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Bennani Abdelkrim

Bennani Abdelkrim

Professeur HES associé

Compétences principales

Dynamique des structures

vibration

flambage

Essais sur materiaux et structures

Materiau Terre

Recyclage terres excavées

Liants alternatifs bas carbone

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  • Enseignement

  • Recherche

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  • Conférences

Contrat principal

Professeur HES associé

Bureau: CR11D

Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève
Rue de la Prairie 4, 1202 Genève, CH
hepia
Domaine
Architecture, construction et planification
Filière principale
Génie civil
MSc HES-SO en Engineering - HES-SO Master
  • Dynamique des structures
BSc HES-SO en Génie civil - Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève
  • Atelier matériaux
  • statique des structures
  • Systèmes hyperstatiques

En cours

Béton fibré autoplaçant à haut volume en fibres: formulation et caractérisation

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Description du projet :

L’objectif de cette étude est de formuler un béton fibré à haut volume en fibres acier et d’évaluer ses caractéristiques mécaniques. L’objectif principal est d’améliorer le comportement post-fissuration du béton sous traction, avec notamment la diminution de la chute de contrainte généralement observée. Un haut volume en fibres métalliques est visé afin d’inhiber le régime adoucissant et de tenter d’obtenir un régime écrouissant (écrouissage positif) en régime post-fissuré. Généralement, le problème est qu’au-delà d’une certaine teneur en fibres, le béton n’est plus autoplaçant et sa plasticité fortement dégradée ce qui le rend inutilisable pour des éléments préfabriqués en raison de la nécessité de couler le béton rapidement. Le critère autoplaçant est donc primordial, et la formulation et l’adjuvantation devront permettre sa vérification. L’approche consiste à améliorer la formulation classique du béton utilisé dans une usine de préfabrication ou une centrale à béton donnée et à la perfectionner pour obtenir un béton fibré autoplaçant à fort volume de fibres.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Bennani Abdelkrim , Fazio Florian

Statut: En cours

Développement et caractérisation de blocs porteurs écologiques à base de terre excavée

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Description du projet :

Le secteur de la construction et en particulier le secteur genevois de la construction doit relever deux défis majeurs étroitement liés: d’une part, l’approvisionnement en matières premières (notamment avec les réserves genevoises exploitables de graviers qui s’amenuisent) et d’autre part l’élimination des matériaux d’excavation (engorgement des sites de stockage).

Citons à titre d’exemple le territoire Genevois, où plus de 3.7 millions de tonnes de matériaux d’excavation non pollués sont produites chaque année sur les chantiers, ce qui représente plus des 2/3 de l’ensemble des déchets du canton (5 millions de tonnes). Afin de comprendre davantage les enjeux relatifs à ces volumes chiffrés de terres excavées, considérées légalement comme des déchets, il faut préciser que cela correspond mensuellement au volume de 3 tours RTS, 2 Notre-Dame de Paris, 80 piscines olympiques et 13'500 camions.

Cependant, à l’heure où la dynamique autour de l’économie circulaire est forte, où la problématique de la gestion des terres d’excavation est bien connue de tous les acteurs du secteur, on ne peut que constater que les conditions pour une large valorisation de ces matériaux ne sont pas réunies: seuls 15% de ces terres sont recyclés, essentiellement pour le remblayage sur site, le comblement de sites et également pour fabriquer des blocs de terre crue compressée destinés à la fabrication de murs non porteurs.

Parmi les facteurs expliquant ce faible taux de recyclage (surtout en tant que matières premières pour la fabrication de matériaux de construction), on peut citer:

  • une mauvaise image et une peur des matériaux recyclés, considérés à tort comme moins fiables;
  • un manque d’information et une méconnaissance des matériaux recyclés.

Ce projet a pour objectif le développement de pratiques de construction alternatives et écologiques, via le développement et la caractérisation complète de bloc de terre compressée stabilisée (BTC) grand format pour des applications de murs porteurs intérieurs ou extérieurs, dans le but de:

  • certifier de leurs capacités portantes et valider ainsi les calculs prévisionnels des ingénieurs civils sur la structure du bâtiment;
  • améliorer l’image de ces matériaux et de rassurer les différents acteurs de la construction.

Plus précisément, le projet vise à :

  • caractériser un nouveau «produit» (matériau, système constructif) pour des éléments porteurs verticaux à base de blocs de terre compressée grand format, les «TERRAPADS»;
  • caractériser ce produit d’un point de vue de mise en œuvre, performance et durabilité;
  • préciser le domaine d’application du produit et son intégration dans un projet de construction;
  • contribuer à combler le manque d’informations afin de répondre aux interrogations des différents acteurs de la construction (ingénieurs, architectes, maçons, maitre d’ouvrage et utilisateur).

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Bennani Abdelkrim , Fazio Florian

Partenaires professionnels: Terrabloc

Statut: En cours

Béton de Terre

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Description du projet :

L’objectif de ce projet est de revaloriser des terres d’excavation en élaborant une formulation de béton de terre afin d’obtenir un matériau permettant une mise en œuvre aisée et atteignant une résistance à la compression suffisante. L'idée est de proposer une voie durable et économiquement viable pour valoriser ces «déchets», en les considérant comme de précieuses ressources, réutilisées directement sur le chantier source ou à proximité.

Contrairement au béton classique, ce «nouveau» système de construction pour des éléments porteurs à base de «béton de terre» contient beaucoup moins de ciment et est constitué à plus de 70% de déblais d’excavation terreux recyclés localement. Il peut être mis en œuvre de manière conventionnelle i.e. par coulage dans des coffrages, ce qui fait de ce produit une alternative potentielle performante tant au niveau écologique qu’économique.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Bennani Abdelkrim , Fazio Florian

Partenaires professionnels: Terrabloc

Statut: En cours

Terminés

Recherche sur le vieillissement accéléré de béton coloré

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Description du projet :

La durabilité des matériaux et structures fait intervenir un certain nombre de phénomènes complexes. Elle va dépendre des caractéristiques des matériaux, des applications prévues, et des conditions environnementales. Pour prévoir le comportement à long terme d’éléments de structure et observer les éventuelles dégradations dans un délai relativement court, il est nécessaire de réaliser des essais de vieillissements accélérés en laboratoire. L’objet de ce travail est d’étudier un certain nombre de paramètres (formulation, ajout de produits hydrofuges, …) influençant le vieillissement d'éléments de façade en béton coloré exposé notamment aux UV et au gel/dégel.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Bennani Abdelkrim

Durée du projet: - 01.12.2020

Statut: Terminé

2022

Experimental and numerical study on static and dynamic axial crushing of square aluminum tubes :
Article scientifique ArODES
effects of cutouts

Tan-Trung Bui, Dhafar Al Galib, Abdelkrim Bennani, Ali Limam

International Journal of Protective Structures,  2022, 13, 2, 403-438

Lien vers la publication

Résumé:

The collapse of tubes under axial load is an important subject from the safety point of view, particularly in the design of energy absorbing devices used in many engineering applications. In this study, quasi-static and dynamic experiments were carried out on square thin-walled aluminum extrusions to investigate the effects of circular holes. Cutouts were introduced in the four corners of the square-section tube, not far from the end boundary of the tube, in order both to decrease the first peak load on the load-displacement characteristic and to control the collapse mode. Different aspects, such as the buckling modes and the energy absorption in quasi-static axial crushing tests, as well as dynamic effects and material rheology contributions in dynamic crushing tests, have been examined. For the dynamic tests, the parameters were the impacting mass and its velocity. The results showed a drop in the first peak function of the openings’ radius and the tube’s energy absorption capacity was kept. A comparison between static and dynamic tests results was carried out and the interpretation of the results in terms of deformation mechanism and energy absorption was discussed. Numerical simulations with the finite element code ABAQUS were conducted to confirm the experimental findings. The results of different numerical models, implicit and explicit calculations, that contribute to a basic understanding of the buckling and prediction of the crash behavior of the aluminum components without and with the cutouts are presented.

2021

Behaviour of macro-synthetic fibers reinforced concrete :
Article scientifique ArODES
experimental, numerical and design code investigations

W. S. A. Nana, H. V. Tran, T. Goubin, G. Kubisztal, Abdelkrim Bennani, T. T. Bui, G. Cardia, A. Limam

Structures,  2021, vol. 32, pp. 1271-1286

Lien vers la publication

Résumé:

Fiber-reinforced concrete (FRC) is increasingly used in various civil engineering applications. Compared to conventional reinforced concrete (rebars or welded mesh), the FRC has very high ductility in the post-cracking phase and allows more distributed cracks with a smaller opening. The FRC post-cracking behaviour depends on the fiber type (properties of fibers) used and the fiber content. Therefore, the characterization of fiber-reinforced concrete material behaviour under tension is important. In this study, the post-peak behaviour of the FRC using polypropylene macro-synthetic fiber (SikaFiber Force-60 brand) was characterized. According to the European test recommendation (EN 14651, 2005), notched 3‐point bending tests were conducted on 36 prismatic notched beams (dimensions of 600 mm × 150 mm × 150 mm) to identify the stress/crack opening law of FRC. The influence of the fiber dosage was evaluated with six fiber volume fractions of 0.33%, 0.49%, 0.66%, 0.82%, 0.99% and 1.26% corresponding to dosages of 3.0 kg/m3, 4.5 kg/m3, 6.0 kg/m3, 7.5 kg/m3, 9.0 kg/m3 and 11.5 kg/m3 respectively. It was found that the increase of the fiber dosage has no significant influence on the ultimate bending strength, but a substantial increase in the residual tensile flexural stresses was found. A numerical model using the inverse method was also used to reproduce the stress/crack opening behaviour of FRC obtained in the experimental tests. A new approach was proposed to define the post-cracking diagram adapted for the macro-synthetic FRC used. Fib Model Code 2020 approach was also conducted and compared with. The Model Code requirements for FRC’s use in structural applications have also been adapted to the case of macro-synthetic FRC following Hillerborg's concept of fracture energy and a new proposal was made.

2020

Shear performance of steel fiber reinforced concrete beams without stirrups :
Article scientifique ArODES
experimental investigation

T. T. Bui, W. S. A. Nana, B. Doucet-Ferru, Abdelkrim Bennani, H. Lequay, A. Limam

International Journal of Civil Engineering,  2020, vol. 18, pp. 865-881

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Résumé:

Over the past century, a considerable amount of research has been conducted to study the brittle behavior of traditional concrete. Currently, fiber reinforcement material appears as an effective way to enhance general concrete performance under diverse loads. In the present study, an experimental investigation of the steel fibers’ effect on the bending behavior of concrete beams is performed. The main objectives were first to see whether the use of steel fibers allows the total substitution of traditional transverse reinforcement (stirrups) and second to examine the effect of a combination of steel fibers and longitudinal rebars. The experimental program includes four beam specimens of dimensions 1700 mm × 80 mm × 150 mm. The results show that the fiber volume fraction of 100 kg/m3 of uncoated steel fibers, which corresponds to 1.27% fiber volume fraction, can be used to replace the transverse reinforcement. Besides, the obtained results show that the combination of the steel fibers with longitudinal reinforcement is necessary to obtain a better resistance under bending.

2018

Buckling behavior of metallic cylindrical shell structures strengthened with CFRP composite
Article scientifique ArODES

Z. Draidi, Tan Trung Bui, Ali Limam, Huu Viet Tran, Abdelkrim Bennani

Advances in Civil Engineering,  2018, article no. 4231631

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Résumé:

The objective of this study is to evaluate the effect of a CFRP composite layer on the buckling behavior of metallic cylindrical shells. To enhance the bearing capacity of steel shells, classical solutions consider internal or external metallic stiffeners (stringers and/or rings) welded or riveted to the shell. Here, an external skin of composite material which wraps the whole metallic skin of the shell is studied. To be valid for metallic shells structures (storage tanks like silos) as well as for metal pipes (gas or oil pipeline), the procedure for setting up and implementing the composite must be simple. The recommended solution is therefore tested through experimental tests to find their limits and the configuration of optimal behavior. A consistent enhancement of bearing capacity is observed. This experimental base serves also to consolidate a numerical model which corroborates the experimental results. The good correlation between experimental and numerical results is confirmed for the whole loading process, for unstiffened and stiffened shells. For metallic unstiffened shell, an adequacy between experiment and simulation is noticed in the mainly membrane precritical behavior, during the buckling initiation characterized by the boundary layer problem corresponding to axisymmetric wavelength appearance near boundaries and in the postcritical domain associated to localization of the buckling mode at one extremity of the shell. For stiffened configuration, the enhancement of the bearing capacity of the shell is correctly gauged; this confirms the possibility to use finite element simulation for the design.

2024

Structural behavior of 3D printed load bearing elements
Conférence ArODES

Bilal A. Baz, W. Serge Auguste Nana, Loïc Regnault de la Mothe, Jérôme Florentin, Kouka Amed Jeremy Ouedraogo, Gianluca Cardia, Chikaeze Ugwu, Matthias Werzinger, Fabian Meyer-Brötz, Abdelkrim Bennani, Hélène Lombois-Burger

Digital Concrete 2024 - Supplementary Proceedings

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Résumé:

3D Printing technology is rapidly reshaping the construction industry as an innovative and sustainable building solution. Printing elements with structural and load bearing functions, using concrete material is among the considered solutions. The present study aims to demonstrate the ability of using 3D printed elements as fully structural. A comprehensive experimental program has been implemented to demonstrate this structural capability for 3D Printed element as the technology is presently outside construction codes. The program compares, in the same production and curing conditions, the mechanical behavior of cast in molds material, 3D printed material, and the associated l performance of structural elements at real scale. The material used was a one-component (1k) ink. Reliable correlations between material scales and large-scale elements can be established. However, a larger design safety margin than stated in the codes for conventionally cast concrete needs to be considered presently.

Concrete volumetric building units for highly environmental-efficient modular houses
Conférence ArODES

S. A. S. L. Sawadago, T. T. Bui, A. Limam, Abdelkrim Bennani, H. David, D. Damichey

Proceedings of the 7th International Conference on Geotechnics, Civil Engineering and Structures, CIGOS 2024, 4-5 April 2024, Ho Chi Minh City, Vietnam

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Résumé:

Volumetric building units can be very attractive due to several benefits in comparison with traditional construction, mainly, a reduced building time and reducing associated costs, material waste reduction, safer working environment, and improved quality. In our study, several concrete prototypes modules or Prefabricated Finished Volumetric Concrete Construction (PFVCC) was fabricated, then modular houses based on this concept were built. This allows to characterize all the construction process of the PFVCC, and to gauge its mechanical efficiency, including during their transportation. This new concept of concrete modular houses fulfils the actual requirements of modern construction as optimal insulation, acoustic performance, environmental aspects and modern architecture.

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