Problématique

L’objectif principal du calcul parasismique étant de préserver la vie et la sécurité des occupants du bâtiment et du public durant de fortes secousses, la conception des systèmes de résistance aux forces sismiques est donc cruciale pour les bâtiments multi-étagés. Donc, par le manque d’expériences pratiques, de résultats expérimentaux, de résultats théoriques et de méthode de calcul, les panneaux de bois massif ne sont pas souvent utilisés comme matériau de conception pour ces éléments structuraux. L’environnement s’en trouve donc détérioré, par le manque de connaissance et de confiance des ingénieurs au Canada de construire une composante structurale si importante en bois.

L’objectif de la recherche

La portée principale du projet serait de produire une méthode d’analyse dynamique temporelle non-linéaire par éléments finis (basée sur le Code national du bâtiment Canadien (2015) ainsi que sur la norme CSA O86-14 supplément 2016). Cela permettra aux ingénieurs canadiens d’être plus experts et plus confortables afin de concevoir les systèmes de résistance aux forces sismiques en panneau de bois massif pour des édifices multi-étagés de 10 à 15 étages.

Méthodologie

Tout d’abord, une revue de la littérature et de l’état des connaissances actuelles sera effectuée dans l’objectif de déterminer les principales questions qui restent sans réponse dans ce domaine de recherche. Ensuite, des connaissances seront acquises dans le calcul parasismique et dans les différents logiciels d’analyse par éléments finis pour pouvoir finalement faire un choix de logiciel en fonction des besoins plus précis du projet.

Après avoir acquis ces connaissances nécessaires, une définition des hypothèses et une modélisation des différentes options seront effectuées. L’objectif sera de comparer différents types de modélisation et de matériaux pour pouvoir optimiser les systèmes de résistance aux forces sismiques. Plusieurs analyses et itérations seront nécessaires afin de développer une méthode de conception appropriée.

Applications potentielles et retombées industrielles

La recherche de solutions pour ce type de structure permettra aux ingénieurs de faire la conception des cages d’ascenseur et des cages d’escaliers en panneau de bois massif en remplacement au béton armé. Le choix du bois comme matériau de construction est un des meilleurs du côté environnemental. En plus d’être une des ressources les plus abondantes en Amérique du Nord, le bois joue un rôle crucial contre le réchauffement planétaire en séquestrant du CO2 tout au long de sa durée de vie. Donc, le remplacement de ces éléments structuraux généralement construit en béton armé aurait un impact positif sur l’environnement. De plus économiquement, les constructions en bois sont tout aussi viables que les autres types de constructions plus traditionnelles et possèdent une rapidité de montage intéressante pour les clients.

Ce projet a débuté en septembre 2015.

Problématique

Le Nord du Québec est une région éloignée, les matériaux de construction et certaines professions spécialisés n’étant pas disponible l’éloignement induits d’importants coûts dans la construction/rénovation. Les conditions climatiques du Nord sont également très contraignantes. Finalement le coût de l’énergie est bien supérieur que dans le sud. Actuellement de nouveaux logement sociaux sont requis dans le Nord, des logements pour de nouveaux sites miniers ou forestiers nécessiteraient aussi un système constructif adapté.

L’objectif de la recherche

En se basant sur le concept d’une habitation adapté au nord, l’objectif de ce projet consiste à développer un système constructif, une enveloppe, très efficace énergétiquement pour abaisser au maximum la dépendance au chauffage, et si possible favoriser les apports d’énergies passives/renouvelables. L’enveloppe sera structurellement constituée de CLT, le projet consistera à concevoir le mur, le mode d’isolation et comment sont raccordés les panneaux.

Le CLT est un matériau d’ingénierie en bois, produit au Québec, qui est très adapté à la préfabrication/modularisation, il permet d’atteindre une bonne efficacité énergétique à travers ses propriétés thermiques et d’étanchéité à l’air.

Méthodologie 

Le projet se base sur un design provenant d’un essai architectural sur l’habitat nordique. Le concept devra respecter des normes d’efficacité énergétique élevées comme PassivHaus en fonction de la performance désirée. La conception consiste à définir puis calculer les épaisseurs des différents matériaux du mur pour répondre aux critères des normes sélectionnées. La vision globale de la structure permettra ensuite de concevoir les jonctions des panneaux pour limiter les ponts thermiques et les échanges d’air avec l’extérieur.  Il faudra s’assurer qu’une fois en kit, le système soit adapté aux modes de transport requis, et qu’il ne crée pas de complications lors du montage, ce qui exigerait une expertise particulière indisponible. Enfin une analyse comparative avec l’ossature légère permettra d’appuyer l’utilisation du CLT dans ce contexte ou de définir les limites quant à son utilisation.

Applications potentielles et retombées industrielles

Un système constructif préfabriqué d’une haute performance énergétique et d’une bonne durabilité serait tout à fait viable pour des constructions commerciales ou résidentielles dans la vallée du St-Laurent. À terme, si les bâtiments respectaient des normes énergétiques plus strictes, sur tout leur cycle de vie, il serait possible de réduire durablement les charges de chauffages des ménages, améliorer la qualité de vie des occupants et participer à un assainissement de l’empreinte environnementale de la construction.

Problématique

Les charpentes en bois ont de nombreux avantages tels leur grande solidité, leur empreinte écologique intéressante et leur résistance accrue au feu. L’ajout d’une dalle de béton connectée à une poutre en bois permet de rendre la structure encore plus attrayante pour les promoteurs, puisque sa rigidité s’amplifie. Néanmoins, les recherches ont démontré que la rupture globale de ces structures composites est la plupart du temps fragile. Il est donc essentiel d’approfondir ce domaine afin d’obtenir un modèle hybride ayant un comportement ductile lors de la rupture.

L’objectif de la recherche

• Préfabrication, optimisation et développement d’un connecteur pour les structures composites en bois / béton dans l’intention d’acquérir un comportement ductile de la structure à l’ELUL.

• Effectuer différents essais de cisaillement et de flexion en laboratoire afin de valider la théorie analytique.

Méthodologie

Tout d’abord, un survol de la littérature permettra de rassembler les différents articles pertinents afin d’optimiser une charpente composite. Ensuite, à l’aide des recherches effectuées récemment, un connecteur identifié devra être optimisé, préfabriqué et testé en laboratoire, en vue d’améliorer les propriétés ductiles de l’assemblage composite. Les essais seront axés sur le cisaillement et la rupture globale de l’assemblage en flexion.

Applications potentielles et retombées industrielles

L’utilisation du bois de construction serait prédominée par l’ingénieur, car l’accroissement de la ductilité permettrait à celui-ci d’assurer un comportement désirable lors de la rupture; c’est-à-dire, de grandes déformations apparentes avant effondrement. D’ailleurs, ce comportement permettrait la redistribution des efforts, ce qui augmenterait, en quelque sorte, la fiabilité de la structure.

Ce projet a débuté en septembre 2015.

Problématique

Les produits extérieurs de lambris en bois sont actuellement très présents sur le marché de la construction résidentielle notamment pour leur aspect esthétique, environnemental  et monétaire. Au Québec et ailleurs dans le monde, la construction non résidentielle, commerciales et multi-logements est en constante augmentation et ce type de construction pourrait facilement intégrer le bois au niveau de son revêtement extérieur. Cependant, la structure actuelle du marché de la construction, les limitations techniques et certains attributs du produit font en sorte que le lambris est actuellement très peu utilisé dans ce segment de marché.

L’objectif de la recherche

L’objectif principal de la recherche est d’’analyser le potentiel d’utilisation de lambris en bois dans la construction non-résidentielle. La première étape consiste à identifier les besoins des donneurs et les limitations techniques et normatives du produit. Ensuite, l’information recueillis servira de base pour proposer des pistes de solutions en vue de favoriser l’utilisation à plus grande échelle.

Méthodologie

Plusieurs outils tels les études de cas, les entrevues semi-dirigées et l’observation de chantiers seront utilisés pour l’analyse qualitative de l’utilisation du lambris. Afin d’améliorer la validité des conclusions, une approche par triangulation sera utilisée. Un travail de synthèse sera ensuite fait pour convertir les demandes des intervenants en besoins spécifiques auxquels le produit de parement en bois devrait répondre. Le filtre de la faisabilité technique et financière sera pris en compte dans le développement des besoins spécifiques

Applications potentielles et retombées industrielles

Les conclusions de ce projet multidisciplinaire auront des effets concrets sur l’utilisation en revêtement extérieur du matériau bois. Ultimement,  les recommandations permettront au revêtement extérieur en bois d’accéder à de nouveaux marchés dont le potentiel en terme économique est non négligeable. Une utilisation de ce matériau local pour des constructions plus audacieuses permettra  au bois d’être apprécié auprès des professionnels et cela contribuera au développement économique, social et environnemental du Québec.

Problématique

Caractérisation des performances mécaniques et de la durée dans le temps des assemblages de types goujons-collés utilisés dans les structures bois.

L’objectif de la recherche

L’objectif de ces travaux comporte deux parties visant à caractériser et prédire les performances des assemblages de type goujons collés dans le but d’optimiser leur mis en œuvre.

La première partie consiste à étudier le comportement d’éléments mono-tige en fluage et conditions climatiques variables afin d’identifier l’évolution des performances dans le temps et/ou des conditions de mise en œuvre particulières.

La seconde partie cible davantage les performances à court terme avec l’étude du comportement et de la résistance d’éléments multi-tiges (résistance à la traction, moment….).

Méthodologie 

Ce type d’assemblage repose sur la technique du collage structurel. Il implique par conséquent différents matériaux : les éléments structuraux en bois, les tiges en acier permettant la transmission des efforts et l’adhésif classiquement de type polyuréthane ou époxy. Une première empreinte environnementale est donc définie par le choix de ceux-ci.

Cependant, au-delà de ce choix dépendant souvent des contraintes entrepreneuriales intervient la mise œuvre et le plan de suivi de la qualité afin d’atteindre les performances envisagées. Un système constructif ne peut être considéré comme viable et par conséquent répondre à des critères environnementaux sans un minimum de pérennité dans le temps. Les essais de fluage présentés ci-avant visent à creuser ces points d’interrogations.

Enfin une connaissance plus fine du comportement et des performances permet d’affiner et d’optimiser le dimensionnement des différents constituants. Les places potentiellement adaptées et rentables pour ce type d’assemblage peuvent être identifiées et les surdimensionnement limités, ce qui est un gage du bon emploi des matières premières.

Applications potentielles et retombées industrielles 

Les assemblages sont aujourd’hui des éléments clés dans le domaine de la construction. Ils permettent d’assurer la transmission des efforts et influent directement sur le comportement de la structure.

Les goujons-collés ont une vaste plage d’utilisation de par les différents avantages qu’ils proposent (résistance, esthétisme, sections utiles…). Utilisables en rénovation comme en construction neuve, une meilleure connaissance du comportement à court terme et dans le temps permettrait d’étendre leur utilisation sur le marché.

Celui des assemblages linéiques de type barre/poutre semble particulièrement adapté. Cependant, ceux-ci pourrait se décliner sur d’autre marché tel que le panneau CLT ou les planchers.

Un point d’intérêt majeur, peu développé ici, est la maitrise de la mise en œuvre sur chantier.