Co-directeurs : Manuele Margni et Louis Bélanger

Descriptif du projet à venir

Ce projet a débuté en septembre 2015.

Problématique

En décembre 2015 aura lieu la 21^e Conférence des parties de la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques (COP21). Cet évènement majeur soulève les risques associés aux changements climatiques et l’importance de développer des solutions concrètes. Le GIEC a identifié le haut potentiel de lutte aux changements climatiques du secteur du bâtiment.

Le Gouvernement québécois reconnaît le potentiel des bâtiments en bois pour diminuer les émissions de GES : la Charte du bois et le Guide du bois stimulent la séquestration du carbone par une plus grande utilisation du matériau. Cependant, l’impact environnemental réel de ces politiques est difficile à quantifier car les méthodes d’analyse du cycle de vie actuelles ne reflètent pas bien les bénéfices environnementaux du carbone biogénique.

L’objectif de la recherche

L’objectif principal de cette étude de cas est de quantifier les impacts environnementaux réels de l’utilisation du carbone biogénique dans un projet de construction. Ce projet permettra entre autres de fournir des données de référence, de valider les modèles de stockage de carbone développés par Marieke Head (PhD, Polytechnique de Montréal) et de contribuer au développement d’un outil d’analyse d’impact environnemental plus adapté au milieu industriel.

Méthodologie

Les objectifs de ce projet seront atteints en trois phases. Premièrement, l’ensemble du bâtiment sera modélisé dans Revit, un logiciel de modélisation des données du bâtiment (BIM). Deuxièmement, une analyse de cycle de vie (ACV) du Bâtiment K sera réalisée avec le logiciel OpenLCA selon les normes ISO14040 et 14044. Enfin, l’outil Uncertain but Useful Building Information (UBUBI) sera utilisé avec le modèle BIM pour obtenir une estimation des impacts environnementaux; les résultats seront comparés à ceux obtenus par l’ACV traditionnelle.

Applications potentielles et retombées industrielles

L’étude de cas permettra de documenter les bénéfices environnementaux réels du carbone biogénique dans les projets de construction, ce qui pourrait devenir un argument-clé pour l’utilisation du matériau bois dans les grands projets de construction. De plus, les entreprises utilisant les logiciels BIM bénéficieront de l’outil UBUBI,  dont les estimations seront validées par ce projet. Les retombées de ce travail contribueront à rendre les analyses de cycle de vie plus complètes et accessibles aux entreprises et aux professionnels du milieu de la construction du Québec et d’ailleurs.

Problématique

La procédure d’appel d’offres publique, instaurée par la Loi sur la construction des organismes publics et ses règlements corollaires, ne permet l’utilisation que d’une poignée de modes de réalisation des travaux de la construction. Ce processus rigide ne favorise pas l’utilisation de procédés innovants comme la conception intégrée, qui permet de réunir les intervenants pertinents en amont du déroulement des activités de conception et de construction.

L’objectif de la recherche

Favoriser l’implantation de ce mode de réalisation des travaux aurait pour impact de réduire les délais et les coûts dans la construction des édifices publics, en plus d’offrir des bâtiments plus efficaces au plan énergétique. Le bois, en tant que matériau de la construction publique, s’en trouverait ainsi favorisé.

Méthodologie

Identifier les parties prenantes au réseau de la construction et au processus d’appel d’offres public québécois.

Identifier et comparer les différents modes de réalisation des travaux publics au Québec, en plus d’en dégager les caractéristiques cibles.

Répertorier les perceptions des parties prenantes quant au processus de conception intégrée (PCI) et au processus d’appel d’offres québécois.

Isoler les composantes vitales du PCI par l’analyse des différentes visions, fondements théoriques et applications pratiques.

Caractériser les barrières au PCI au niveau légal, réglementaire, contractuel, institutionnel et technique.

Comparer le cadre juridique québécois applicable au PCI et à la procédure d’appel d’offres à celui de juridictions étrangères.

Applications potentielles et retombées industrielles

La réduction des délais et des coûts permettra une saine gestion des fonds publics et une véritable concurrence, des concepts prônés par le gouvernement provincial dans la Loi sur la construction des organismes publics. L’approche de conception intégrée rendra possible la création d’édifices novateurs, confortables et adaptés aux besoins des organismes publics. L’utilisation de bois, de techniques innovantes de même que l’amélioration de l’efficacité énergétique jouent un rôle clé pour la réduction des gaz à effet de serre, l’une des problématiques environnementales phares de l’industrie de la construction.

Ce projet a démarré en octobre 2015.

Problématique 

Dans le cadre d’une architecture adaptative répondant aux besoins de ses usagers dans un climat Nordique comme celui du Québec, comment les Panneaux Isolants Mobiles en bois deviennent un outil de gestion des ambiances intérieures sur les plans du confort thermique, lumineux et spatial?

L’objectif de la recherche

L’objectif de la recherche est de définir le meilleur modèle de Panneau isolant Mobile permettant de réguler de manière significative les déperditions thermiques au niveaux de ouvertures, de permettre une gestion lumineuse appropriée au programme et à l’usager selon l’ensoleillement quotidien et annuel d’une zone géographique donnée (ici le Québec), et de devenir un élément de partition spatiale intérieur et non un simple élément de façade.

La recherche se concentrera sur la mise au point d’un prototype en bois, matériaux vivant ayant de grande capacité d’adaptation à son milieu, et qui dispose de caractéristiques thermiques, culturelles ainsi que de prototypage industriel et de recyclage très prometteuses dans un projet s’inscrivant dans une démarche de développement durable.

Méthodologie

1^ère phase : Classification des types de Panneaux Isolants Mobiles existants, afin de dresser un état des lieux de ce qui se existe actuellement. Rendu : fin de la session d’automne

 2^nde phase : Expérimentation analogique et numérique d’un type de Panneau sélectionné à la suite de la classification (carte d’identité du panneau).

3^ème phase : Conception d’un prototype qui ne serait pas seulement un élément de façade, mais un élément de partition spatiale intelligent s’adaptant aux besoins des occupants (manuellement ou automatiquement), créant un dialogue entre le bâtiment et l’habitant (autant dans des programmes de bureaux que dans l’habitat).

4^ème phase : Mise au point et réalisation d’un prototype de Panneau Isolant Mobile adaptable sur tout type de programme, dans des zones géographiques et climatiques variées. (comparaison d’études de cas à Québec et à Bordeaux).

Applications potentielles et retombées industrielles

Les applications industrielles quant au développement d’un système de Panneau Isolant Mobile en bois que l’on pourrait standardiser tout en le rendant adaptable à tout type de programme (habitat comme secteur d’activité) sont nombreuses.

De plus la conception d’un dispositif permettant de gérer à la fois l’ambiance lumineuse et les déperditions thermiques via les ouvertures s’inscrit dans une logique de conception architecturale bioclimatique, visant à favoriser l’éclairage naturel et les apports solaires plutôt que l’éclairage artificiel et le chauffage (tout deux consommateurs d’énergie), amoindrissant ainsi le bilan carbone des bâtiments.

L’utilisation du matériau bois permet de respecter une démarche de développement durable, tant au niveau de la production que pendant les cycles de vie du produit une fois installé. En effet la production est peu polluante, les chutes peuvent être recyclé (comme le produit lui-même).

Ce projet a débuté en septembre 2015.

Problématique

Les débuts de l’architecture numérique s’inscrivent dans le prolongement des questionnements sur la complexité amorcée par les architectes postmodernes. En opposition avec le déconstructivisme qui voue un culte à la fracture, à l’incongruité et à la juxtaposition, les architectes numériques définissent la complexité par la souplesse, la fusion et le pliage. Dans les années 1990, l’arrivée des logiciels de modélisation favorise un certain polymorphisme organique qui porte un tout nouveau regard sur la tectonique. Les savoirs constructifs développés au cours des derniers siècles semblent maintenant relever d’un passé distant. L’aspect quasi immatériel des surfaces, la quête d’une fluidité absolue, le fait que celles-ci semblent brouiller toutes notions de structure et de gravité s’expriment en rupture avec la façon de penser l’architecture comme une stratification de poutres et de colonnes. Avec la possibilité de travailler aussi bien à l’échelle du bâtiment qu’à celle du détail, l’outil numérique laissait présager un renforcement de l’adéquation entre la forme et la technique. Pourtant, plusieurs projets construits illustrent une contradiction entre la fluidité de l’enveloppe et la prédominance de la structure. L’utilisation de procédés constructifs traditionnels dans la réalisation de formes complexes est à la base d’un décuplement du temps de chantier en d’une surutilisation de la quantité de matériaux.

Les objectifs de recherche

Les résilles se présentent comme une solution constructive crédible face aux nouveaux enjeux formels de la conception numérique. En poussant, tirant et déformant la grille à l’aide de grues, d’échafaudages et de vérins, il est possible d’obtenir un large éventail de géométries qui s’apparentent à celles conçues avec les logiciels de modélisation. Voici les objectifs généraux du projet de recherche :

– Intégrer la forme architecturale à son environnement

– Mesurer le potentiel structural des treillis

– Favoriser l’utilisation du bois dans des systèmes constructifs innovants

– Qualifier les ambiances lumineuses générées

– Documenter la phase de construction et les limites d’application

Méthodologie

La recherche-création est au cœur de la méthodologie utilisée. Cette approche s’inscrit donc dans un processus itératif où la théorie informe la conception et où les explorations créatives offrent une nouvelle vision de la théorie. Le projet de recherche explore le thème de la complexité à l’aide d’un logiciel paramétrique qui permet d’échapper aux limites des outils traditionnels de modélisation et d’accélérer la production de modèles présentant de légères variations. Grasshopper est un logiciel libre accès de conception algorithmique qui est supporté par une imposante communauté incluant des développeurs, des étudiants, des professeurs et des professionnels. Cet outil permet de démocratiser la programmation par une interface graphique conviviale. En définissant la forme, la structure, la matière et l’enveloppe comme 4 axes ayant 4 niveaux de complexité, on est en mesure de générer une banque de 256 prototypes aux potentiels variés dont les enjeux relatifs à la construction sont évalués par leur fabrication. Le but est d’aider les concepteurs à déterminer le niveau adéquat de complexité à choisir dans chacun des axes pour concevoir des bâtiments aux formes pertinentes qui transfèrent efficacement les efforts, minimisent la quantité de matériaux et génèrent des ambiances architecturales intéressantes.

Applications potentielles et retombées industrielles

Le projet de recherche permet l’adoption d’un nouveau système constructif en bois en Amérique du Nord et ouvre des marchés prometteurs pour les partenaires industriels. En explorant la fusion de la forme, de la structure et de la matière pour une plus grande adéquation entre le bâtiment, l’environnement et les occupants, il démontre tout le potentiel des résilles dans la production d’œuvres architecturales singulières. Toutefois, il est possible de penser que la résolution constructive de plusieurs bâtiments génériques comme les entrepôts commerciaux ou agricoles pourraient se faire via ce système structural. Étant optimal de nature, il présente des avantages économiques et écologiques majeurs en comparaison à d’autres procédés standards.