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Les Instituts de recherche hepia

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L’avenir est à créer


Brochure Ra&D La Recherche appliquée et le Développement (Ra&D) sont réalisés dans le cadre de quatre instituts disposant d’équipements « up-to-date » et de moyens importants en termes de ressources humaines et financières. Ces instituts, issus des départements d’hepia sont : • inPACT : institut du Paysage, de l’Architecture, de la Construction et du Territoire avec pour axes stratégiques de recherche : • Agglomérations et paysages • Architectures et ouvrages performants • inIT : institut d’ingénierie Informatique et des Télécommunications avec pour axes stratégiques de recherche : • Systèmes embarqués et temps réel • Systèmes distribués à grande échelle • Interaction société machine • inSTI : institut des Sciences et Technologies Industrielles avec pour axes stratégiques de recherche : • Bio-ingénierie • Eco-ingénierie • Mécanique des fluides appliquée aux domaines de l’énergie • Matériaux, nanotechnologies et conception microtechniques • inTNE : institut Terre-Nature-Environnement avec pour axes stratégiques de recherche : • Ecologie et gestion des milieux naturels et aménagés • Fonctions environnementales sous pressions anthropiques dans les agroécosystèmes Cette structure Ra&D mise en place en 2011 vise non seulement à améliorer notre performance et notre réactivité eu égard aux nombreuses sollicitations de nos partenaires industriels et institutionnels mais elle permet aussi, grâce à ses axes stratégiques de recherche de profiler l’institution dans le paysage des Hautes Ecoles régionales et suisses. En effet, le fait qu’hepia regroupe en son sein tous les pôles du domaine HES-SO « ingénierie et architecture » permet d’effectuer naturellement des projets de recherche transdisciplinaires dont les innovations sont transférées à l’externe vers des partenaires via des licences sur brevet ou par la cession de brevets mais aussi par la création d’entreprises. Cette même année 2011 a vu naître le Geneva Creativity Center dont l’objectif principal est d’amener plus rapidement des innovations élaborées au sein des Hautes écoles genevoises que sont l’Université de Genève et la HES-SO // Genève vers la société ainsi que de pouvoir répondre aux problématiques des entreprises et des collectivités. De ce fait, quel que soit le point d’entrée, les entreprises bénéficient de facto d’une offre étendue de compétences de pointe ; voir le site internet : http://www.creativitycenter.ch/ Ainsi, le corps professoral, les assistants et assistantes de recherche, le personnel administratif et technique composant les instituts de la Haute Ecole du Paysage, d’Ingénierie et d’Architecture de Genève, sont en permanence au service de la société et de son environnement.

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Gilles Triscone Professeur HES, Responsable de la coordination Ra&D gilles.triscone@hesge.ch


inPACT

inPACT L’institut du Paysage, de l’Architecture, de la Construction et du Territoire (inPACT) se déploie dans le domaine de la construction et de l’environnement. Il couvre une échelle qui va du matériau au territoire et se situe à la convergence des métiers de l’architecte, de l’ingénieur civil et de l’architecte du paysage. Cette pluridisciplinarité constitue la particularité et la force d’inPACT dans le traitement des projets de recherche et de la réalisation de mandats d’études pour des collectivités ou pour le secteur privé, acteurs, de plus en plus confrontés à des problèmes d’urbanisme, de paysage, de mobilité, d’énergie et de gestion des ressources. L’institut peut apporter des réponses concrètes en adéquation avec les méthodes et technologies d’analyse de projet les plus récentes dans les domaines paysagers, architecturaux et d’ingénierie du bâtiment. Ses activités s’organisent autour de deux axes stratégiques principaux : • agglomérations et paysages ; • architecture et ouvrages performants. Ainsi, des groupes de compétences formés du corps professoral, des assistants et du personnel technique assurent le déroulement des différentes activités de Ra&D et de services à la collectivité conformément aux axes stratégiques principaux. En cas de nécessité, ils peuvent faire appel à des compétences complémentaires disponibles au sein d’hepia. Les étudiants bénéficient également des retombées des résultats Ra&D dans leurs études bachelor et master.

Reto Camponovo Professeur HES, Responsable institut inPACT reto.camponovo@hesge.ch


Fiche 1 Eco-OBS Observatoire transfrontalier des écoquartiers Ewa Renaud, Gilles Desthieux

Descriptif Le projet Eco-OBS a débuté en 2009 et s’inscrit dans le cadre du programme européen INTERREG IVA. Ce projet fédérateur entre la France et la Suisse est motivé par la multiplication des projets transfrontaliers d’aménagement qui font face à des méthodes, des pratiques et des législations bien différentes. Il est issu du partenariat entre hepia et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en France.

Le principe premier de l’observatoire transfrontalier des écoquartiers est de mettre à disposition des porteurs de projets de nouveaux quartiers, ou de quartiers existants en Suisse ou en France, des outils et des éléments pour observer et évaluer leurs quartiers selon une grille d’analyse commune. Il s’agit d’une démarche d’auto-évaluation. Le projet s’appuie sur une plate-forme Internet (www.eco-obs.org) qui propose : Plusieurs outils pour évaluer les quartiers, qui permettent de guider les personnes dans la planification de leur projet de quartier : • outil SMEO : pour l’analyse d’un quartier selon une grille multicritères commune pour la Suisse et pour la France ; • outil Ulysse : pour l’analyse de la complexité urbaine à travers la causalité entre les critères ; • outil benchmarking : pour comparer un quartier avec d’autres. Un centre de ressources qui rassemble des supports utiles pour la planification et l’évaluation de quartiers. Il dispose d’un référentiel des écoquartiers sur le territoire transfrontalier et d’une interface « Wiki » interactive proposant par critère des définitions, méthodes d’évaluation, dispositifs légaux, méthodes et techniques.

Points forts Eco-OBS a pour objectif d’aider à l’élaboration de projets urbains durables en fournissant à leurs porteurs les différents objectifs, enjeux et critères de durabilité à prendre en compte, pour situer leur projet par rapport à d’autres et renforcer leurs compétences à travers une formation adaptée.

Eco-OBS a également pour objectif de définir les besoins en formation sur le thème des écoquartiers pour les professionnels de la planification urbaine afin de mettre en place des modules de formation.


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Valorisation Les outils proposés par Eco-OBS sont dans un premier temps testés sur des quartiers pilotes. Par la suite, les porteurs de projets d’autres quartiers pourront saisir les informations selon le principe d’autoévaluation. Plusieurs publications « cahiers Eco-OBS » ainsi que des articles scientifiques ont servi à la valorisation du projet. Le projet a également été présenté durant des séminaires transfrontaliers et lors de conférences ayant trait à l’urbanisme durable en Suisse et en France.

Légendes 1 - Bannière internet Eco-OBS 2 - MICA Mon-Idee-Communaux-d’Ambilly ©Bonnet Architectes 3 - Image de synthèse du site des Vergers, Commune de Meyrin. ©Archigraphie.ch 4 - Vue d’un écoquartier. ©Patriarche & Co


Fiche 2 EnerCAD Logiciel interactif de conception et d’optimisation thermique Reto Camponovo, Peter Gallinelli, Pascal Thomann

Descriptif EnerCAD est un environnement interactif de conception et d’optimisation thermique destiné aux architectes, ingénieurs thermiciens et maîtres d’ouvrage. Ce programme permet aux usagers d’établir un bilan thermique pour un bâtiment dès les premières phases d’un projet conformément à la norme SIA 380 / 1 : 2009. Les résultats peuvent être imprimés sous forme de formulaires officiels et admis pour les autorisations de construire, avec différents graphiques ou rapports.

Présentation EnerCAD : écran de démarrage avec dialogues de sortie (demande de chaleur, bilan mensuel, diagramme des flux). ©leea/hepia

Points forts Formulaires de justification par performances globales et ponctuelles. • Outil de calcul des valeurs U stationnaires et des valeurs U dynamiques. • Calcul de composants homogènes et in-homogènes avec évaluation du risque de condensation. • Ponts thermiques avec prise en compte détaillé du milieu voisin. • Diffusion de vapeur : calcul des pressions partielles, de saturation et zone de condensation. • Résultat en temps réel. • Multi-plate-forme MAC-OS, Windows et Linux / Unix. • Multilingue : français, allemand, italien.

Le programme EnerCAD est un ensemble d’outils de calcul et de simulation en rapport avec l’énergie dans le bâtiment. Il permet une saisie du projet aisée et rapide grâce à son interface graphique et conviviale. De nombreux utilitaires et bibliothèques, intégrés dans le programme (matériaux, composants), facilitent le travail. Un des atouts principaux du logiciel est l’approche énergétique réalisée qui fait partie intégrante du projet bâtiment dès ses premières heures. Le logiciel n’est pas juste un outil à produire des formulaires de justification pour le permis de construire. Les résultats sont présentés sous forme de graphiques et de tableaux permettant une compréhension rapide. Le programme offre également la possibilité d’évaluer le potentiel solaire actif (chauffage, production d’eau chaude sanitaire et photovoltaïque) du bâtiment étudié. EnerCAD est homologué depuis début 2002 pour le calcul de la demande de chaleur de chauffage lors des autorisations de construire. Un effort particulier a été porté sur l’aide au développement d’un projet. Outre un retour d’information immédiat suite à la modification d’un paramètre constructif par une actualisation du calcul en temps réel, EnerCAD intègre une évaluation de la conformité de l’efficacité énergétique pendant la saisie des éléments d’enveloppe. Ce logiciel s’adresse particulièrement aux architectes mais aussi aux ingénieurs et bureaux d’études souhaitant intégrer l’optimisation énergétique des bâtiments dans leur domaine de compétences.


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Valorisation Des licences professionnelles qui sont vendues aux spécialistes des métiers du bâtiment sont accompagnées d’un helpdesk. Cette aide en ligne va bien plus loin qu’une aide informatique et traite également des questions liées aux normes en vigueur et prodigue des conseils sommaires. Le logiciel est également utilisé à des fins didactiques dans les écoles d’ingénieurs, les universités et pour des cours de formation continue.

Equipement particulier • Ecobilan : EnerCAD propose l’évaluation de la masse [kg/m²] et des trois principaux indicateurs écologiques selon le KBOB / eco-bau : - la part d’énergie grise non renouvelable en MJ NRE, - la contribution à l’émission de gaz à effet de serre en kgEqCO2 et - les écopoints UBP (Umwelt-Belastungs-Punkte). • CEB : Certificat énergétique du bâtiment selon cahier technique SIA 2031 (SN EN 15217 et SN EN 15603). • Gestionnaire des matériaux : En offrant un gestionnaire de matériaux avec un accès en ligne aux catalogues de fabricants, EnerCAD est mieux que jamais armé pour optimiser votre projet sous son aspect thermique, qu’il s’agisse de constructions neuves, de rénovations ou encore de réalisations à hautes performances énergétiques (Minergie, Minergie-p, Passif).

Légendes 1 - Outil valeur U : calcul de la valeur U statique et dynamique. © leea/hepia 2 - Catalogue des matériaux : gestionnaire des propres matériaux et des matériaux de fabricants. © leea/hepia


Fiche 3 ETF-Kit Méthode d’estimation de la reproduction naturelle des salmonidés en rivière Zsolt Vecsernyés, Jean-François Rubin Damien Robert-Charrue

Descriptif Le projet Egg-to-Fry (ETF) consiste à développer une méthode de mesure permettant d’évaluer la qualité des rivières à travers les premiers stades de vie des salmonidés. Durant la phase de l’œuf à l’émergence (Egg-to-Fry), les jeunes alevins dépendent directement de la qualité de l’eau interstitielle (circulant dans le gravier). De ce fait, connaître le taux de survie des premiers stades de développement des salmonidés permet de démontrer la qualité des rivières et de leurs bassins versants.

Points forts Le but de ce projet est de fournir aux gestionnaires des cours d’eau un outil d’aide à la décision. Le kit n’améliore pas directement la qualité de nos rivières mais constitue une aide à la gestion. En effet, il propose un diagnostic représentatif de l’état écologique ainsi que de la qualité piscicole des rivières et de leurs bassins versants. Cette méthode permet également de cibler dans le temps et dans l’espace des problèmes particuliers, comme des sources de pollutions épisodiques ou des rejets illégaux.

Alevins de truite après émergence. © Damien Robert-Charrue

Les truites, comme les autres salmonidés, sont très sensibles à la qualité de leur habitat, aux variations de la température ainsi qu’à la qualité de l’eau. L’état des populations témoigne donc de la bonne santé des écosystèmes aquatiques. Les jeunes salmonidés sont particulièrement exigeants en ce qui concerne les propriétés de l’eau et, de ce fait, à l’état de l’ensemble du bassin versant. En somme, l’étude des premiers stades de vie nous permet de cerner les problèmes d’une rivière à différentes échelles grâce à l’exigence et à la sensibilité des salmonidés aux différents facteurs biotiques et abiotiques. De nos jours, les personnes en charge des cours d’eau et de la faune piscicole disposent de trois options de gestion des rivières. Le problème fondamental est de savoir laquelle choisir en fonction des impératifs écologiques, administratifs, sociaux et financiers que ce choix va engendrer. • Option 1) La non-intervention. Lorsque la reproduction naturelle fonctionne et que la population piscicole est stable. • Option 2) Le repeuplement. Cette technique consiste à élever des poissons en pisciculture, puis à les réintroduire dans le milieu naturel. • Option 3) La renaturation. Cette voie consiste à étudier la population piscicole et le milieu dans lequel elle vit, afin d’identifier les causes de diminution des effectifs et / ou les facteurs limitants des populations. ETF-Kit est une méthode ayant pour but d’aider les gestionnaires dans ces choix. En estimant la réussite de la reproduction et en la corrélant aux paramètres physico-chimiques de l’eau, il est possible de mettre en évidence les dysfonctionnements des écosystèmes aquatiques.


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Valorisation Actuellement, le projet ETF-Kit collecte des données pour étalonner la méthode. Plusieurs rivières sont échantillonnées en Suisse Romande et les résultats ont déjà permis d’affiner la méthode et les outils. La méthode fera l’objet de différentes publications pour informer des résultats obtenus. De plus, un brevet concernant les outils devrait être déposé.

Equipement particulier Le projet prévoit de mettre à disposition des gestionnaires un kit de mesure composé de deux outils principaux : • Des boîtes de développement permettent aux œufs de salmonidés de se développer de manière naturelle. Celles-ci sont insérées dans les rivières à étudier, puis sont relevées aux stades clés du développement des espèces. La conception de ces boîtes permet également de réaliser des prélèvements de l’eau s’écoulant sous le gravier et donc de mesurer la qualité de l’eau interstitielle de manière simple et rapide. Légendes 1 2 3 4 5 6

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Œufs de truites dans le gravier. Alevins venant d’éclore de l’œuf. Alevins émergés dans l’Aubonne. Boîtes dans une frayère artificielle. Extraction des boîtes. Zone naturelle où les truites viennent se reproduire. © Damien Robert-Charrue

• Une sonde multiparamètres de terrain permet de mesurer, de manière sporadique et selon les besoins, les variables principales limitant le développement des premiers stades de vie des salmonidés. Cet outil permet de réaliser en quelques minutes une série d’analyses in situ.


Fiche 4 SIG-Solaire Outil géoréférencé d’analyse du potentiel solaire. Application au cadastre solaire du canton de Genève Gilles Desthieux (hepia), Claudio Carneiro (EPFL), Eugenio Morello (Politecnico di Milano)

Descriptif Trois chercheurs d’institutions académiques différentes ont développé un outil « SIG-solaire » qui a été mis à disposition de la présente étude sur le canton de Genève. Il permet d’évaluer de façon systématique l’irradiation solaire accessible sur le territoire et particulièrement sur les toits des bâtiments. Il se base sur les données météorologiques locales ainsi que sur les données géographiques facilement disponibles, par exemple au travers du Système d’information du territoire genevois (SITG).

Irradiation solaire sur la ville de Genève.

Points forts • Cartographie du potentiel solaire de façon systématique et automatique sur un large territoire, en s’appuyant sur les données 3D des bâtiments. • Communication au public sur le potentiel solaire des toitures. • Gain de temps dans les avant-projets d’installation de collecteurs solaires (nombreux déplacements in situ évités). • Découverte du potentiel solaire sur d’autres objets que les faces de toits (sur le terrain par exemple abris, parkings, etc.).

L’outil proposé est issu d’un travail interdisciplinaire mettant en synergie un certain nombre de compétences et de techniques dans les domaines de la télédétection, des systèmes d’information géographique (SIG) 2D et 3D, de l’analyse d’images, et des indicateurs environnementaux. Il permet d’évaluer l’irradiation solaire sur le territoire à différentes échelles temporelles avec une précision et une fiabilité tout à fait satisfaisantes pour les besoins énoncés par les mandants ; ceci grâce à la reconstitution précise du territoire en 3D au travers des données aéroportées LiDAR et à une intégration des différentes sources d’ombrage. L’ombrage sur la composante directe de l’irradiation est évalué à chaque heure d’une journée type à partir d’un voisinage proche (bâti, arbres), ou lointain (relief). Le facteur d’ombrage sur la composante diffuse peut être approché par le Sky view factor, qui analyse le degré de visibilité ou la non-obstruction dans le demi-hémisphère centré sur un point donné, selon le principe du « Fisheye ». Les résultats bruts d’irradiation sont ensuite traités, dans une phase de posttraitement, dans des outils SIG pour produire des indicateurs utiles pour la communication et l’aide à la planification et à la décision. Dans le cas de la présente étude, il s’agit de statistiques d’irradiation (moyenne, médiane, minimum, maximum, écart type) calculées sur les vecteurs des toitures à partir des résultats en mode raster. Cependant, d’autres indicateurs utiles, tels que le facteur d’ombrage, les parties de toiture utiles et en définitive les potentiels thermiques ou photovoltaïques pourront être calculés sur la base de ces résultats.


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Valorisation L’outil SIG-solaire a pu être mis en œuvre afin d’élaborer le cadastre solaire sur tout le canton de Genève, sous mandat du Service cantonal de l’énergie (ScanE) et des Services Industriels de Genève (SIG), notamment grâce aux puissances de calcul et au traitement spatial systématique et automatisé propre aux SIG, tout en gardant une grande précision d’analyse (pixel de 0.5 m) nécessaire à une analyse fine de l’irradiation solaire sur les toitures. Les applications des résultats du cadastre solaire sont multiples dans le cadre de la planification énergétique territoriale : implications sur le marché immobilier en redéfinissant la valeur des bâtiments par rapport à leur potentiel énergétique solaire en toiture, leviers d’actions pour les collectivités pour inciter à l’accroissement de l’installation de panneaux solaires à travers différentes mesures et actions.

Equipement particulier Les scripts développés dans le logiciel MatLab permettent de calculer l’irradiation horaire à partir de données météorologiques et tenant compte des ombres portées. Les valeurs horaires d’irradiation sur plan horizontal sont issues de Meteonorm (v6.1) qui établit des valeurs statistiques à partir des données mesurées à Genève-Cointrin sur la période 1980-2000.

Légendes 1 - Irradiation solaire moyenne annuelle sur les toitures – quartier des Charmilles (Genève).

Les outils de système d’information géographique, tels que ArcGIS, permettent de traiter les données d’altitude issues du LiDAR pour reconstituer le modèle en 3D du territoire, sur lequel est calculé le potentiel d’irradiation solaire, et, dans une phase de post-traitement, de produire les indicateurs utiles pour la communication et l’aide à la décision.


Fiche 5 g-box Calorimètre solaire mobile pour mesure des performances énergétiques réelles des « systèmes de façade transparents » Peter Gallinelli, Dimitri Crivellin, Reto Camponovo

Descriptif g-box est un calorimètre solaire qui mesure les flux thermiques au travers des « systèmes de façade translucides ». L’appareil est composé de deux enceintes isolées placées derrière deux fenêtres à mesurer, dont l’une peut servir de référentiel. L’enceinte est maintenue à température constante moyennant un groupe de froid / chaud. La chaleur évacuée / apportée est mesurée par le débit du liquide caloporteur et la différence de température entre entrée et sortie de l’échangeur de chaleur dans l’enceinte.

Points forts Si certains laboratoires de recherche sont dotés de calorimètres (LBNL Berkley, EMPA...), ces derniers sont stationnaires en raison de leur grande taille ; g-box est transportable et ouvre ainsi la possibilité de mesurer in situ les propriétés de façade de bâtiments en exploitation et d’approcher ce type d’instrumentation de clients potentiels.

L’architecturale contemporaine se caractérise par la transparence qui se traduit par une forte utilisation du verre dans la construction. Amplifiée par la perspective d’étés plus longs et plus chauds ainsi que par le phénomène de l’apparition d’îlot de chaleur urbain, qui est le corollaire d’une urbanisation galopante, la surchauffe estivale des bâtiments est un sujet d’actualité qui peut déboucher sur de l’inconfort et donc provoquer un recours accru au froid artificiel engendrant une surconsommation énergétique. Malgré le perfectionnement des systèmes de façade, la problématique persiste car les performances théoriques établies sur papier ou en laboratoire se retrouvent difficilement dans la réalité construite. Ceci, du fait que, d’une part, la réalité construite est souvent bien plus complexe à cerner qu’un environnement de laboratoire, et que, d’autre part, les systèmes de façades se caractérisent par une multitude d’interactions complexe entre leurs constituants : ouvertures, verres, protections solaires intérieures et extérieures, comportement des occupants, climat réel… Si l’édition 2007 de la norme SIA 382/1 « Installations de ventilation et de climatisation – Bases générales et performances requises » donne un cadre aux coefficients de transmission d’énergie solaire des fenêtres (valeurs g) à atteindre par la combinaison du verre et des protections solaires, il n’est pas aisé de parvenir aux valeurs exigées, en particulier dans le cas de bâtiments fortement vitrés. Selon le contexte bâti et le choix des verres, des teintes, de la disposition et du mode opératoire, la valeur g réelle peut aisément dépasser de plusieurs pourcents l’objectif théorique. Il peut en résulter une surchauffe estivale des bâtiments nécessitant le recours aux systèmes de refroidissement actifs, par définition énergétivores. Il n’existe pas d’appareil transportable qui permette de mesurer et d’expertiser le comportement réel des façades construites. Le projet g-box consiste dans le développement d’un calorimètre transportable perfectionné qui, contrairement aux bancs de mesure fixes en laboratoire, peut être mis en œuvre sur les façades de bâtiments existants ou sur des échantillons de façades représentatives pour en qualifier le fonctionnement thermique (simple peau, double peau) en conditions d’exploitation réelles. A ce titre, l’appareil trouve également son utilité dans le cadre d’expertises. L’exploitation du g-box permet d’accéder à la mesure, l’expertise et la documentation d’un large éventail de systèmes réels, qui peut à son tour constituer un référentiel très utile aux constructeurs (architectes, ingénieurs).


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Valorisation Les données récoltées et les connaissances acquises sont directement utiles aux professionnels. Elles sont en effet immédiatement exploitables. Par ailleurs, ces connaissances peuvent en outre être parfaitement intégrées à la formation des constructeurs (architectes, façadiers, etc.), notamment dans le contexte de cours ad-hoc (Bachelor, Master, Formation continue) et dans le cadre de la formation de base. La création d’un portail Internet spécifique à cette problématique d’actualité est prévue.

Equipement particulier

Légendes 1 - g-box duo en exploitation (hepia). © Peter Gallinelli 2 - g-box duo (SUPSI). © Peter Gallinelli 3 - Fabrication du caisson de l’enceinte. © Dimitri Crivellin 4 - Fabrication de l’échangeur. © Dimitri Crivellin 5 - g-box schéma synoptique. 6 - Interface chaîne de régulation et d’acquisition.

Le développement de la g-box se base sur un prototype développé dans le contexte de l’expertise d’une verrière de centre commercial à Genève ayant permis de tester l’effet de films antisolaires. g-box fait appel aux derniers capteurs et dispositifs de régulation utilisés dans le domaine des processus industriels ; d’autres éléments sont issus du domaine de l’industrie chimique et de la mécanique. La prise de mesures est basée sur les acquisiteurs et capteurs couramment utilisés au LEEA pour la mesure en thermique du bâtiment. g-box est un exemple de la convergence de compétences complémentaires au sein d’hepia et de la collaboration avec d’autres institutions (SUPSI).


Fiche 6 LEMS Essais des Matériaux et des Structures Michel Noverraz

Descriptif Les essais de matériaux et structures sont incontournables dans le secteur privé et représentent également un apport concret dans l’enseignement de la connaissance des matériaux utilisés dans la construction. A cet effet, le LEMS (laboratoire d’essais des matériaux et des structures) effectue de nombreuses expertises pour le compte du DCTI (département des constructions et des technologies de l’information), de bureaux d’études ou d’entreprises de la construction, notamment des essais pour définir les qualités des matériaux utilisés dans la réalisation de nouveaux ouvrages ou la rénovation d’ouvrages existants. Les essais effectués sont conformes aux normes en vigueur.

Essais pour l’optimisation de poutres de coffrage en aluminium.

Domaines privilégiés de compétences Le LEMS dispose de compétences en recherche appliquée et développement (Ra&D) dans les domaines des matériaux de construction : • essais sur les matériaux

Points forts Les ressources, l’expérience et les réseaux relationnels du LEMS au sein d’hepia permettent de traiter de manière pluridisciplinaire les projets et mandats Ra&D qui lui sont confiés, en recherchant et en privilégiant le dialogue avec le mandant. A cette fin, et en partenariat avec le mandant, le projet est décomposé en ses volets théoriques, numériques et expérimentaux pour disposer d’une analyse complète des projets traités.

• analyse des structures • essais sur des éléments de structure • contrôle et essais in situ Activités principales (liste non exhaustive) Essais pour le compte de bureaux d’études ou d’entreprises de la construction, notamment des essais de résistance du béton à la compression ou d’armatures de béton à la traction. Essais d’éléments de structures réalisés également dans les domaines de l’acier, de l’aluminium, du bois ou du béton ainsi que des expertises de structures existantes : • essais de comportement et de résistance des structures en vraie grandeur ; • essais de compression, traction et / ou flexion ; • mesures des déformations des structures au moyen de capteurs inductifs et/ou de jauges de déformation. Participation à l’enseignement de la connaissance des matériaux utilisés dans la construction. Conception, réalisation et essais de structures en vraie grandeur afin de compléter l’enseignement de la mécanique des structures en acier, en bois et en béton.


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Valorisation Description de mandats réalisés par le LEMS : • Calculs, dimensionnement et essais de nouveaux types de coffrages pour les dalles, pour la société HK Services SA afin de mettre sur le marché des plateaux de coffrages composés de poutrelles et de tubes en aluminium. • Analyse et relevés de la poussée du béton sur les coffrages. • Essais de fixations par ventouse. • Essais de liaisons bois-béton. • Essais d’allongement de peinture à basse température. • Analyse de marches d’escalier en béton préfabriqués.

Equipement particulier Légendes 1 - Développement d’une suspente sur une pièce de bois. 2 - Développement d’ancrage de garde-corps de ponts. 3 - Analyse pour le CICR de béton en provenance du Kenya. 4 - Développement de tables de coffrage pour HK Service SA. 5 - Armoire climatique pour essais Gel-sel. 6 - Développement d’un appui à bascule pour platelage mobile (HK Service SA).

• Presse pour essais de compression et détermination du module d’élasticité des matériaux (Fmax 5000 kN, hauteur 0.60 m). • Presse pour essais de compression (Fmax 2000 kN, hauteur 2.70 m). • Presse polyvalente pour essais de compression, traction, flexion (Fmax 200 kN). • Portique d’essai de flexion (Fmax = 2 x 60 kN, 2 x 120 kN ou 2 x 300 kN ; hauteur 2.60 m, largeur 2.00 m, longueur de la base d’essai 9.00 m). • Armoire climatique pour essais de –27° à +180° et essais gel-sel sur béton • Equipement pour essais sur béton frais. • Appareil de mesure FCT 101 pour déterminer la consistance et le rapport e / c du béton frais. • Equipement pour les essais granulométriques ; bétonnière pour la fabrication du béton ; moules pour éprouvettes de mortier et béton ; ponceuse pour cubes en béton.


Fiche 7 PGEE Modélisation hydraulique de réseaux d’assainissement urbains Zsolt Vecsernyés

Descriptif Etude du comportement hydrologique des bassins versants et des réseaux hydrauliques urbains, en vue d’évaluer les débits et les charges des eaux pluviales, eaux usées, eaux mélangées à évacuer, par temps sec et par temps de pluie.

Réseau d’assainissement urbain montrant l’état actuel et le projet de mise en séparatif. © Roland Cottier

Points forts • Etude de l’interaction entre l’hydrologie et l’hydraulique des réseaux d’assainissement urbains. • Interprétation des réserves de capacité hydraulique face aux développements futurs. • Evaluation de l’impact sur les milieux récepteurs naturels des charges hydrauliques et des flux de polluants rejetés par le système d’assainissement. • Analyse du fonctionnement des futurs ouvrages pour une gestion durable des eaux.

Au-delà des modifications climatiques qui influencent les précipitations et l’écoulement au sein des bassins versants, le développement urbain altère la dynamique du transfert des eaux vers les milieux récepteurs. L’étude de l’empreinte de l’urbanisation sur les processus hydrologiques et hydrauliques permet de proposer des stratégies en vue d’une gestion durable de nos ressources en eaux. Des simulations numériques hydrologiques et hydrauliques ont été menées, en intégrant le modèle numérique des bassins versants et des réseaux d’évacuation des eaux. Une analyse de sensibilité a été effectuée à partir des précipitations historiques en vue d’identifier les événements les plus représentatifs. De plus, des mesures de débits de longue durée ont permis de valider les méthodes et les résultats de simulations. Grâce à toutes ces données, une analyse comparative a été conduite pour mettre à l’épreuve différentes techniques de gestion des eaux et les mesures envisageables. L’analyse par modélisation du comportement hydrologique et hydraulique du complexe bassin versant – réseaux a permis de : • mettre en évidence le degré de contribution des sous-bassins, en fonction de la variabilité des événements pluvieux ; • identifier les tronçons du réseau d’évacuation ayant un manque de capacité hydraulique ; • suggérer la mise en séparatif d’une partie du réseau ; • proposer des ouvrages futurs pour une meilleure gestion des eaux ; • mettre en place des mesures de gestion des eaux, pour ralentir l’écoulement sur le bassin versant, limiter les pointes de crue dans les cours d’eau, lutter contre les inondations et élargir le cycle de l’eau.


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Valorisation Publication des résultats de l’étude. Réalisation progressive des mesures proposées par l’étude. Transfert de compétences dans les formations bachelor et master, en particulier dans le domaine de l’hydraulique.

Equipement particulier • Laboratoire d’Hydraulique Appliquée d’hepia.

Légendes 1 - Hydrogrammes calculés avec la pluie décennale. Débit d’une STEP limitée grâce au déversoir d’orage. © Zsolt Vecsernyés 2 - Mise en charge de la canalisation due à la pluie décennale, démontrée par simulation hydraulique. © Zsolt Vecsernyés 3 - Construction d’une nouvelle canalisation d’eaux usées. © Zsolt Vecsernyés 4 - Campagne d’étalonnage d’un déversoir de STEP, au Laboratoire d’Hydraulique Appliquée. © Michel Enggist 5 - Installation de l’appareillage de mesure de débit, sur le réseau d’eaux usées. © Zsolt Vecsernyés 6 - Dimensionnement d’un répartiteur de débit, composé d’un déversoir complexe et d’une vanne. © Zsolt Vecsernyés

• Canal expérimental, équipé pour l’étalonnage d’un déversoir : sonde ultrasonique, dispositif d’acquisition de données numériques, limnimètre gradué, canal d’approche créé à l’atelier central d’hepia, déversoir d’une STEP, chronomètre, auget calibré. • Logiciels de modélisation numérique et de simulation hydraulique.


Valorisation

La valorisation de la recherche d’inPACT s’est réalisée par des publications scientifiques ou tout-public, des communications dans des congrès, des interventions ponctuelles dans divers médias (TV, radio, journaux), ou encore l’organisation de manifestations scientifiques.

Sélection de valorisations « grand-public » « L’Etat se lance dans les énergies renouvelables », Tribune de Genève du 27 juillet 2011. « FAO : Le SITG fête ses 20 ans », FAO, du 20 juillet 2011. « Du beau partout en ville », Tout-immobilier, du 11 juillet 2011. « Espaces contemporains : Vincent Desprez La Place des Architectes Paysagistes en Suisse / VD », Espaces contemporains, du 13 mai 2011. « Genève se mobilise en faveur des toitures végétalisées », L. Daune, N. Mongé, Tribune de Genève, du 21 mars 2011. « Comme dans une peinture hollandaise », N. Pham, Le Temps, du 22 janvier 2011.

Sélection de valorisation scientifique Gori V., Balocco C., Carneiro C., Desthieux G., Morello E. « The evaluation of solar energy potential and energy needs for heating and lighting using LIDAR data. Applications on two real built up-areas », In: 27th International conference on Passive and Low Energy Architecture (PLEA), Louvain-la-Neuve, Belgium, 13-15 July 2011.

Conférences et prix Prix de Reconnaissance, Prix climatique Zürich – Marché Suisse Romande, Laureat 2011. SIG Solaire, Gilles Desthieux & all, 2011. Premier symposium des collectivités romandes sur le chemin de la société à 2000 watts, Forum relatif au bâtiment partant du constat suivant : « L’augmentation de l’efficacité dans les bâtiments est un élément fondamental de la société à 2000 watts, et la réflexion comprend également la mobilité.Des expériences et des instruments (Standard bâtiments 2011, objectifs de performance énergétique SIA) sont présentés et discutés », Modérateur R. Camponovo, 1er février 2012. Présentation du cadastre solaire dans le cadre du projet solarGIS, réalisé à Genève, à l’occasion des conférences scientifiques et publiques suivantes : Journée SITG, 24 juin 2011, Unimail, Genève. SIG2011, Conférence francophone ESRI, 4-5 octobre, Versailles. GIS day ESRI, 16 novembre, Nyon. Solar Meeting, 30 novembre, Chambéry. Geo Summit, 19-12 juin 2012, Berne. ESRI International User Conference, 23-27 July, San Diego (CA). 0 0 1 1 0 1

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Rue de la Prairie 4 CH-1202 Genève

Tél. +41 (0)22 546 24 00 Fax +41 (0)22 546 24 10

hepia@hesge.ch www.hesge.ch/hepia

Instituts de recherche hepia: inPACT  

Brochure de présentation de l'institut de recherche inPACT

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