est (SIE), dirigée par O. OMIKRINE-METALSSI (UGE), co-encadrée par C. FLORENCE et O. BOUCHENAFA, co-financée par la Fondation ESTP et UGE.
[13] « Structuration de données d’un Jumeau numérique pour réconcilier les modèles réels et simulés – Cas d’étude : Modèle Energétique d’un bâtiment », Etudiant Zhiyu ZHENG (1A). Thèse dans le cadre de la chaire Jumeaux Numériques, dirigée par F. ABABSA (ENSAM), encadrée par E. FARAZDAGHI, financée par la Chaire JN.
[14] « SOILTRACKING : Réseaux de capteurs sans fil pour la traçabilité des sols pollués ». Etudiant Edern VIANNAY (ESTP) (1A). Dirigée par SNOUSSI (UTT), encadrée par B. MECHERI, financée par AEXDO.
[15] « Terre exclavées pour façade », Etudiant Arthur LAM (ESTP). Dirigée par R. HAMZAOUI, encadrée par A. KINDINIS, financée par SAINT-GOBAIN.
💡 L'ESTP Paris dispose de quatre chaires Formation-Innovation-Recherche s’inscrivant dans la thématique de la constructibilité | En savoir plus