Construction multiétagée et panneaux massifs en bois … · Charpente légère en bois avec une structure de béton. ... 16 étages avec structure mixte acier-bois sur 4 étages

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Construction multiétagée et panneaux massifs en bois :Un nouveau tremplin pour l’industrie de la construction en boisSylvain Gagnon, [email protected]

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

1. Accompagnement dans la recherche et l'élaboration de solutions de

rechange au Code National du Bâtiment 2005

2. 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

VOLET 3 Stratégie d’utilisation du bois dans la construction

Au Québec : Stratégie de développement industriel axée sur les produits à forte valeur ajoutée

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

Systèmes hybrides dans les constructions

multiétagées

• 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: K

evin Cheung, W

WPA

Logements collectifs (Los Angeles, Californie)

Définition

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

• 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: K

evin Cheung, W

WPA

L’approche piédestal pour le multiétagé

Condos – City Walk, Californie

Source: Kevin Cheung, WWPA

Pine Square – Pacific Court

Charpente légère en bois avec une structure de béton

Poutres et poteaux en bois avec renforcement de béton

Cage en béton armé

Systèmes de planchers et de murs

innovants

Dalles préfabriquées en béton avec une structure d’acier

Structure mixte Béton - Acier

Source: Binder

Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisésCross-Laminated Timber (CLT) Panels

• 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

Sources: Leno


• 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)


Configurations


• 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.)


Remplacement du noyau en béton par des panneaux CLT

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)

University of Innsbruck (Austria): Performance attributes CLT products

Laval University (Québec): CLT nailed products

FCBA (France): Acoustic tests

Växjö University (Sweden): Design and construction details

SINTEF Byggforsk (Norway): Floor vibration

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 Auckland, N-Z Connections of CLT products


University of ViennaDesign and construction details

Essais en laboratoire

Source: Traetta, G. - Graz, 2007

Systèmes de connexions

Lap (step) jointFilled-in joint

Double filled-in joint

Systèmes de connexions

Essais en laboratoire – vibration des planchers

Essais en laboratoire – acoustique et feu

S-958

Essais en laboratoire – résistance aux séismes

Source: Kaufmann

Dalle pleine en bois lamellé-collé (BLC)

Source: K

aufmann and S

ohm


• 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

Autres types de planchers innovants

Source: Martinsons

Dalles en caisson avec isolation intégrée

(acoustique)


Source: LIGNATUR

Plancher hybride construit avec

des poutrelles ajourées en

acier et panneaux de bois

(BLC, X-LVL, CLT)


Construction multiétagée

Bâtiments multiétagés dans le monde

8 étages (7 en bois plus 1 en béton)

Multifamilial

8 étages (Suède)


8 étages

Ville de Växjö

Suède

Habitation collective

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


Murs en panneaux massifs

(CLT)

Chantier de construction protégé par

un système de tente qui sert

également de système de levage

Source: Växjö University

Plancher préfabriqué avec

lamellé-collé et panneaux

massifs (CLT)


Services électriques

et mécaniques

installés en usine


5 étages

Berlin

Allemagne


Cages d’escaliers et d’ascenseurs en béton préfabriqué



9 étages

Londres

Angleterre

9 étages (8 en bois et 1 en béton)

Murray Grove Building, London, GB8 étages en bois sur 1 étage en béton


Source: KLH et Binder


7 étages en bois lamellé-collé

7 étages

Berlin

Allemagne



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)

Poutres et poteaux en

bois avec cages en

béton armé


6 étages en panneaux massifs

Scotia Place, New ZealandSource: Moore

12 étages – bâtiment multifamilial

12 étages – bâtiment multifamilial

Dalle en bois

lamellé-collé

Linea Nova, Pays-Bas Source: TNO

16 étages avec structure mixte acier-bois sur 4 étages en béton

Poteaux-Poutres en acier avec planchers en bois (solives et contreplaqué)

20 étages – bâtiment commercial

Défis à l’utilisation du bois dans les

constructions hybrides et multiétagées

1) Système de résistance latéral

2) Compatibilité entre les matériaux

3) Sécurité incendie

4) Connexions

5) Coût et rentabilité du projet

6) Impact environnemental

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

Performances minimales à rencontrer :




4) Connexions





S-958

Essais sismiques à grande échellee (Japon)




4) Connexions





• Le retrait différentiel pourrait créer des contraintes indésirables

Modélisation et essais in-situ – Retrait différentiel entre bois et béton

Additional forces in

the connections

could be developed,

depending on how

the connections

rotational restrains

imposed

Expected most

severe locations

Concrete is stationary

w.r.t. timber

Shrinkage strain

applied to

the columns




4) Connexions








4) Connexions





Systèmes novateurs de connexions

Connection system components & Hardware

Requires CNC Technology

LBS from Sumitomo Forestry Co. System

Sekisui Beam-Post Connection System


NCN-SE Connection System - Japan





4) Connexions








4) Connexions





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)

Code national du bâtiment 2005 basé sur des objectifs




4) Connexions



Défis à l’utilisation du bois dans les constructions hybrides et multi étagées


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.

Code national du bâtiment 2005 basé sur des objectifs

Ne spécifie pas quels

matériaux utiliser…

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

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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