Problématique

Dans les charpentes légères en bois, les isolants biosourcés constituent une stratégie gagnante pour faire d’une construction neuve un puits de carbone biogénique à coût abordable. Toutefois, une barrière réglementaire importante subsiste, celle de la résistance au feu entre les compartiments en présence d’une charge combustible supérieure.

L’objectif de la recherche

L’objectif général du projet consiste à documenter les risques d’incendie dans une structure à claire-voie d’un bâtiment d’au moins 6 étages et à développer des stratégies de protection des connecteurs en acier. Un modèle de simulation numérique de la propagation d’un incendie sera réalisé pour une structure à claire-voie isolée avec un isolant combustible et biosourcé.

Méthodologie

Tout d’abord, la méthodologie de recherche consiste à déterminer, grâce à la revue littéraire, les connaissances actuelles sur le sujet. Par la suite, il faudra déterminer la charge combustible de l’isolant biosourcé qui s’avère être le ballot de paille dans le cas de cette recherche. Il sera possible de déterminer la densité optimum de l’isolant pour une résistance incendie accru. Ces tests seront effectués à l’aide d’un calorimètre à cône. Conjointement, un modèle 3D par élément fini sera réalisé pour effectuer une modélisation de la propagation et du comportement en cas d’incendie. Les aspects les plus sensibles du système seront identifier et des alternatives proposées. Les modèles numériques seront validés par un essai en laboratoire.

Applications potentielles et retombées industrielles

La caractérisation de la propagation d’un incendie dans une structure de type claire-voie ayant comme charge combustible un isolant biosourcé permettra de quantifier le comportement du bâtiment par le biais d’une modélisation numérique et de test en laboratoire. Des validations réelles pourront être considérées sur la performance thermique et mécanique des aspects les plus sensibles du système structural. La modélisation permettra de proposer des alternatives de conception et permettra de documenter la performance en matière d’incendie d’un bâtiment avec ce système structural. Les alternatives pourront permettre la construction neuve de bâtiment en respectant les règlements incendie.

Problématique

Dans le contexte actuel de la réduction des effets de l’homme sur l’environnement, la durabilité ainsi que les conséquences écologiques d’un matériau sont au cœur des préoccupations sociétales. De par ses propriétés mécaniques, isolantes et esthétiques, le bois est aujourd’hui de plus en plus utilisé par diverses industries : de la manufacture à la construction en passant par l’art. Il est donc nécessaire que ce matériau soit durable dans le temps pour pouvoir répondre aux attentes du marché. Cependant la nature biologique du bois le rend sensible à son environnement. On parle alors de vieillissement du bois, diminuant sa durabilité et augmentant ainsi les conséquences écologiques de son exploitation. Ces mécanismes peuvent être atténués par divers moyens comme l’application d’un revêtement ou la modification chimique ou thermique du bois. Cependant même si cela parvient à améliorer la durée de vie, tous atteignent une limite. L’amélioration de ces traitements passe alors par une meilleure compréhension des mécanismes d’altération du bois et donc de son vieillissement.

L’objectif de la recherche

La qualité du bois est liée à sa structure macroscopique et microscopique, mais aussi à la structure submicroscopique des parois cellulaires, qui est déterminée par ses constituants chimiques. Le but de ce projet de doctorat est donc de comprendre, d’un point de vue subcellulaire et moléculaire, les principaux mécanismes de dégradation du bois. L’accent sera mis sur : (i) la photodégradation, (ii) l’action hydrique et (iii) l’action fongique. Les mécanismes, ainsi que les impacts de chacune de ses sources d’altérations, sont différentes. Il est donc nécessaire de pouvoir les dissocier afin de les appréhender et de mieux les comprendre. Ces caractérisations permettront alors la mise au point de marqueur chimique reflétant de manière simple et efficace le niveau de dégradation. Les connaissances ainsi acquises permettront de mettre au point une modification chimique d’un bois. Le but étant de protéger les éléments structuraux clés des mécanismes de dégradation alors déterminés.

Méthodologie

La structure subcellulaire de l’épinette blanche (Picea glauca; Moench Voss) sera étudiée dans ce projet de recherche avec deux parties distinctes. La première partie analytique s’intéressera à l’utilisation des outils spectrométriques. Des essais de vieillissement accélérés seront réalisés sur l’épinette blanche. L’accent sera mis sur la caractérisation de la cellulose en fonction de l’intensité de la dégradation (temps, énergie, humidité, etc.) En effet la cellulose est le constituant principal du bois et joue un rôle essentiel dans les propriétés mécaniques. Ce polymère possède la particularité d’être composé de zone amorphe et cristalline. La cristallinité de la cellulose varie en fonction de la nature intrinsèque de l’arbre et de l’environnement dans lequel il s’est développé. Cette variabilité sera étudiée afin de mettre en évidence son rôle dans la protection du matériau à son environnement. Ces études permettront également de mettre en avant l’influence ainsi que la prépondérance des différents mécanismes de dégradation sur le bois. En fonction du temps alloué à cette partie et de la pertinence des résultats obtenus, une caractérisation du bois aux moisissures, notamment en fonction du niveau de dégradation pourra être faite. En effet la dégradation du bois entraîne une modification de sa chimie et il peut donc devenir plus ou moins propice aux attaques de type fongique. La deuxième partie s’intéressera à la modification du bois. Elle sera effectuée en utilisant des produits facilement accessibles sur le marché en fonction des mécanismes de dégradation élucidés. Cette modification devra protéger le bois d’un ou de plusieurs types de dégradations et servir de sous couche aux travaux de finition de type transparent.

Applications potentielles et retombées industrielles

Les nouvelles connaissances qui découleront de ce travail permettront à l’ensemble de l’industrie du bois d’avoir une meilleure compréhension des limites actuelles de leurs produits. Cela permettra alors l’ouverture de nouveaux axes de recherche avec comme objectif la performance du bois et de son revêtement. De plus, la modification du bois entre dans une problématique actuelle : la limite des finitions transparentes.

Descriptif :

L’inertie thermique se caractérise par un décalage entre le moment où l’on chauffe la paroi et le moment où elle restitue la chaleur et devient chaude; il en est de même lorsqu’elle refroidit : plus l’inertie est forte, plus ce décalage est long. Le projet consiste à exploiter l’inertie thermique d’un matériau sous forme de panneau composite hybride bois-poudre de pierre de stéatite pour obtenir une importante masse inertielle. Pour chauffer les panneaux hybrides, on testera deux types de systèmes de chauffage en faisant circuler à l’intérieur des panneaux de l’eau chaude et/ou de l’air chaud qui provient d’une centrale de production de chaleur. Ce type de panneau utilisé comme mur procure des avantages compte tenu de son inertie. Par exemple, une fois que les murs atteignent la température ambiante et lorsqu’on ouvre une porte, ils n’ont pas le temps de se refroidir et restent chauds : la pièce retrouve donc sa chaleur initiale instantanément, grâce aux rayonnements chauds des murs. En été, les murs sont lentement chauffés pendant la journée par le rayonnement solaire et la température extérieure. La nuit, le mur restitue la chaleur ainsi emmagasinée. Un système de gestion de l’énergie est à développer pour diriger cette énergie en surplus vers un lieu de stockage. La modélisation et la simulation seront utilisées de façon intensive dans ce projet. L’utilisation de composite à base de fibre de bois comme matériau radiant est à développer et est novatrice.

Problématique

Aucun modèle fiable n’existe pour prédire le comportement acoustique du bâtiment en bois. Les essais sont toujours douteux. Il est donc nécessaire d’établir un modèle fiable pendant la conception pour prédire l’isolation acoustique du bâtiment en bois.

L’objectif de la recherche

Modéliser le comportement du plancher en bois et guider la conception de la construction

Méthodologie

Méthode d’éléments finis; Statistical energy analysis

Applications potentielles et retombées industrielles

Ce modèle de prédiction d’acoustique répond aux besoins industriels et guide potentiellement la conception de la structure.

Problématique

Cette recherche vise à explorer comment une entreprise oeuvrant dans un marché plus traditionnel comme le bois d’oeuvre pourrait se réorienter pour fournir en composants le système de résille qui répond à des besoins réels du marché.

L’objectif de la recherche

– Comprendre le marché pour les systèmes de résille ;

– Développer un ensemble de processus permettant de mettre au point des systèmes de résille durables et innovants ;

– Proposer un mode de gestion organisationnel favorisant l’expansion du produit à de nombreux marchés.

Méthodologie

Une première partie du projet consisterait à mieux définir l’offre, la façon de se différencier, le marché visé par le produit, la manière de le réaliser et les bénéfices qui pourraient en être tirés. La deuxième partie concerne l’étude plus précise du processus de fabrication du produit. Il s’agit alors d’analyser les étapes de fabrication du produit, la façon d’affecter les ressources à chacune des étapes et les commandes à prioriser/repousser à plus tard advenant une sous-capacité. Un outil d’aide à la décision pourrait alors être élaboré pour établir un plan de production en fonction des diverses commandes de produits traditionnels/composants de résille qui pourraient avoir lieu. La dernière partie porterait sur le développement collaboratif de la solution. Une fois les composantes fabriquées, elles se doivent d’être assemblées et une collaboration avec un fournisseur d’attache pourrait être établie. Il s’agirait alors d’étudier comment planifier le système de production dans une logique plus collaborative et de trouver des mécanismes pour bien répartir les coûts, les bénéfices et les risques en conséquence.

Applications potentielles et retombées industrielles

Un ensemble d’outils permettant d’évaluer si un tel un produit est profitable pour un marché encore sous-exploité

Problématique

L’industrie de la construction a longtemps été en proie aux problèmes de productivité, de gestion des déchets sur les sites de construction, de délais non respectés, de clients insatisfaits de la qualité des constructions livrées, et de pollution de l’environnement de par les matériaux utilisés. Les professionnels et chercheurs du domaine sont donc forcés de trouver d’autres matériaux et d’autres manières de gérer les projets de construction afin de surmonter ces difficultés et d’améliorer la productivité. Étant donné que le juste à temps (JAT), philosophie d’origine manufacturière, a permis d’obtenir d’énormes succès dans différents projets du domaine manufacturier, il est question dans le projet de maîtrise d’examiner comment la philosophie du JAT, une fois implantée peut engendrer des bénéfices dans un projet de construction écoresponsable.

L’objectif de la recherche

La recherche a pour objectif général d’exploiter les divers résultats dégagés par la simulation de manière à concevoir un cadre d’implantation du JAT dans la construction en bois. Les objectifs spécifiques sont de présenter la relation entre la préfabrication, les livraisons JAT, et le Lean dans la construction ; de présenter un modèle de simulation de la construction réelle de l’édifice Synergia tel qu’on le connait actuellement ; de tester différents scénarios à l’aide du modèle de simulation et d’analyser l’impact de différents niveaux de préfabrication/modes d’organisation sur la quantité de déchets produits sur le chantier de construction, les coûts, la durée et la qualité du projet.

Méthodologie

La méthodologie de recherche consiste tout d’abord à déterminer, grâce à la revue systématique, ce qu’il existe actuellement sur la question de recherche dans la revue scientifique. Ensuite, la simulation est utilisée afin d’analyser l’impact de différents niveaux de préfabrication, de stock tampon (livraisons JAT) et d’organisation du chantier (Lean) sur différents paramètres. Le logiciel de simulation utilisé est Simio. Différents scénarios seront simulés à partir du modèle de simulation d’origine bâti à l’image de la construction de l’édifice Synergia de la compagnie Nordic.

Applications potentielles et retombées industrielles

Une fois complété, le projet permettra aux compagnies de comprendre et de déterminer les mesures d’application du juste à temps dans un projet de construction en bois et l’impact de ces mesures sur la gestion des déchets, les coûts, la durée, et la qualité de la construction.