Construction multiétagée et panneaux massifs en bois : Un nouveau tremplin pour l industrie de la construction en bois

Transcription

1 Construction multiétagée et panneaux massifs en bois : Un nouveau tremplin pour l industrie de la construction en bois Sylvain Gagnon, ing. sylvain.gagnon@fpinnovations.ca

2 Principaux incitatifs À la suite de l introduction du nouveau code du bâtiment 2005, un projet de recherche sur le potentiel d utiliser du bois dans les constructions multiétagées a été lancé par FPInnovations. Le Gouvernement du Québec a récemment lancé sa stratégie «verte» qui vise entre autre à accroître l utilisation des produits du bois structuraux et d apparence dans la construction d habitations non résidentielles et multifamiliales au Québec. Le Gouvernement de la Colombie-Britannique permet dorénavant la construction de bâtiments en bois pour des constructions résidentielles de 6 étages (en limitant la superficie et la hauteur). Source: KLH

3 Au Québec : Stratégie de développement industriel axée sur les produits à forte valeur ajoutée VOLET 3 Stratégie d utilisation du bois dans la construction 1. Accompagnement dans la recherche et l'élaboration de solutions de rechange au Code National du Bâtiment Support à la R-D de produits, systèmes et procédés innovants Diagnostic de projet Cheminement Entreprise Cheminement FPInnovations 3. Aide à de nouvelles Chaires de recherche

4 Plan de la présentation Systèmes hybrides dans les construction multiétagées Systèmes de planchers et de murs innovants Construction multiétagée Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Code national du bâtiment 2005 basé sur des objectifs

5 Systèmes hybrides dans les constructions multiétagées

6 Définition Une définition : Les produits du bois sont utilisés conjointement avec le béton ou l acier : L approche piédestal: un étage béton, étages supérieurs en bois Charpente légère en bois avec structures béton ou acier Poutres et poteaux en bois avec renforcement en béton ou acier Approches novatrices Source: Kevin Cheung, WWPA Logements collectifs (Los Angeles, Californie)

7 L approche piédestal pour le multiétagé Étages supérieurs en bois sur un premier étage en béton Les principaux produits du bois sont le lamellé-collé, les poutrelles en I et les panneaux Source: Nordic bois d ingénierie

8 L approche piédestal pour le multiétagé La dalle de béton sert de coupe feu pour une résistance horizontale de deux heures ou plus Le premier étage peut être utilisé pour des bureaux, commerces, garages, stationnement, etc. et les étages supérieurs pour l habitation Source: Kevin Cheung, WWPA

9 Charpente légère en bois avec une structure de béton Source: Kevin Cheung, WWPA Condos City Walk, Californie Pine Square Pacific Court

10 Poutres et poteaux en bois avec renforcement de béton Cage en béton armé

11 Systèmes de planchers et de murs innovants

12 Structure mixte Béton - Acier Dalles préfabriquées en béton avec une structure d acier

13 Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels Source: Binder

14 Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels Sources: Leno Nouvelle génération de panneaux structuraux Panneaux constitués de planches en bois empilées en couches croisées à 90º (collées ou clouées) Panneaux de grandes dimensions 3 mètres de largeur et moins 18 mètres de longueur et moins de 50 mm à 500 mm d épaisseur

15 Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels Le collage à 90º minimise le gauchissement et le retrait dans le plan du panneau Augmente considérablement la capacité structurale des panneaux dans toutes les directions Action bidirectionnelle (±dalle deux directions)

16 Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels Configurations

17 Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels Produits en usine selon les besoins Haut niveau de contrôle de la qualité Toutes les ouvertures et autres embrèvement sont réalisés à l aide de machines à commandes numériques (fenêtres, portes, connexions, etc.)

18 Remplacement du noyau en béton par des panneaux CLT

19 Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels Bénéfices pour le Québec et le Canada Construction de bâtiments ayant un impact environnemental moins important que des bâtiments en béton ou en acier Utiliser de la matière première de moins bonne qualité pour produire des produits et systèmes de grande qualité Grand potentiel dans les applications non-résidentielles et multiétagées où le bois est très peu présent Collaboration (Industrie, Laboratoires de recherche, Universités) Nordic Engineered Wood (Quebec): Glulam deck producer KLH (Austria): CLT producer Moelven MassivTre AS (Norway): CLT producer Hilti Canada Ltd. (Ontario): Connectors CLT University of Vienna Design and construction details University of Auckland, N-Z Connections of CLT products SINTEF Byggforsk (Norway): Floor vibration Laval University (Québec): CLT nailed products FCBA (France): Acoustic tests Växjö University (Sweden): Design and construction details University of Innsbruck (Austria): Performance attributes CLT products

20 Essais en laboratoire

21 Systèmes de connexions Source: Traetta, G. - Graz, 2007

22 Systèmes de connexions Lap (step) joint Filled-in joint Double filled-in joint

23 Essais en laboratoire vibration des planchers

24 Essais en laboratoire acoustique et feu

25 Essais en laboratoire résistance aux séismes S-958

26 Dalle pleine en bois lamellé-collé (BLC) Source: Kaufmann

27 Dalle pleine en bois lamellé-collé (BLC) Comme une poutre en BLC mais placée sur le plat pour former une dalle pleine Épaisseurs jusqu à 300 mm Largeurs jusqu à 600 mm Action unidirectionnelle Source: Kaufmann and Sohm

28 Dalle pleine en bois lamellé-collé (BLC) Source: Kaufmann and Sohm

29 Autres types de planchers innovants Source: Martinsons

30 Autres types de planchers innovants Dalles en caisson avec isolation intégrée (acoustique) Source: LIGNATUR

31 Autres types de planchers innovants Plancher hybride construit avec des poutrelles ajourées en acier et panneaux de bois (BLC, X-LVL, CLT)

32 Construction multiétagée

33 Bâtiments multiétagés dans le monde

34 8 étages (7 en bois plus 1 en béton) Multifamilial 8 étages (Suède)

35 8 étages (7 en bois plus 1 en béton) 8 étages Ville de Växjö Suède

36 Habitation collective Logement collectif 8 étages (7 tout bois) Växjö, Suède

37 8 étages (7 en bois plus 1 en béton) Murs en panneaux massifs (CLT) Chantier de construction protégé par un système de tente qui sert également de système de levage

38 8 étages (7 en bois plus 1 en béton) Plancher préfabriqué avec lamellé-collé et panneaux massifs (CLT) Services électriques et mécaniques installés en usine Source: Växjö University

39 5 étages (4 en bois plus 1 en béton) 5 étages Berlin Allemagne

40 5 étages (4 en bois plus 1 en béton) Cages d escaliers et d ascenseurs en béton préfabriqué

41 5 étages (4 en bois plus 1 en béton)

42 5 étages (4 en bois plus 1 en béton)

43 9 étages (8 en bois et 1 en béton) 9 étages Londres Angleterre

44 9 étages (8 en bois et 1 en béton) Murray Grove Building, London, GB 8 étages en bois sur 1 étage en béton

45 9 étages (8 en bois et 1 en béton) Source: KLH et Binder

46 7 étages en bois lamellé-collé 7 étages Berlin Allemagne

47 7 étages en bois lamellé-collé

48 6 étages en bois lamellé-collé Projet édifice FONDACTION Québec 135 Boulevard Charest Est, Québec Client: CSN FONDACTION Architecte: Gilles Huot, GHA Atelier d architecture Structure: Bureau d Études Spécialisées inc. (BES)

49 6 étages en bois lamellé-collé Poutres et poteaux en bois avec cages en béton armé

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51 6 étages en panneaux massifs

52 12 étages bâtiment multifamilial Source: Moore Scotia Place, New Zealand

53 12 étages bâtiment multifamilial Dalle en bois lamellé-collé

54 20 étages bâtiment commercial 16 étages avec structure mixte acier-bois sur 4 étages en béton Linea Nova, Pays-Bas Poteaux-Poutres en acier avec planchers en bois (solives et contreplaqué) Source: TNO

55 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées

56 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

57 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

58 Essais sismiques à grande échellee (Japon) S-958

59 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

60 Modélisation et essais in-situ Retrait différentiel entre bois et béton Le retrait différentiel pourrait créer des contraintes indésirables Expected most severe locations Shrinkage strain applied to the columns Additional forces in the connections could be developed, depending on how the connections rotational restrains imposed Concrete is stationary w.r.t. timber

61 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

62 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

63 Systèmes novateurs de connexions LBS from Sumitomo Forestry Co. System Connection system components & Hardware Requires CNC Technology

64 Systèmes novateurs de connexions Sekisui Beam-Post Connection System

65 Systèmes novateurs de connexions NCN-SE Connection System - Japan

66 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

67 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

68 Code national du bâtiment 2005 basé sur des objectifs

69 Code national du bâtiment 2005 basé sur des objectifs L édition 2005 du code national du bâtiment du Canada est basée sur la rencontre d objectifs (ex: sécurité, santé, protection incendie) et d énoncés fonctionnels Deux façons de se conformer au CNB 2005: 1) Utiliser les solutions acceptables à caractère prescriptif (performance minimale) 2) Trouver des solutions de rechange qui répondent aux objectifs et énoncés fonctionnels (clause d innovation et de solutions alternatives)

70 Défis à l utilisation du bois dans les constructions hybrides et multi étagées Performances minimales à rencontrer : 1) Système de résistance latéral 2) Compatibilité entre les matériaux 3) Sécurité incendie 4) Connexions 5) Coût et rentabilité du projet 6) Impact environnemental

71 Code national du bâtiment 2005 basé sur des objectifs Par exemple, pour les exigences reliées à la sécurité incendie, le code 2005 fixe les objectifs que le bâtiment doit rencontrer afin de résister à un feu assez longtemps pour assurer la sécurité des occupants et des pompiers. Ne spécifie pas quels matériaux utiliser

72 Conclusion L utilisation de systèmes hybrides en construction est un principe de conception qui exploite les différentes propriétés de divers matériaux de construction dans une même construction ou dans un même système L intégration de nouveaux produits comme les CLT favorise le développement du marché de la construction multiétagée

73 Conclusion Il y a de plus en plus d exemples de constructions multiétagées dans le monde grâce à l adoption de nouveaux codes de construction basés sur la performance ou sur des objectifs Le nouveau CNB 2005 et les systèmes innovants ouvrent maintenant la porte à de tels édifices

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