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.

Problématique

L’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments est un aspect décisif pour les acteurs du secteur de la construction qui recherchent une construction écoresponsable. Afin d’atteindre une performance énergétique adéquate, l’enveloppe des bâtiments est conçue pour contrôler ingénieusement les échanges thermiques avec l’extérieur. Néanmoins, lorsque l’efficacité énergétique parvient à des niveaux supérieurs, le choix des matériaux qui composent l’ensemble de la construction se révèle être un aspect majeur dans l’impact environnemental du bâtiment. Effectivement, Thormark, C. (2005) a démontré que l’énergie intrinsèque d’un bâtiment performant énergétiquement correspond à 40% de l’énergie totale utilisée pour une période d’occupation de 50 ans. Également, il est arrivé au constat qu’il est possible de réduire l’énergie intrinsèque jusqu’à 17%, lorsque certains matériaux sont remplacés par des matériaux à faible impact environnemental. De plus, par sa provenance végétale, le stockage en carbone du bois permet de réduire l’empreinte environnementale de 0,9 t de CO₂ par mètre cube de bois utilisé (Fruhwald (2007)) ainsi qu’environ 1,1 t de CO₂ en comparaison à la production de l’acier ou du béton (Kohl (2009)). Effectivement, sa transformation nécessite moins d’énergie et de ressources tout en engendrant une plus faible pollution associée aux procédés. Ainsi, les travaux de cette thèse porteront sur le développement de produits biosourcés remplissant les fonctions de l’enveloppe du bâtiment.

L’objectif de la recherche

En partenariat avec Art Massif, entreprise spécialisée dans les structures en bois massif et en bois lamellé-collé, un panneau structural isolant nouvelle génération sera développé. Le panneau permettra un gain de surface habitable par une augmentation des portées réalisables. Dans le but de réduire l’impact environnemental du produit, un isolant biosourcé remplacera le polystyrène expansé utilisé actuellement dans l’âme du panneau.

Méthodologie

Le panneau actuel, conçu de planches de bois solide et d’une âme en polystyrène expansé sera caractérisé selon les spécifications retrouvées dans les guides techniques produits par le Centre canadien de matériaux de construction. Les guides techniques utilisés devront s’adresser à des produits remplissant des fonctions semblables à celles du panneau et devront être adaptés pour correspondre aux réelles applications. Un isolant biosourcé sera par la suite inclus dans le produit et devra respecter les mêmes exigences de performances techniques que le panneau de base.

Applications potentielles et retombées industrielles

L’utilisation d’un panneau structural isolant est un système de construction rapide et simple à exécuter. Le développement d’un isolant biosourcé permettra de réduire l’impact environnemental de l’enveloppe et pourra être utilisé dans une grande sélection de produits d’isolation.