Problématique

Durant sa période de vie utile, le bois peut être dégradé par différents agents tels que l’eau, les champignons et les insectes. À l’heure actuelle, plusieurs traitements existent pour protéger le bois contre leur action, mais font généralement appel à des produits toxiques, à des solvants organiques nocifs et nécessitent des installations lourdes et coûteuses. Un nouveau traitement à récemment été développé, permettant d’introduire des pesticides peu toxiques profondément dans le bois sans utiliser de pression. Ce procédé, la barrière pénétrante, utilise l’eau comme solvant et tire profit de la capacité des oxydes d’amine à solubiliser les pesticides organiques, puis à diffuser uniformément dans le bois. Les oxydes d’amine améliorent la stabilité dimensionnelle du bois traité et se fixent chimiquement dans le bois, ce qui les rend peu sensibles au lessivage. Une meilleure compréhension du traitement est cependant nécessaire à son utilisation commerciale.

L’objectif de la recherche

L’objectif du projet est de développer et caractériser un traitement de barrière pénétrante pour protéger le bois. Les points principalement évalués sont la performance du procédé, en termes de pénétration de pesticides, et la protection offerte face aux différents agents de dégradation.

Méthodologie

Le projet se déroulera autour de trois axes principaux. Dans un premier temps, différentes combinaisons de temps de traitement, de pesticides et de mélanges d’oxydes d’amine seront testées sur deux espèces de bois, le pin blanc et l’épinette blanche. Pour chaque combinaison, l’efficacité du traitement sera évaluée selon deux critères :

• La quantité de pesticide absorbée et la profondeur de la pénétration.
• Le gain en résistance aux champignons, en résistance au lessivage et en stabilité dimensionnelle suite au traitement.

Une fois les meilleures conditions de traitement déterminées, un polymère de revêtement sera ajouté à leur formulation. Cette étape aura pour but d’améliorer le traitement en bonifiant le système d’imprégnation d’une barrière de surface pour protéger le bois contre l’intrusion d’eau.

Finalement, différents aspects du traitement comme la modification chimique du bois, l’effet du pH et la concentration en oxydes d’amine seront analysés plus en profondeur pour mieux comprendre le traitement et optimiser son efficacité.

Applications potentielles et retombées industrielles

Le développement d’un tel traitement donnerait accès à une méthode rapide, écologique et économique pour protéger le bois de construction de façon durable. Autant d’atouts offriraient à Maibec un avantage concurrentiel d’un point de vue économique, mais également au niveau de la perception du consommateur.

Mise en contexte

Le projet de recherche porte sur l’étude du comportement d’un assemblage pour des membrures en bois lamellé-collé. Le principe de ce type d’assemblage repose sur le transfert des efforts par l’intermédiaire d’un adhésif structurel. Des tiges filetées sont insérées dans les membrures en bois à l’aide de trous prépercés. Les deux matériaux sont ensuite liés mécaniquement à l’aide d’un adhésif structurel. Le projet de recherche fera l’étude d’un assemblage multi-tiges sollicité à court terme, en traction longitudinale.

Problématique

En raison de la complexité du système d’assemblage comprenant 3 matériaux soient l’adhésif structurel, le bois et l’acier, de nombreuses études ont été réalisées sur des échantillons comprenant une tige collée. Ainsi, il a été possible d’isoler et de caractériser l’influence des paramètres d’assemblage sur la performance celui-ci. Toutefois, en raison du faible nombre d’études faites sur des assemblages multi-tiges, les ingénieurs n’ont pas accès à une grande variété d’informations pertinentes lorsque vient le temps de prédire la résistance d’un assemblage multi-tiges.

L’objectif de la recherche

Il sera question de concevoir et caractériser un assemblage multi-tiges performant ayant un comportement ductile à la rupture. Il sera aussi question de concevoir un assemblage facilement introduisible à la pratique des ingénieurs. Le comportement des assemblages, la proportionnalité de la performance vis-à-vis le nombre de tiges utilisé, l’effet du contrôle de serrage des écrous et l’effet de groupe (s’il y a lieu) seront les principaux éléments étudiés dans ce projet de recherche.

Méthodologie

Des membrures de 1 mètre en bois lamellé-collé comportant à chaque extrémité un assemblage multi- tiges seront sollicités en traction longitudinale jusqu’à la rupture. Des systèmes de transfert seront conçus afin de permettre la transmission des efforts du banc d’essai aux assemblages et des capteurs lasers seront utilisés pour enregistrer le comportement des assemblages.

Applications potentielles et retombées industrielles

 Assemblages poteau-poutre, poutre-poutre (joint de transport), poteau-poteau, fabrication de treillis, etc.

Problématique

Dans le domaine de construction moderne, le matériau de bois est utilisé de plus en plus largement par non seulement au Canada mais aussi dans le monde entier. Par rapport les autres matériaux, le bois possède des avantages : la réduction de gaz à effet de serre, la capacité à grande portée, le rapport résistance-poids élevé, l’esthétique et le bas prix. Parmi les produits du bois, le plancher bois-béton collaborant est une structure importante. Cependant, le système de conception des ouvrages au plancher mixte est actuellement inachevé. La Norme S-O86 concentre principalement aux sollicitation à court terme. Par conséquence, les ingénieurs manquent des outils complets pour calculer la structure mixte à long terme sous l’influence de fluage. Cette recherche distribuera à améliorer et complémenter ce manque.

L’objectif de la recherche

Ce projet vise à développer une méthode d’analyse pour prendre en compte l’effet du fluage du béton, du bois, et de la connexion sur la déformation à court et long terme de la structure mixte.

Les objectifs spécifiques du projet sont :

• 1^er objectif : Construire un vaste modèle numérique pour la structure bois – béton composite.
• 2^ème objectif : Développer une approche probabiliste au calcul de la flèche différée dans le temps en considérant les fissures du béton et du bois.
• 3^ème objectif : Proposer des formules de conception fiable en cohérence avec la Norme SO86.

Méthodologie

• Considérer différentes structures bois/béton (p.ex. poutre lamellée-collée, CLT), classes de bétons (p.ex. béton avec une résistance normale, haute et très élevée avec fluage réduit) et types de connecteurs (p.ex. ponctuels et continus).
• Étendre l’approche en considérant l’effet des conditions externes (température et humidité) sur le fluage des deux matériaux avec temps caractéristiques différents.
• Valider la méthode proposée vis-à-vis une base de données expérimentale obtenue en laboratoire (p. ex. essais de fluage sur les connexions et poutres mixtes).
• Utiliser les paramètres des fissures du béton et du bois pour construire le modèle probabiliste au calcul de la flèche différée dans le temps.
• Rechercher la Norme SO86 et proposer les formules de conception pour le plancher bois – béton collaborant.

Applications potentielles et retombées industrielles

Le résultat final du projet va fournir les formules supplémentaires pour la Norme S-O86 en considérant les influences à long terme de phénomène de fluage, pour augmenter la précision et la sécurité de conception ainsi que d’utilisation. Il contribue à développer le marché de monument en bois – le domaine principal des Chantiers Chibougamau. Par ailleurs, le projet donnera aussi les modèles numériques et probabilistes qui peut-être appliques dans plusieurs conceptions de FPInnovations.

Problématique

Tout projet de construction est synonyme d’un grand nombre d’opérations à réaliser et une bonne planification est alors essentielle pour éviter tout dépassement de coûts. Le défi est d’autant plus important lorsque vient le moment de construire le bâtiment sur site où l’arrivée de matériaux provenant de diverses sources d’approvisionnement se doit d’être synchronisée avec l’exécution de tâches réalisées par plusieurs groupes d’intervenants.

1^er objectif – Répondre aux questions suivantes :

• Quels sont les outils et les méthodes utilisés pour planifier un chantier de construction?
• Quelles sont les fonctionnalités de ces outils?
• Quels sont les indicateurs de performance (sécurité, déchets, qualité, environnement, etc.) intégrés à ces outils?
• Quelles sont les stratégies de protection de chantier présentes dans la littérature?
• Est-ce que la logistique de chantier est différente pour le bois? Si oui, en quoi?

2^e objectif – Bâtir un répertoire des outils et des méthodes de planification et de contrôle en construction.

Les questions du premier objectif serviront à bâtir un guide d’accompagnement à travers la liste d’outils et de méthodes disponibles dans le domaine de la construction. Celui-ci inclura, entre autres, les fonctionnalités et les indicateurs de performance de chaque outil, ainsi que leurs limites relatives aux autres.

3^e objectif – Définir les considérations logistiques propres au bois.

Rassembler les éléments qui diffèrent au niveau de la planification ou du contrôle lorsque le bois est utilisé comme matériau structurel principal dans les bâtiments multi-étages.

Méthodologie

Tout partira d’une revue systématique de la littérature autour des cinq questions ci-haut. À partir des résultats obtenus, une classification sera effectuée puis un guide mis sur pied afin de répondre au deuxième objectif. Ce prototype sera renforcé par les commentaires de divers acteurs de l’industrie, pour en arriver à une version finale. Ensuite, les discussions avec des acteurs de l’industrie et les recherches réalisées permettront de définir les considérations logistiques qui sont propres à l’utilisation du bois comme matériau structurel principal.

La présente recherche évitera les théories fondamentales sur la gestion de projet et l’ordonnancement, pour se concentrer sur des produits finis ou semi-finis. Cette décision est issue de la volonté de renforcer l’aspect pratique et d’assurer une réception favorable auprès de l’industrie.

De plus, le projet a pour but d’aider les professionnels à se retrouver dans l’offre actuelle des outils d’aide à la planification et de faire un état des progressions récentes dans le domaine. À cette fin, seuls les articles des dix dernières années (2007 et plus) ont été retenus, couvrant ainsi uniquement les outils qui ont été développés ou qui se sont mérités une mention dernièrement.

Finalement, afin de rejoindre les objectifs de Vision 2030 et de la Chaire industrielle de recherche en construction écoresponsable en bois (CIRCERB), les articles ciblés seront sur la construction de bâtiments à plusieurs étages. Bien entendu, les articles sur d’autres types de construction qui auront passé à travers les filtres de recherche seront également consultés.

Applications potentielles et retombées industrielles

Les architectes, ingénieurs et entrepreneurs auront accès à un comparatif de tous les outils de planification qui sont à leur disposition. Cela leur donnera l’occasion d’évoluer dans leur pratique sans avoir à effectuer les recherches préliminaires sur ce qui est accessible et pertinent pour eux. Cela débutera potentiellement une réflexion sur les indicateurs de performance qui seraient intéressant à ajouter ou à améliorer dans leur pratique (gestion des déchets, émissions de CO2, sécurité du personnel, etc.).

Problématique

Les structures en bois présentent de grands avantages tels l’empreinte écologique, leur résistance accrue au feu ainsi que leur côté architectural. Ajouter une dalle de béton collaborante dans la conception permet d’augmenter la rigidité du plancher et de réduire l’épaisseur totale du plancher de façon significative. L’ajout d’isolant acoustique à l’intérieur de la structure entre la couche de béton et de bois n’a été que très peu étudié jusqu’à présent. Cette alternative permettrait d’augmenter le confort des occupants tout en n’affectant pas le côté architectural tant prisé des constructions en bois. Le comportement de la connexion entre les deux matériaux doit donc être analysé avec la présence d’une couche isolante afin de prédire le comportement en flexion d’une dalle bicouche collaborante. Des tests en flexion à grande échelle seront alors réalisés selon les solutions optimisées.

L’objectif de la recherche

• Tester divers connecteurs en cisaillement avec la présence d’un isolant acoustique entre la dalle de bois et la dalle de béton afin de prédire le comportement des connecteurs dans un plancher en flexion
• Déterminer dans quelle situation le BFUP (Bétons Fibrés à Ultra-hautes Performances) est nécessaire ou avantageux par rapport au béton conventionnel
• Développer une approche probabiliste pour les structures Bois/Béton
• Proposer une méthode de conception simplifiée

Méthodologie

Un survol de la littérature afin de tester seulement les connecteurs qui sont présentement les plus efficaces et les plus utilisés. Les connecteurs devront ensuite être testés en cisaillement avec différentes épaisseurs de couche isolante. La conception de dalles composites optimisée devra être effectuée afin de vérifier leur comportement en laboratoire. Ces essais permettront de valider les modèles numériques dans une dalle composite testée en flexion à partir des expérimentations sur les connecteurs en cisaillement.

Applications potentielles et retombées industrielles

L’utilisation du bois pourrait être facilitée par ce nouveau type de structure qui permet de grandes déformations apparentes avant l’effondrement et ainsi une bonne redistribution des charges. Le comportement mécanique d’une dalle composite est de loin supérieur à un plancher complètement en bois. Les contraintes acoustique et vibratoire sont améliorées par la masse de béton ainsi que par la couche d’isolant acoustique camouflée entre la dalle de bois et la dalle de béton. Le tout permettant un meilleur confort aux usagers de la structure.

Problématique

Présentement au Canada et dans la plupart des pays du monde, les bâtiments multiétagés sont conçus pour préserver la vie des habitants lors de séismes majeurs, et ce, au détriment des dommages subis par la structure, peu importe les matériaux de construction. Cette approche à la conception des bâtiments amène un impact économique important pour une ville lors d’un séisme majeur. En effet, la démolition de bâtiments est souvent nécessaire puisqu’ils ne peuvent être remis en service en raison des dommages subis. En 2011, cette situation est arrivée à Christchurch en Nouvelle-Zélande où près de 1100 bâtiments du centre-ville ont été partiellement ou totalement démolis suite aux dommages subis lors du tremblement de terre.

L’objectif de la recherche

L’objectif principal du projet est de développer une approche de conception des structures basée sur un dimensionnement à faibles dommages vis-à-vis les charges sismiques pour les bâtiments en bois au Canada. Cette approche doit être facilement utilisable par les ingénieurs de la pratique qui conçoivent les structures en bois. Spécifiquement, des systèmes de réduction des dommages pour la construction de structure multiétagée en bois seront proposés et des modèles numériques seront réalisés pour analyser les systèmes.

Méthodologie

Dans la mise en œuvre du projet de recherche proposé, des modèles numériques de systèmes de réduction des dommages seront créés et validés à l’aide d’essais en laboratoire ou de résultats expérimentaux antérieurs. Cette étape sera suivie par la création d’une approche de calcul basée sur des faibles dommages aux fins de l’intégration aux règles de calculs canadiennes. Afin de réaliser les modèles analytiques, la procédure ci-après sera utilisée. Premièrement, des modèles préliminaires seront réalisés en tenant compte de toutes les données des éléments à modéliser. Cette étape sera suivie par un premier calcul et une analyse des résultats. Ensuite, les paramètres des modèles seront calibrés afin de représenter le mieux possible le comportement obtenu par les essais expérimentaux.

Applications potentielles et retombées industrielles

Les modèles développés pourront être utilisés pour la conception de bâtiments en bois. Ceux-ci sont conçus pour être réutilisés après un séisme majeur contrairement à la méthode de conception actuelle qui prévoit la démolition des structures. Il s’agit donc d’une approche visant à atteindre la durée de vie de l’ouvrage même en cas de tremblement de terre majeur.