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Développement et caractérisation d’un traitement de barrière pénétrante pour la protection du bois

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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.

Utilisation du BIM et du PCI pour l’amélioration et la gestion de la sécurité incendie dans l’utilisation du bois massif pour la construction en hauteur

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Problématique

Dans le contexte de la densification des villes et d’une prise de conscience croissante en matière de construction durable, la construction en bois prend de plus en plus d’importance dans les projets. Cependant, les bâtiments en bois étant combustibles, ils sont soumis à un contexte normatif très restrictif. Ainsi, la sécurité incendie constitue un enjeu majeur qu’il est important de gérer durant tout le cycle de vie du projet.

En phase conception, les pratiques et outils actuels ne permettent pas une intégration optimale de la sécurité incendie en amont dans les choix constructifs. Les récentes avancées en technologie de l’information dans la construction suggèrent que la modélisation des données du bâtiment (BIM) pourrait permettre de mieux répondre à ces enjeux.

L’objectif de la recherche

L’objectif général du projet est d’évaluer dans quelle mesure la modélisation des données du bâtiment (BIM) pourrait aider à améliorer l‘intégration de la sécurité incendie dans la conception des bâtiments en bois.

L‘objectif spécifique est donc de proposer une méthodologie de travail qui intègre l’analyse des régulations concernées ainsi que la vérification du modèle dans le but d’exploiter à l’aide des outils BIM les données extraites. En effet, ces nouvelles technologies ont la capacité de renforcer le lien entre les prescriptions et la conception du point de vue d’échange de données et de processus de travail établis.

Méthodologie

Suite à l‘identification des limites actuelles, le travail de recherche propose une étude des différentes approches pour l’utilisation du BIM dans la vérification des prescriptions. Le but étant de formuler une proposition globale qui va aborder le traitement des données sur l’ensemble du processus de conception, depuis des textes de réglementation sur la sécurité incendie en passant par une représentation compatible avec les outils BIM jusqu’à obtention d’une évaluation de la conception par rapport à une série de règles préétablie. Une fois l‘outil développé, il sera testé et validé sur un modèle BIM du projet réel. Enfin l‘efficacité de la méthodologie développée sera évaluée.

Applications potentielles et retombées industrielles

L’approche globale que l’on cherche à développer a pour but d’améliorer la conception pour la protection des personnes, des biens et de l‘environnement. En effet, si les exigences reliées à ces enjeux peuvent être vérifiées de manière systématique, l’utilisation du BIM peut permettre de résoudre des problématiques plus en amont. Ainsi il sera possible de contribuer à la filière bois en participant à l’établissement d’un climat de confiance.

Influence des méthodes d’affectations en analyse du cycle de vie traitants de la fin de vie des bâtiments au Québec

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Problématique

La gestion des ressources matérielles consiste en un défi important pour la société d’aujourd’hui et de demain. Le secteur du bâtiment est un acteur important par sa consommation et la génération des résidus en fin de vie. Ces matériaux peuvent terminer au rebu, mais peuvent aussi être recyclés, ce qui amorce un nouveau cycle d’utilisation et prolonge la durée de vie totale du matériau. L’étude des impacts environnementaux en est d’ailleurs complexifiée lorsque cet aspect est considéré dans l’étude.

L’objectif de la recherche

Le projet d’étude vise à évaluer, à l’aide de modélisations en analyse du cycle de vie (ACV), l’influence du partage (affectation) des impacts environnementaux qui résulte des usages subséquents des matériaux employés initialement dans le secteur des bâtiments.

Méthodologie

La réalisation du projet est fondée sur une caractérisation approfondie de la réalité québécoise en matière de gestion des résidus de bâtiments. Trois scénarios sont initialement considérés. Le premier modélise une approche de type pollueur-payeur, où seul l’usage actuel des matériaux est considéré. Les second et troisième considèrent le prolongement des durées de vies des matériaux lorsqu’ils sont réutilisés ou recyclés. Ces différentes approches seront par la suite comparées entre-elles. L’exécution du projet implique des ACV attributionnelles. Le logiciel de modélisation est SimaPro 8.5. Il sera employé de concert avec la base de données ecoinvent 3.5 et l’évaluation des impacts sera conduite à l’aide d’Impact 2002+.

Applications potentielles et retombées industrielles

Le rendu permettra de quantifier l’écart qui existe entre les approches de partage des impacts environnementaux et établir si ces méthodes sont significatives en bâtiment. Le projet servira donc à positionner les avenues à prendre pour les praticiens des ACV québécoises œuvrant dans le domaine du bâtiment et à faire le point sur le partage des coûts environnementaux en situations de prolongement des durées de vies de ces matériaux.

Comportement à la traction longitudinale d’assemblages multi-tiges dans le bois lamellé-collé

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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.

Développement des méthodes d’analyse et de calcul pour les planchers composites bois-béton en considérant les déformations de fluage à court et à long terme

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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 :

  • 1er objectif : Construire un vaste modèle numérique pour la structure bois – béton composite.
  • 2ème objectif : Développer une approche probabiliste au calcul de la flèche différée dans le temps en considérant les fissures du béton et du bois.
  • 3ème 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.

Assurabilité des structures massives en bois : tarification actuarielle

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Problèmes

La construction en bois lamellé-croisé, une alternative écologique aux matériaux usuels tels que le béton ou le métal, se voit de plus en plus présente dans la conception des grandes structures en Amérique du Nord.

Des études ont été menées par des laboratoires spécialisés sur du bois lamellé-croisé, et ont produit des rapports justifiant une performance élevée vis-à-vis des différents périls auxquels est exposé un bâtiment.

Cependant, le risque associé aux chantiers de construction de ces structures semble être surévalué par les assureurs. Ceci est traduit par le chargement d’une prime d’assurance très élevée aux promoteurs de construction en bois lamellé-croisé.

En plus de décourager les promoteurs à opter pour cette alternative, cette surévaluation entrave la croissance de l’industrie du bois canadien.

Résultats escomptés

L’étude actuarielle menée devrait conduire aux résultats suivants :

  • Expliciter les éléments influençant la prime d’assurance en construction au Canada ;
  • Tarifer les risques associés aux périls inhérents à un chantier de construction en bois lamellé-croisé ;
  • Déterminer les facteurs responsables de la surévaluation de la prime proposée par les assureurs.

Retombées pour l’industrie

Aboutir à une juste prime d’assurance pour la construction en bois lamellé-croisé encouragerait les promoteurs à adopter davantage, voir migrer vers l’utilisation de ce matériau. Ceci créerait un effet en amont et impacterait positivement la promotion et la prolifération de ce type de structure, engendrant ainsi l’essor de l’industrie du bois québécois au niveau national et international.

Aussi, l’étude permettrait aux assureurs de mieux connaître le risque lié à la construction en bois lamellé-croisé.

Assurabilité des structures massives en bois : modélisation actuarielle

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Problèmes

La construction en bois lamellé-croisé, une alternative écologique aux matériaux usuels tels que le béton ou le métal, se voit de plus en plus présente dans la conception des grandes structures en Amérique du Nord.

Des études ont été menées par des laboratoires spécialisés sur du bois lamellé-croisé, et ont produit des rapports justifiant une performance élevée vis-à-vis des différents périls auxquels est exposé un bâtiment.

Cependant, le risque associé aux chantiers de construction de ces structures semble être surévalué par les assureurs. Ceci est traduit par le chargement d’une prime d’assurance très élevée aux promoteurs de construction en bois lamellé-croisé.

En plus de décourager les promoteurs à opter pour cette alternative, cette surévaluation entrave la croissance de l’industrie du bois canadien.

Résultats escomptés

L’étude actuarielle menée devrait conduire aux résultats suivants :

  • Expliciter les éléments influençant la prime d’assurance en construction au Canada ;
  • Tarifer les risques associés aux périls inhérents à un chantier de construction en bois lamellé-croisé ;
  • Déterminer les facteurs responsables de la surévaluation de la prime proposée par les assureurs.

Retombées pour l’industrie

Aboutir à une juste prime d’assurance pour la construction en bois lamellé-croisé encouragerait les promoteurs à adopter davantage, voir migrer vers l’utilisation de ce matériau. Ceci créerait un effet en amont et impacterait positivement la promotion et la prolifération de ce type de structure, engendrant ainsi l’essor de l’industrie du bois québécois au niveau national et international.

Aussi, l’étude permettrait aux assureurs de mieux connaître le risque lié à la construction en bois lamellé-croisé.