Dégradation des enveloppes des bâtiments sous l'effet du changement climatique : imagerie non destructive et modélisation par intelligence artificielle physico-informée

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet THERMOPINN (Détection et modélisation des pathologies des enveloppes de bâtiments induites par le changement climatique grâce au contrôle non destructif et à l'intelligence artificielle physico-informée), porté par le laboratoire L2MGC de CY Cergy Paris Université, en partenariat avec la société d'ingénierie HEJAUS, et financé par le programme Paris Region PhD de la Région Île-de-France.

Le projet vise à mieux comprendre et prédire la dégradation des enveloppes de bâtiments en béton armé soumises aux effets du changement climatique. En Île-de-France, l'allongement des périodes de sécheresse, l'intensification des vagues de chaleur et la multiplication des épisodes de fortes précipitations engendrent des sollicitations thermo-hydriques complexes, à l'origine de fissurations, de dégradations superficielles et d'écaillages.

L'objectif de THERMOPINN est d'établir un lien entre les sollicitations environnementales auxquelles les ouvrages sont soumis et les dégradations observées lors des inspections. Pour cela, le projet s'appuie sur des Physics-Informed Neural Networks (PINNs) capables de reconstruire les champs thermo-hydriques internes à partir de mesures de surface, puis de les relier aux indicateurs de dégradation extraits des inspections non destructives.

La thèse sera réalisée sous la codirection de Javad Eslami et Eleni Tsangouri (CY Cergy Paris Université – L2MGC), en étroite collaboration avec HEJAUS, qui mettra à disposition des bases de données d'inspection en conditions réelles, des campagnes de thermographie infrarouge ainsi que ses plateformes numériques de diagnostic (Diagrent® et Optidiag®).

Les travaux porteront notamment sur :

• le diagnostic des enveloppes de bâtiments ;
• la modélisation thermo-hydrique sous l'effet du changement climatique ;
• les techniques de contrôle non destructif et la thermographie infrarouge ;
• la vision par ordinateur (CNN, YOLO) et l'intelligence artificielle physico-informée (PINNs) ;
• la prédiction de la dégradation et de la durée de vie des ouvrages.

Les résultats attendus contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes de dégradation des bâtiments face au changement climatique. Ils donneront lieu à des publications scientifiques internationales et au développement de nouveaux outils d'aide au diagnostic et à la maintenance préventive des patrimoines bâtis.

Ce que nous proposons:

• Une allocation doctorale de trois ans entièrement financés, avec un démarrage prévu le 1er octobre 2026.
• L'accès aux plateformes expérimentales et aux équipements du laboratoire L2MGC (essais expérimentaux, contrôle non destructif, microscopie, modélisation numérique).
• L'accès aux bases de données d'inspection de HEJAUS, aux campagnes de thermographie infrarouge ainsi qu'aux plateformes numériques de diagnostic Diagrent® et Optidiag®.
• Un financement pour participer à des conférences internationales et développer un réseau scientifique.
• Un programme de formation personnalisé portant notamment sur :
  • les Physics-Informed Neural Networks (PINNs), l'apprentissage automatique et la vision par ordinateur (CNN-YOLO) ;
  • les techniques de contrôle non destructif (méthodes optiques, thermographie infrarouge, méthodes acoustiques, etc.) ;
  • la modélisation du vieillissement accéléré et la caractérisation thermo-hydrique multi-échelle et multispectrale ;
  • la rédaction scientifique et la diffusion des résultats en libre accès.

Laboratoire de mécanique et Matériaux du Génie Civil - EA 4114

Les activités de recherche du L2MGC s’inscrivent dans le domaine des matériaux et des structures du Génie Civil. Elles s’articulent autour de quatre pôles thématiques complémentaires : Rhéologie, Mécanique des Matériaux et des Structures, Durabilité et Auscultation, Comportement Thermo-Hydro-Chémo-Mécanique des Matériaux. Les pôles couvrent tout le cycle de vie d’un matériau, de sa formulation ou de sa mise en œuvre, à son comportement en service ou sous sollicitations de son environnement ou encore accidentelles.

Ces pôles associent étroitement approches expérimentales et numériques (modélisation et simulation), et développent une activité autour de la conservation du patrimoine et des transitions environnementales et numériques. Les recherches conduites au L2MGC visent à maitriser les propriétés à l’état frais (rhéologique, tribologique) et à l’état durci (mécanique, transferts thermiques et hydriques, durabilité), ainsi que leurs couplages à différentes échelles (micro et macro). Cette approche multi-échelle permet d’établir la corrélation entre le comportement des matériaux à celui des structures et des ouvrages.

Le laboratoire s’applique à répondre à des problématiques majeures liées à la décarbonation du secteur de la construction, à l’aménagement durable, à la sécurité des ouvrages et des infrastructures, ainsi qu’à la préservation des ressources naturelles. Il explore notamment des voies de recyclage, de valorisation de co-produits ou de déchets et le recours aux matériaux bio et géosourcés. Ces thématiques, en lien direct avec les priorités nationales et internationales (RE2020, France 2030, les ODD de l'ONU, la loi climat et résilience, etc.), traduisent des enjeux sociétaux forts.  Les recherches menées contribuent ainsi à produire des connaissances scientifiques et techniques au service du développement économique, de l’innovation et de la transition vers une construction plus durable.

Le laboratoire mène une activité de recherche et de veille en partenariat avec le secteur socio-économique (entreprises, grands groupes, fédérations professionnelles, gestionnaires des infrastructures et de patrimoines, collectivités territoriales, etc.) en mettant l’expertise de ses membres et ses équipements scientifiques à leur service. Ces partenariats contribuent à l’évolution des connaissances scientifiques, à l’innovation technologique et au transfert des résultats de la recherche vers l’industrie. A ce titre, le laboratoire est notamment membre de l’IREX (Institut de Recherche Expérimentale) qui coordonne les projets nationaux, auxquelles s’ajoutent les collaborations nationales et internationales avec les différents acteurs académiques et industriels du domaine.

Nos actions scientifiques se concrétisent également au sein de la fédération Institut des Matériaux de CY. Le L2MGC est aussi fortement impliqué dans la dynamique de la Fondation des sciences du patrimoine à travers plusieurs projets de recherche et également celle de la CY Fondation.

Le candidat ou la candidate devra être titulaire d'un Master (ou diplôme équivalent) en génie civil, génie des structures, mathématiques appliquées, informatique ou dans une discipline connexe.

Une expérience en modélisation numérique, en apprentissage automatique ou en science des données constituera un atout.

Des connaissances en contrôle non destructif, thermographie infrarouge ou vision par ordinateur (CNN, YOLO) seront particulièrement appréciées.

Une expérience en recherche expérimentale, en diagnostic des ouvrages ou des publications scientifiques sera également valorisée.

Les travaux seront réalisés en anglais et en français. Une bonne maîtrise de l'anglais est indispensable. Des formations en français pourront être proposées dans le cadre du doctorat.