ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Multi-scale modelling of the hygro-mechanical behavior and study of the dimensional stability of glued laminated timber composite structures in Pinus pinaster (Ait.)
by Romain CHEVALIER (I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux)
The defense will take place at 9h00 - Amphithéâtre LRL, I2M, Site ENSAM, Esplanade des Arts et Métiers, 33400 Talence
in front of the jury composed of
- Anita CATAPANO-MONTEMURRO - Professeure des universités - Bordeaux INP - Directeur de these
- Régis POMMIER - Chargé de recherche - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Frédéric DUBOIS - Professeur des universités - Université de Limoges - Rapporteur
- Bruno CASTANIE - Professeur des universités - INSA Toulouse - Rapporteur
- Marco MONTEMURRO - Professeur des universités - ENSAM Bordeaux - Examinateur
- Laurent GUILLAUMAT - Professeur des universités - ENSAM Angers - Examinateur
This thesis focuses on the development of a multi-scale model of the hygro-mechanical behaviour and the study of the shape stability of glued laminated timber (GLT) made of Pinus pinaster (Ait.). Wooden structures are subject to dimensional variations due to changes in climatic conditions. In the case of GLT structures, shape stability can be achieved through systematic design based on the properties of the constituent lamellae. To this end, a multi-scale model based on an exhaustive bibliographic study of the properties of Pinus pinaster (Ait.) has been developed. Using a numerical homogenisation method and a metamodel based on Non-Uniform Rational Basis-Spline (NURBS) hypersurfaces, this model provides a spatial representation of the heterogeneous, variable, and anisotropic properties of Pinus pinaster (Ait.) lamellae. In addition, configurations of GLTs, based on laminate theory, have been proposed and experimentally subjected to variations in climatic conditions. The induced displacements are measured using a digital image correlation method. Finally, a comparison of the displacements is carried out, enabling the recommendation of GLT configurations that improve the shape stability of the GLTs produced by the Gascogne Bois company.
ED Sciences et environnements
To what extent agricultural soil phosphorus fertility could limit the production of organic agriculture, in the context of a large expansion?
by Joséphine DEMAY (ISPA - Interaction Sol-Plante-Atmosphère)
The defense will take place at 9h00 - Salle de conférence ISPA, INRAE - UMR ISPA, 71 Avenue Edouard Bourlaux, CS 20032, 33882 Villenave d'Ornon cedex
in front of the jury composed of
- Thomas NESME - Professeur - Bordeaux Sciences Agro - Directeur de these
- Philippe CIAIS - Directeur de recherche - CEA - Rapporteur
- Astrid OBERSON DRAYER - Professeure - ETH Zürich - Rapporteur
- Adrian MüLLER - Chercheur - FiBL - Examinateur
- Julia LE NOë - Chargée de recherche - IRD - Examinateur
- Souhil HARCHAOUI - Chargé de recherche - INRAE - Examinateur
- Sylvain PELLERIN - Directeur de recherche - INRAE - CoDirecteur de these
- Gregory VERICEL - Ingénieur - ARVALIS- Institut du végétal - Examinateur
Face aux crises environnementales et climatiques actuelles, les systèmes de production alimentaire doivent être transformés de toute urgence. Parmi les alternatives possibles, l'agriculture biologique est souvent mise en avant. Cependant, la question de savoir si l'expansion à grande échelle de l'agriculture biologique serait limitée par la disponibilité en nutriments des sols reste encore largement débattue. Jusqu'à présent, des études ont montré qu'à condition de réorganiser en profondeur les systèmes alimentaires, la conversion de 60 % des terres arables à l'agriculture biologique pourrait répondre à la demande alimentaire mondiale. Ces réorganisations incluent une réduction des densités d'animaux et du gaspillage alimentaire, la modification des régimes alimentaires et la relocalisation des élevages et des cultures sur les territoires. Au-delà de ce seuil de 60%, l'azote (N) entrainerait une limitation trop important de la production alimentaire mondiale. Toutefois, ces études n'ont pas examiné si la disponibilité en phosphore (P) des sols pourrait limiter la production de l'agriculture biologique à long terme. Cette question se pose dans la mesure où les engrais minéraux phosphatés, qui contribuent actuellement à plus de la moitié des apports mondiaux de P sur les sols agricoles, sont interdits dans le cadre de l'agriculture biologique. Répondre au manque de connaissances sur ce sujet est primordial, non seulement pour évaluer la capacité de l'agriculture biologique à se développer globalement, mais aussi dans le contexte de l'inévitable épuisement des réserves de roches phosphatées. Dans cette thèse, nous avons tout d'abord quantifié la dépendance de la fertilité actuelle en P des sols agricoles vis-à-vis de l'utilisation passée et présente d'engrais minéraux phosphatés. Nous avons ensuite analysé dans quelle mesure la production de l'agriculture biologique pourrait être affectée par un déficit en P des sols dans un monde 100% biologique. Dans l'ensemble, nous montrons que la fertilité actuelle en P des sols agricoles dépend fortement de l'utilisation cumulée d'engrais minéraux phosphatés sur la période 1950-2017, la moitié du P disponible des sols agricoles mondiaux étant d'origine anthropique. Cette tendance globale cache de fortes disparités entre les pays, reflétant des historiques d'utilisation d'engrais minéraux phosphatés contrastés. La forte dépendance à l'égard des engrais minéraux phosphatés est à la fois une opportunité et un obstacle au développement de l'agriculture biologique. D'une part, elle se traduit souvent par d'importants stocks de P hérités dans les sols, ce qui facilite la transition vers l'agriculture biologique. Cependant, cette dépendance remet en question la durabilité à long terme des systèmes agricoles sans aucun apport de P minéral. Nos simulations d'un monde 100% biologique ont révélé que, si la production agricole serait fortement limitée par l'azote à court terme, un déficit en P des sols agricoles sur le long terme affecterait aussi grandement la production alimentaire, en particulier dans les régions où le niveau actuel de fertilité en P des sols est faible, où les niveaux de production sont élevés et où la part de légumineuses dans les rotations est importante. Après 100 ans de production en agriculture biologique, la production alimentaire mondiale serait réduite de 41 %, les déficits en P des sols des terres arables et des prairies permanentes contribuant respectivement à 39 % et 18 % de cette perte. Dans l'ensemble, notre travail apporte de nouvelles connaissances sur les limitations potentielles de la production de l'agriculture biologique par la disponibilité en P des sols agricoles, soulignant les risques à long terme pour la sécurité alimentaire dans un monde 100 % biologique. Enfin, nous discutons des leviers potentiels qui permettraient de limiter la perte de P des sols agricoles, dont notamment le bouclage du cycle du P.