Numerical simulation of fresh SCC flow in wall and beam elements using flow dynamics models

Abstract : Recently, there is a great interest to study the flow characteristics of suspensions in different environmental and industrial applications, such as snow avalanches, debris flows, hydrotransport systems, and material casting processes. Regarding rheological aspects, the majority of these suspensions, such as fresh concrete, behave mostly as non-Newtonian fluids. Concrete is the most widely used construction material in the world. Due to the limitations that exist in terms of workability and formwork filling abilities of normal concrete, a new class of concrete that is able to flow under its own weight, especially through narrow gaps in the congested areas of the formwork was developed. Accordingly, self-consolidating concrete (SCC) is a novel construction material that is gaining market acceptance in various applications. Higher fluidity characteristics of SCC enable it to be used in a number of special applications, such as densely reinforced sections. However, higher flowability of SCC makes it more sensitive to segregation of coarse particles during flow (i.e., dynamic segregation) and thereafter at rest (i.e., static segregation). Dynamic segregation can increase when SCC flows over a long distance or in the presence of obstacles. Therefore, there is always a need to establish a trade-off between the flowability, passing ability, and stability properties of SCC suspensions. This should be taken into consideration to design the casting process and the mixture proportioning of SCC. This is called “workability design” of SCC. An efficient and non-expensive workability design approach consists of the prediction and optimization of the workability of the concrete mixtures for the selected construction processes, such as transportation, pumping, casting, compaction, and finishing. Indeed, the mixture proportioning of SCC should ensure the construction quality demands, such as demanded levels of flowability, passing ability, filling ability, and stability (dynamic and static). This is necessary to develop some theoretical tools to assess under what conditions the construction quality demands are satisfied. Accordingly, this thesis is dedicated to carry out analytical and numerical simulations to predict flow performance of SCC under different casting processes, such as pumping and tremie applications, or casting using buckets. The L-Box and T-Box set-ups can evaluate flow performance properties of SCC (e.g., flowability, passing ability, filling ability, shear-induced and gravitational dynamic segregation) in casting process of wall and beam elements. The specific objective of the study consists of relating numerical results of flow simulation of SCC in L-Box and T-Box test set-ups, reported in this thesis, to the flow performance properties of SCC during casting. Accordingly, the SCC is modeled as a heterogeneous material. Furthermore, an analytical model is proposed to predict flow performance of SCC in L-Box set-up using the Dam Break Theory. On the other hand, results of the numerical simulation of SCC casting in a reinforced beam are verified by experimental free surface profiles. The results of numerical simulations of SCC casting (modeled as a single homogeneous fluid), are used to determine the critical zones corresponding to the higher risks of segregation and blocking. The effects of rheological parameters, density, particle contents, distribution of reinforcing bars, and particle-bar interactions on flow performance of SCC are evaluated using CFD simulations of SCC flow in L-Box and T-box test set-ups (modeled as a heterogeneous material). Two new approaches are proposed to classify the SCC mixtures based on filling ability and performability properties, as a contribution of flowability, passing ability, and dynamic stability of SCC.

Un modèle de développement de logiciels-outils de support à l'enseignement

En tant qu'enseignant dans le programme des Techniques du génie électrique (T.G.E, anciennement Électrotechnique) nous avons pu constater qu'en moins de 10 ans, le micro-ordinateur est devenu une réalité qui concerne pratiquement tous les cours des trois années de formation, alors qu'ils n'étaient utilisés dans aucun cours avant. Cet exemple est typique de la révolution informatique que nous vivons actuellement et qui pénètre tous les secteurs d'activités de notre société. Dans ce contexte de changements importants, les enseignants ont malgré eux un rôle de pionniers car ils n'ont que peu de ressources à leur disposition pour maîtriser cette technologie et l'intégrer dans leur enseignement. Ce virage informatique, s'il est à peine commencé dans l'enseignement général, pose de nombreux problèmes aux enseignants du secteur professionnel qui doivent trouver la place et déterminer le rôle que doit jouer cette nouvelle technologie dans l'enseignement. La majorité des recherches sur les didacticiels ont pour objet les logiciels qui cherchent à assurer des tâches d'enseignement, tels que les tests, exerciseurs ou tutoriels, et auxquels s'ajoutent maintenant les applications multimédia. Une étude menée dans les collèges (Mataigne, 1992) montre cependant que ce sont d'abord les logiciels de bureautique et ensuite les logiciels de programmation et de simulation-modélisation, qui sont de loin les plus utilisés dans l'enseignement. S'il n'existe pratiquement pas de logiciels de bureautique ou de programmation conçus pour l'enseignement, les logiciels de simulation et de modélisation constituent plus des deux tiers des développements de didacticiels de ces dix dernières années pour le réseau collégial. Ces logiciels, dont la forme et le contenu se rapprochent plus de logiciels conçus pour les entreprises que de logiciels pédagogiques traditionnels, appartiennent à une catégorie où il se fait très peu de recherche didactique et où il n'existe pas de modèle de développement spécifique. Par ailleurs, nous avons constaté que la grande majorité des auteurs de didacticiels sont des enseignants qui réalisent parfois leur logiciel eux-mêmes. La conception d'un didacticiel étant une tâche particulièrement complexe, il nous a semblé utile d'analyser les différences entre les didacticiels traditionnels et les logiciels de simulation-modélisation afin de dégager la problématique du développement de ces derniers. Après avoir analysé les différents modèles de développement proposés par la recherche ou par le génie informatique, nous nous proposons, dans cette recherche, de dégager et de justifier une méthodologie de développement spécifique aux logiciels de simulation-modélisation fondée sur des éléments empruntés aux modèles du génie logiciel et de la didactique, sur notre expérience de développement et sur celle d'experts dans le domaine.

Duo, duel et deuil représentations de la dialectique tradition/novation entourant l'intégration des TIC chez des enseignants d'arts plastiques au secondaire : par une approche qualitative réfléchie

Cette thèse traite des représentations construites par des artistes-enseignants du secondaire au sujet de la dialectique tradition/novation inhérente au processus d'intégration des TIC. Elle rend compte d'une recherche visant à mieux comprendre les disparités en matière d'intégration des technologies, dans les pratiques enseignantes en arts plastiques. L'auteure a observé ce problème dans son parcours professionnel, marqué par son passage du rôle de praticienne à celui de formatrice en enseignement des arts. Elle s'est demandée si cela tenait uniquement à la formation ou si des facteurs intrinsèques tels que les représentations pouvaient intervenir. Ce questionnement est à l'origine d'une étude dont les objectifs étaient d'identifier les représentations entourant la dialectique tradition/novation et de voir s'il existe des interrelations entre représentations et pratiques. Pour arriver à ses fins, l'auteure a utilisé les notions de représentation sociale et de poïétique comme leviers théoriques tout en s'inspirant de la démarche artistique, par souci de cohérence avec le domaine des arts. Le recueil de l'information s'est effectué à partir d'entretiens de type compréhensif, donnant lieu à des représentations discursives, métaphoriques et graphiques. L'analyse des représentations révèle que les artistes-enseignants interviewés voient la dialectique tradition/novation tantôt comme un duo, tantôt comme un duel ou même comme un deuil, et que ces représentations interagissent avec les pratiques. Ces conclusions traduisent l'importance de s'intéresser aux facteurs intrinsèques qui peuvent faire obstacle au changement. Si la rencontre art/technologie est assez bien documentée par les esthéticiens, les philosophes et les artistes, plus rares sont les contributions touchant le corollaire éducatif d'une telle alliance. En ce sens, cette recherche est tout à fait pertinente et originale. Elle l'est également au regard de la méthodologie proposée, qui s'ajuste à la démarche artistique. Bref, cette thèse parle d'art, parle par l'art et parle pour l'art.

Étude du vocabulaire traitant d'un fait d'actualité internationale : cas du dossier nucléaire iranien dans la presse écrite québécoise et française

Dans le cadre de ce mémoire, nous nous sommes intéressée au vocabulaire utilisé par la presse francophone, à savoir française et québécoise, lorsqu'elle traite d'un fait d'actualité internationale. L'objectif de la présente étude exploratoire est de vérifier si l'information diffusée par la presse écrite quotidienne au Québec, concernant le dossier nucléaire iranien, est différente de celle diffusée par la presse écrite quotidienne française. Cette vérification a été faite à partir d'un corpus de textes publiés par deux quotidiens québécois, La Presse et Le Devoir, et deux quotidiens français, Le Monde et Le Figaro. Le but de notre recherche était de procéder à l'analyse du vocabulaire employé par ces quatre quotidiens lorsqu'ils diffusent l'information touchant le dossier nucléaire iranien. Nous nous sommes intéressée à la sélection et à la distribution des mots-clés composant le discours de ces quotidiens diffusés au Québec et en France. Nous avions posé l'hypothèse suivante : l'information internationale diffusée au public québécois est différente de celle diffusée en France, et cette différence est perceptible par le vocabulaire employé. Pour considérer cette question de recherche, nous avons constitué un corpus composé de tous les articles publiés par deux quotidiens français, Le Figaro et Le Monde, et par deux quotidiens québécois, La Presse et Le Devoir traitant du dossier nucléaire iranien, entre le 14 et le 31 janvier 2006. Ces articles ont été soumis à une analyse statistique textuelle effectuée à l'aide du logiciel Alceste. Le vocabulaire employé pour la diffusion des informations touchant le dossier nucléaire iranien s'est avéré différent dans les quotidiens français et québécois. Ces différences sont effectivement perceptibles par le degré d'importance donnée aux mots constituant ce vocabulaire et par leur distribution dans les textes de chaque quotidien étudié. Notre étude se distingue des démarches d'analyse dans lesquelles la subjectivité du chercheur n'est pas suffisamment contrôlée aux endroits névralgiques du processus de recherche. Grâce à l'analyse statistique des données textuelles appliquée à notre corpus, nous sommes en mesure d'appuyer notre interprétation des textes sur des données factuelles. L'étude de la distribution des formes (mots) dans les textes nous a permis de retracer puis de décrire les différentes tendances inscrites dans un corpus traitant d'un même fait d'actualité. En d'autres termes, cette étude de la distribution des formes nous a permis de mettre en évidence des sous thèmes, des dimensions, des pôles du discours, des tendances préférentielles dans le traitement de la même information. Ainsi, Le Figaro s'est intéressé davantage au volet économique et militaire du dossier iranien; La Presse, à la proposition russe d'enrichir l'uranium iranien sur son propre sol et à l'aspect technique et scientifique de la technologie nucléaire; Le Devoir, aux efforts diplomatiques et à la technologie nucléaire, et enfin, Le Monde, qui s'est particulièrement intéressé au discours de Chirac et à l'inflexion de la doctrine de dissuasion française, a pu rendre compte de toutes les facettes du sujet. Notre hypothèse se confirme donc : l'information, concernant le dossier nucléaire iranien, diffusée au public québécois est différente de celle diffusée en France, et cette différence est perceptible par le vocabulaire employé.

Trousse d'enseignement collégial d'un cours de chimie organique intégrant l'environnement

Cet essai propose une trousse d’enseignement pour un cours de chimie organique intégrant l’environnement au niveau collégial. Une exploration des concepts théoriques de différentes disciplines : l’enseignement au collégial, les courants pédagogiques et programmes, la chimie verte, les questions scientifiques sociales vives, l’alphabétisation scientifique et les efforts environnementaux dans les institutions, permet de concevoir une trousse fonctionnelle. La trousse se veut un outil adaptable selon les besoins de ses utilisateurs pour aider les nouveaux professeurs à intégrer des concepts environnementaux dans un cours existant.

Conception d'un portfolio pour documenter le développement des compétences de l'élève au collégial.

L'objectif principal de notre recherche vise à concevoir un portfolio d'apprentissage pour documenter le développement des compétences de l'élèves à l'intérieur de plusieurs cours du programme de Techniques de design de présentation. Dans le cadre du présent essai, un portfolio d'apprentissage en version électronique, a été conçu à travers une recherche développement. Le Carnet+ est constitué de huit dimensions qui s'articulent entre elles, formant l'architecture de l'outil numérique proposé. Ce portfolio est inspiré des outils conçus et expérimentés par des enseignantes et des enseignants du collégial Bousquet (2006) et Lavoie et Giroux (2009). Le portfolio d'apprentissage conçu a été validé auprès de quatre expertes de l'ordre collégial à l'aide d'un questionnaire et d'une entrevue téléphonique enregistrée. Les données recueillies auprès des expertes ont fait émerger plusieurs points positifs à l'égard du Carnet+ développé, dont sa structure fonctionnelle, sa convivialité et son côté novateur. Le prototype final intègre les propositions qui ont été formulées par des expertes, entre autres, des questionnements par les pairs, des hyperliens qui ont été ajoutés dans les fiches de bilan afin de mieux situer le niveau de développement des compétences de l'élève. Cet essai a permis de développer le Carnet+, un outil d'évaluation qui recueille et rend compte du développement des compétences de l'élève. Ce portfolio, que nous avons élaboré, permettra à l'enseignante et à l'enseignant de mieux suivre le niveau de développement des compétences qui s'échelonnent dans le temps tout en guidant l'élève.